逆向累積滑移法在預應力管桁架中的應用

李衛學 李文松 吳曉龍 曹 凱

(1.北京首鋼國際工程技術有限公司，北京 100043; 2.北京市冶金三維仿真設計工程技術研究中心，北京 100043)

1 概述

大跨度預應力管桁架結構與網架結構安裝方法，應根據結構類型、受力形式、場地情況，在確保質量，安全的前提下，結合施工進度、經濟及施工現場技術條件綜合確定。主要包括高空散裝法，整體吊裝法，整體提升法，整體頂升法、折疊展開法，累積滑移法等安裝方法[1]，對于復雜項目，亦可采取多種方案組合使用。

其中滑移法施工是將拼裝好的單榀桁架在事先安裝好的滑軌上，利用牽引設備將結構或胎架滑移到設計位置拼接成整體的安裝方案[2]。本文針對首鋼京唐球團料場封閉項目，在場地有限的情況下，采用逆向累積滑移法施工方案保證項目的順利進行。

2 項目簡介

首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司球團料場改造封閉工程，采用超大跨度拱形預應力管桁架結構，該結構凈跨度達到245 m，縱向長度650 m，結構高度63.228 m，結構剖面圖如圖1所示。目前為國內單跨最大的料場封閉項目(在建)[3]，由首鋼國際工程技術有限公司總承包，上海寶冶集團有限公司和北京首鋼建設集團有限公司共同承建。

結構主桁架采用倒三角拱形空間桁架+預應力拉索的結構形式，每榀桁架間距15.9 m(山墻端部17.5 m)，共42榀，中間設置一道伸縮縫，左右兩段結構縱向長度均為

322.1 m，對稱布置；兩端山墻采用三角形格構柱與端桁架連接，另設置11道次桁架，8道屋面斜拉桿水平支撐，其中一段平面圖如圖2所示。

結合結構本身特性及既有場地情況，項目中存在以下特點：

1)場地受限。結構平面外圍存在舊有建筑物、構筑物，影響結構施工。

2)焊接質量要求高。主管上存在多支管節相交情況，節點處存在多管相交的相貫線焊縫，導致焊縫質量難以保障。

3)測量及吊裝難度高。鋼結構主桁架跨度較大，安裝高度高，導致各構件的安裝定位、標高測量控制及安裝校正難度較大。

4)分段對接精度要求高。主次桁架均需在地面組裝焊接成型后分段進行吊裝，高空對接精度、預起拱高度控制難度較大。

5)變形控制要求高。管桁架作為屋面系統的下部支承結構，面積廣，跨度大，其整體外形尺寸將直接影響檁托及檁條的安裝定位尺寸，從而影響到屋面體系的安裝和屋面整體線型的控制，因此對管桁架的拼裝、焊接以及下撓變形控制要求高。

6)安全、環保要求高。生產區域堆有大量的物料，周邊設備處于生產狀態，對現有設備的保護要求高，在施工期間，不能因為施工造成環境污染等問題。

7)施工工期短。根據業主要求，180 d內必須完成結構施工(包括圍護結構)。

綜上，本項目采取地面拼裝，高空合龍，累積滑移的施工方案。此外，由于結構平面外圍無法施工，在所有主桁架全部拼裝合龍完畢后，分段拆除臨時支撐系桿，采用逆向累積滑移法，將所有桁架滑移到位。

3 施工準備

3.1 場地布置

根據場地情況，施工時按照場地布置：構件堆放區位于1軸～3軸線之間，構件拼裝區位于2軸～5軸線之間，吊車及構件吊裝區位于5軸～6軸線之間，6軸～7軸線之間設置胎架。

3.2 胎架設置

由于施工場地受限，每榀主桁架分7段拼裝，并在6軸線～7軸線之間，靠近A軸線、B軸線處分別設置胎架，胎架為鋼桁架結構形式，胎架在拼接點處及預應力拉索張拉端均設有操作平臺。胎架操作平臺每側寬出軸線3 m，便于主桁架的拼裝及張拉，并且設置上平臺走道，胎架軸測圖如圖3所示。

3.3 滑移軌道設置

由于沿A/B軸線設有擋煤墻，項目中將擋煤墻兼做滑移墻，在每榀主桁架短柱間設置滑移墻及滑軌，并保證滑移墻頂部平整。滑移軌道選用50 kg/m鐵路用熱軋鋼軌，并與滑移墻頂部預埋件焊接，滑移施工完畢后拆除滑移軌道。

