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中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:
一、土木工程中钢结构的特点
1.刚度性能非常突出
我们在断定一个结构是否会出现形变以及它的程度的时候,往往参照它的刚度指数来判别。然而够早的这一性能并不是自身可以实现的,需要结合他的各个不同的组成部分来分析。通过相关的数据对比我们发现,它的这一特性指标是其他材料的很多倍数,因此它在这一性能上表现出的特点非常显著。
2.延性特点优越
我们通常所说到的延性指标具体的讲是一种特定的物质在被牵引的时候在保证不会出现损坏的情况下出现的形变性能。通常,我们在进行相关的设计活动的时候都要对其进行认真合理的分析,尤其是在考虑项目的防震特点的时候,更加的需要对其分析比较,这主要是因为,当遇到振动的时候,能够不被损坏的问题多是靠的它有显著的延性特点。它是我们当前建筑体重应用非常多的一种材料。但是我们在具体的分析的时候,应该考虑的一点,即材料本身的这一特点并不是在任何时候情况下都可以变为物体的特征,这是需要我们高度重视的一点内容,因此我们在分析的时候应该确保方式合理。
3.整体性特征
钢结构在很多的层面上多比混凝土要表现出更多的优异性指标,而且它还能够帮助我们设计出具有浓厚的异域特色的物体,能够带给我们最大的空间性。除了这些特点之外,它还具备一个显著的地方即,它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔,能够帮助我们给一些管线设置合理的通道,这样既能得到我们想要的高度特征,而且非常的具有美学特点。而且我们在具体的施工中不难发现,对其进行操作的人数要比其他结构所需的数量少很多,可以大大的节省劳动力,具有很好的经济性特点。和其他的一些构造对比来看,它的安设等环节的品质要比其他的一些更具有安全性特点。施工中我们常会遇到一些不合理的地方,此时就需要我们对其进行相应的改正,而这种结构在此活动中表现出的灵便性特点就非常显著,明显的优于其他的结构,最主要的是经济性能非常好。
二、土木工程中钢结构的缺陷以及不足之处
1.在材料方面的不足之处
通过上面的叙述我们发现它的刚度指标比我们的其他一些材料要表现的更加优异,不过这只是相对于整体来讲的,然而针对某个特定的点,这种性能却不是非常的优异,这主要是因为本身它的强度非常高,无形中就使得它的部件的规格就会较之于其他的材料的要小很多。为了合理的改善这种状况,我们需要扩展材料的规模。除了这点之外,在耐火能力以及抗腐蚀的性能方面比较于别的构造来说,都不是非常优秀的。而且对于温度也有严格的要求,当温度持续为一百摄氏度的时候,它的性能比较好,但是升高五十度时,我们就要对其进行必要的防护,防止受到高温影响而出现不良状况。
2.市场环境
首先,没有高效的设计。在设计建筑结构时要注意结构的功能要求是不是属于钢结构合理的应用范围。通常在设计较高承载力需要使用钢结构时,要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则。因为它本身具有非常多的组成,因此为了确保整体的性能,我们需要对其中的每一个螺钉以及接缝都要认真地测量分析,因此从设计上看它较之于其他的来讲是非常繁琐复杂的。其次,没有完整的生产模式。只靠单一的进行,我们往往了解不到它的优势点。我国当前并没有对与之相关的价格以及品质等订立严格的制度,在相关的管理方面也有很多有待完善的地方,正是因为这些不确定的因素导致我们的设计人员在进行工作的时候没有系统性。
3.定价不合理
因为当前形势下,对此我们并没有开展较广范围的生产活动,所以它的量就比较小,因而在价位方面就相对偏高。整体来看它的生产正在不断的扩大,不过因为需求比较高,因而它的价格就明显的体现出。第四,有效期不长。众所周知,混凝土构造被称为可以永续使用的物质,然而它的有效期仅为短短的50年,假如我们将其使用到住房之中,很显然我们如果想象花大量的资金买来的住宅仅有这么短的使用期限,此时我们就不会对此抱有任何热情。但是这个问题也并不是说不可以解决,当前保险行业的快速进步,就可以合理的处理这一问题。
三、土木工程中钢结构施工存在的问题
1钢结构设计技术有待提高
钢结构的设计工作是极其复杂的,必须要有远见意识和高水准的专业知识,这是整个设计工作的基础,但是在快速发展的时期许多企业都不注意这方面的工作而一味地追求快速建设。同时我国目前也缺少对钢结构设计从业人员能力的培养,使得这方面的人才量稀缺。这样也导致了设计技术的业内交流与经验的积累匮乏,所以很难有一些专业的队伍能够独立完成一个完整的设计工作,一般都会有许多国内外的学者进行长时间的合作才能够完成某个或某几个大的钢结构建筑的设计。另外在设计的问题上还缺少比较完善的规范要求,不同地区的建筑可能会由于与实际结合的不够而没能因地制宜,也可能是在一些条件相似的地区设计的标准差异较大而显得难以理解。
2钢材的质量有待提高
