論大跨度桁架結構施工工藝及控制要點

張 龍

(山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺 264000)

1 工藝流程

本工程管桁架為倒三角形，跨度為72 m，跨中腹高為4.5 m，上弦寬度3 m，上弦管為φ203×12的無縫鋼管，下弦管為φ377×10無縫鋼管，腹桿采用φ114×5、φ140×6、φ159×6、φ159×8的鋼管，材質均為Q345B。由于桁架跨度大，運輸不方便，故采用在施工現場整體拼裝，然后再整體吊裝。

管桁架制作分為胎架制作、鋼管相貫切割和管桁架拼裝焊接。所有管構件采用數控五維相貫線切割機在加工車間切割，經除銹噴漆后運至施工現場拼裝。

2 施工工藝介紹

為確保構件拼裝時的外形尺寸，拼裝胎架必須嚴格按照設計尺寸進行設置。胎架放置在經壓實的地面上，表面通過鋼墊板找平。

2.1 胎架的復測

(1)復測的內容:包括定位坐標、胎架設計形式、胎架搭設材質等。

(2)復測的意義:拼裝桿件的精度靠胎架的精度來實現，因此胎架的精度務必要求精確。

2.2 構件的驗收及準備

(1)構件的配套。桿件必須配套，同時，桿件的放置要在吊機的作業半徑范圍內。鋼管現場拼裝對接口在胎架上校核無誤后，利用臨時連接耳板固定，最后進行焊接。弦桿的就位精度非常關鍵，精確測量之后才能用卡具進行定位。嚴禁點焊定位，尤其是下弦桿。在弦桿上進行腹桿定點，做到“一線兩點”，一線是指腹桿軸線所在的面與弦桿表面的相貫線，兩點是指每根腹桿端部貫口的趾點與踵點。上弦桿就位時采用φ76×5鋼管斜撐以上弦桿為支點將上弦桿撐起，然后人工調節臨時撐桿至相應位置后吊車方可摘鉤。每榀桁架設置7組臨時撐桿，每組2根。臨時撐桿位置避開上、下弦桿之間腹桿相貫位置。由拼裝采用倒拼方式及桁架腹高較大，上、下弦間腹桿拼裝難度增加，因此需要采用卷揚機將腹桿拉至指定高度后拼裝定點。腹桿拼裝完畢后拆除臨時支撐。

(2)拼裝過程中應注意的關鍵問題。由于桁架的端部要與其他的桁架進行相貫連接，如果尺寸超差，勢必給安裝造成很大困難。相貫節點中，各個支管的軸線要交于一點。這樣可以避免節點附加扭矩的出現，更有利于結構的安全。

2.3 相貫焊接

(1)焊接要領。選擇適當焊接材料；選擇適當焊接方法；選擇合適焊接參數；先做焊接工藝評定；焊前按照規定預熱；焊后按照規定后熱；小錘敲擊消除應力；無損檢測焊縫質量。

(2)焊接方法。采用手工電弧焊和氣體保護焊進行焊接。

(3)焊接材料。由于鋼材為Q345，因此選用E50系列之E5015、E5016低氫焊條焊接。

(4)焊接工藝評定。焊接工藝評定應以可靠的焊接性能為依據。焊接工藝評定驗證施工單位擬訂的焊接工藝的正確性，并評定試焊單位能力。焊接工藝評定所用設備、儀表應處于正常工作狀態，鋼材、焊接材料必須符合相應標準，由本單位焊接熟練的焊接人員使用本單位焊接設備焊接試件。

(5)焊前預熱與焊后后熱。焊前預熱的溫度為120～130℃，層間溫度為120～200℃，預熱范圍不小于焊縫寬度的3倍且不小于100 mm，焊接完成后立即進行后熱，后熱溫度為220～250℃，恒溫2 h，然后緩冷，電熱片加熱，自動溫控。

(6)小錘敲擊消除殘余應力。錘高不超過3cm，每分鐘100次，錘擊密度為15～20次/cm2,錘擊時恒溫不低于預熱溫度。

(7)焊縫的無損檢測。管桁架節點部位的焊縫形式復雜，焊接位置多變，對于一個貫口而言，就有平、立、仰三種焊接位置，三種坡口角度。因此，影響焊接質量的因素很多，必須采取嚴格的檢測措施，才能保證焊接質量。