3.4 液壓頂推技術

滑移采用計算機同步控制的液壓頂推技術，其工作步驟如下：

1)爬行器夾緊裝置夾緊滑移軌道，爬行器液壓缸前端活塞桿銷軸與滑移構件(或滑靴)連接；

2)爬行器液壓缸伸缸，推動滑移構件向前滑移一個行程(300 mm)；

3)爬行器一個行程伸缸完畢后，滑移構件不動，爬行器液壓缸縮缸，使夾緊裝置松開滑移軌道，拖動夾緊裝置向前移動；

4)爬行器一個行程縮缸完畢后，拖動夾緊裝置滑移一個行程。一次爬行推進行程完畢。

按照上述步驟如此往復，使構件滑移至目標位置。現場滑移施工如圖4所示。

項目中采用的液壓頂推技術具有以下特點：

1)滑移設備體積小、自重輕、承載能力大，適用于在狹小空間或室內進行大噸位構件、設備的水平滑移；

2)無需設置傳統反力架，采用夾緊器夾緊軌道，充當自動移位反力架進行推移；

3)液壓爬行器與構件之間為剛性連接，傳力明確，便于就位，與軌道接近，不易卡軌；也可采用多點推拉，分散對下部支承結構的水平載荷；

4)液壓爬行器具有逆向運動自鎖性，滑移過程較安全，構件可以在滑移過程中的任意位置長期鎖定；

5)滑移設備運用計算機同步數據采集系統，自動化程度高，操作方便靈活，安全可靠，通用性強。

4 施工方案

前期工作準備完畢后，每榀主桁架安裝按照以下施工工序進行：構件進場，地面拼裝，分段吊裝，中間段起吊合龍，安裝預應力拉索，完成張拉，如圖5所示。

4.1 累積滑移法施工

根據主桁架施工方案，依次在7軸線完成HJ-21，6軸線完成HJ-20，并安裝HJ-20～HJ-21之間的次桁架及斜拉桿。利用液壓頂推技術，將HJ-20～HJ-21向右側滑移15.9 m，將HJ-21移至8軸線，繼續在6軸線完成HJ-19，并安裝HJ-19～HJ-20之間的次桁架。反復執行上述方法，完成HJ-10～HJ-21及之間的其次桁架，并將HJ-10滑移至7軸線處，此時HJ-21停留在18軸線。

在6軸線～7軸線之間完成HJ-9，HJ-9與HJ-10間隔6.5 m，并在主桁架上弦桿之間增設臨時11道支撐系桿φ180×8，將HJ-9～HJ-21整體向右滑移6.5 m；之后拼裝HJ-8并增設臨時支撐，將HJ-8～HJ-21整體向右滑移6.5 m；以此類推，直至HJ-21滑移到目標位置21軸線，而此時HJ-3停留在7軸線處，在6軸線拼裝HJ-2，并安裝HJ-2～HJ-3之間的次桁架。自此，除山墻桁架SQHJ-1外，其余所有主桁架均完成拼裝并且形成了一個穩定的整體，如圖6所示。

4.2 逆向累積滑移法施工

為保證逆向累積滑移法的正常實施，提前將HJ-2與HJ-3形成了穩定的滑移體系，此時斷開HJ-3與HJ-4之間的臨時支撐，結構兩邊始終為穩定的滑移體系。將HJ-2～HJ-3向左邊逆向滑移，直到HJ-3與HJ-4之間的距離達到

15.9 m(主桁架間距)，安裝之間的次桁架，此時HJ-2～HJ-4形成整體。

以此類推，斷開HJ-4與HJ-5之間的臨時支撐，將HJ-2～HJ-4向左邊逆向滑移，直到HJ-4與HJ-5之間的距離達到15.9 m，安裝之間的次桁架，直至HJ-2～HJ-21形成整體，所有主桁架位于目標軸線。

最后，安裝山墻桁架立柱，將其作為胎架，采用地面拼裝，分段吊裝合龍的方式完成山墻桁架SQHJ-1與HJ-2的連接，結構階段性施工圖如圖7所示。

5 結論與建議

1)針對大跨度預應力管桁架料場封閉項目，采用累積滑移法施工方案可解決針對工期緊張，場地受限，施工質量等問題。

2)逆向累積滑移法作為滑移法的延伸，主要通過調整主桁架間距，設置臨時系桿，采用逆向滑移，騰出操作空間，適用于場地極端受限的情況，能夠保證結構順利就位。

3)累積滑移施工前，應提前對場地進行規劃，布置滑移軌道，運用液壓同步滑移系統，確保滑移施工有序進行。

4)液壓頂推技術的應用，為滑移施工的安全性和可靠性提供保障，對加快施工進度作用顯著。