2.4 鋼管桁架吊裝

管桁架吊裝采用雙機單榀桁架抬吊，吊車站在兩側跨外4.5 m，依次順序吊裝。

(1)吊裝前的準備。管桁架吊裝應在鋼柱及其支撐安裝、矯正完成后進行。由于柱腳未完成二次灌漿，為防止桁架安裝時造成地腳螺栓失穩，起吊前，在每個鋼柱柱腳板下打入8塊楔鐵。

(2)翻身(扶直)。管桁架為倒立，吊裝時必須翻身，翻身時兩臺50 t吊車同時作業，根據現場實際情況借助一臺25 t汽車吊輔助翻身，吊身距桁架4～7 m，吊點位置在管桁架中心。扶直前應在管桁架兩端或下弦節點部位設置墊點(枕木)，以便扶直后擱置其上。

(3)起吊。管桁架起吊為雙機抬吊，雙機抬吊時，管桁架位于跨中，兩臺吊車立于跨外兩側共同起吊管桁架。當兩機同時起鉤將管桁架調離地面約1.5 m時應檢查鋼絲繩、卡環以及綁扎點位置是否準確，準確無誤后兩機同時升空，遞送管桁架于安裝位置。為防止桁架升空過程中左右擺動及安裝方便，桁架兩端綁好不低于25 m的控制纜繩，每根控制繩配備至少2人。

管桁架到達柱頂位置后剎車進行對線工作，每側有4人乘爬梯到達柱頂,進入安全吊籃內并系安全帶于柱間橫梁之上。對好線后，即做臨時固定，并同時進行垂直度校正和最后固定。校正后，上緊錨栓或電焊做最后固定。電焊最后固定時，應從兩端同一側施焊，以免因焊縫收縮使管桁架傾斜。施焊后，即可卸鉤。

(4)臨時支撐安裝。桁架吊裝就位后立即用支撐系桿與鋼梁或前一榀桁架拉接固定形成穩定體系后，再依次吊裝下榀桁架。

3 質量控制要點

3.1 焊接收縮對桁架矢高的影響

(1)對于桁架而言，腹桿眾多，交匯部位的焊縫密集，交匯點多，如果不采取措施，焊接收縮會對拱的矢高產生影響。

(2)采用氬弧焊打底，由于電弧受到氬氣流的壓縮與冷卻作用，電弧集中，熱影響區小，焊接變形較小。隨后跟進二氧化碳氣保焊后續焊層，出于同樣的機制，焊接變形也相應較小。

(3)上弦與下弦同時施焊，使變形抵消。焊接完畢，對弦桿弧度進行檢驗。

3.2 減小焊接收縮影響的工藝措施

(1)采用二氧化碳氣體保護焊進行主焊縫焊接，充分利用其熱輸出小的優勢，組織優秀焊工，保證焊縫表面的美觀度。

(2)采用對稱焊接的方式，使焊接收縮軸對稱，避免扭曲。

3.3 管桁架吊裝控制要點

(1)統一指揮、互相配合。雙機抬吊必須對兩機進行統一指揮，使兩者互相配合，動作協調。在整個吊裝過程中，兩臺起重機的吊鉤滑輪組，都應保持垂直狀態。管桁架的下弦兩端捆綁溜繩，以便在管桁架的吊裝過程中控制管桁架的擺動，避免與吊車的吊桿和周圍其他設施碰撞發生事故。

(2)緩慢起吊。管桁架應緩慢起吊，在管桁架即將離開地面時，停頓半分鐘然后繼續起吊，到距離地面500 mm時，觀察管桁架、吊車和吊具，確認無異樣情況后繼續起吊到安裝位置固定，用臨時固定鋼絲繩將管桁架的垂直度和側撓矯正到規范允許偏差范圍內再固定牢固，按照圖紙要求完全固定好后，松開吊鉤安裝下一榀鋼桁架。

4 結束語

當前國內桁架結構在朝著更大跨度、更大高度發展，這也對桁架施工質量提出了更高的要求，為此就需要對桁架施工相應的質量控制工作提出了更高的要求。只有在遵循質量安全、高效以及經濟三大原則的基礎上，才能將該工藝發展得更好。