虽然我国目前的年产钢材量过亿吨,但不是所有的钢材的质量规格都能够达到高层钢结构技术的标准。而且很多中小型钢材企业只是瞄准了目前的发展势头蜂拥而上追求量的生产,却没能够实行相关的制造标准,导致这些钢材只能够应用于小型的建筑,远远低于建筑的施工标准。此外,钢材的规格目前还是不够齐全,这就给施工单位的选用带来了比较大的麻烦,也使得这些钢材使用率低。最后,由于现在建筑标准的提高,对于耐腐蚀性、耐火性等要求也进一步提高,但是很多生产企业还是沿用旧的生产标准,使得钢材的质量远远低于使用标准。这些问题都阻碍了我国钢结构建筑的发展。
四、优化土木工程钢结构施工的措施
(1)国家应制定统一的技术规范、施工标准并严格执行。明确行业规范将使得施工企业有章可循,使得整个行业有序不乱,在制定规范标准时还应该注意地区性差异。(2)对钢结构的施工企业进行政策性鼓励,培养出一批技术能力强,水平高的企业。(3)施工企业的技术特点需要企业注意结合实践中的经验与新兴技术的巧妙结合,同时逐渐培养出专业水平高、阅历丰富的技术人员。(4)加强企业间的交流合作。在高层结构复杂的情况下必然会出现许多技术难题,这时企业就需要和其他兄弟单位进行行业间技术交流,或者与一些科研机构协同合作,科研机构一般会有一些最新的技术理念,在与施工企业的合作中,这些新技术的应用肯定能带来不一样的效果。(5)在每项工程的实施过程中不断总结施工经验,努力创新,形成自身的专业体系。
五、结束语
通过上面的叙述,我们得知了钢结构的一些优点,比如和其他结构相比有强大的刚性特点以及延展性能等,它的这些特点为我们开展项目工程贡献了很多积极的力量,比如因为具有非常好的延展性,在地震中可以较好地保存下来。不过我们也应该注意到它的缺陷问题,比如价格过高以及不能长期使用等的特点,在开展项目的时候应该综合分析,确保我们可以进行最佳的方案,相信在不久的将来我们的钢结构一定会发展的非常优秀。
钢结构厂房以其施工速度快、跨度大、自重轻,强度高、抗震性能好以及便于工厂化加工等优点被广泛采用。同时,钢结构厂房是一种节能环保型可循环使用的建筑结构,所以钢结构技术作为建设部推广的“建筑业十项新技术”之一,在目前的工业厂房、道路桥梁等建筑中得到广泛应用。
1 认真审查施工设计图纸
施工设计图纸是工程施工的依据,监理工程师在工程开工前应尽快熟悉工程图纸、项目等有关情况和工程所选用的规范、工艺技术条件,充分领会设计意图。因此,监理工程师必须协调以下工作:
9) 严格核查施工单位的资质。主要考核以下几项内容:企业的钢结构设计及施工资质等级;企业加工生产能力,包括制作加工设备的先进程度、企业技术管理人员及技术工人的情况、企业完成同类型工程加工任务的业绩情况、企业的深化设计能力、企业年加工制作能力等。如生产厂家与工程施工现场距离较远,不在同一地区,还应考虑运输问题,临时堆放材料问题等。
(2) 协调设计与加工部门的合作。加工单位在深化设计详图完成后,需经设计单位确认,方可进行加工制作。监理单位应加大对设计单位与生产厂家设计部门之间的协调力度,使加工厂家深刻领会设计单位的意图,使设计单位尽快确认加工厂家的图纸。
(3) 严格执行国家标准。在进行熟悉施工图纸的工作中,重点检查国家《工程建设标准强制性条文》钢结构设计部分的有关内容。如:所要求的焊缝质量级别是否符合要求;计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,是否采用荷载设计值;计算疲劳和正常使用极限状态的变形时,是否采用荷载标准值。
(4) 审查施工设计图纸与说明是否符合国家技术规范和当地法规要求。核对施工图纸的全部内容是否与初步设计审查批复的指定的范围是否有出入;防火、消防是否满足要求。
(5) 核对钢材规格及材质要求。焊接坡口形式及无损探伤的类别、无损探伤的比例、高强螺栓规格尺寸是否符合规范要求;重要构件安装标高及尺寸与设计图是否一致等。
(6) 若有几个设计单位共同设计的图纸,各设计图纸相互间有无矛盾;专业图纸之间、平立剖面图之间有无矛盾;标注有无遗漏。
(7) 在检查钢构件的施工详图时,应考虑施工现场吊装机械的吊装能力与交通运输条件,对不适合的构件尺寸适当调整,以满足安装要求,并为工厂加工构件确定下料拼接尺寸。
(8) 建筑结构与各专业图纸本身是否有差错及矛盾;结构图与建筑图的平面尺寸及标高是否一致;建筑图与结构图的表示方法是否清楚;是否符合制图标准;预埋件是否表示清楚;有无钢筋明细表或钢筋的构造要求在图中是否表示清楚。
(9) 材料来源有无保证,能否代换;图中所要求的条件能否满足;新材料、新技术的应用是否有问题。
(10) 工艺管道、电气线路、设备装置、运输道路与建筑物之间或相互间有无矛盾,布置是否合理。
2 钢构件制作过程控制
2.1 审查结构件制作工艺
检查加工单位编制的工艺流程是否满足要求,特别是焊接顺序是否合理,如焊接顺序是否先焊纵缝,再焊横缝,以避免强力对接减少焊接应力;在钢结构的制作过程中,是否采用高精度的加工方法,要预测各工艺过程中的各种变形,特别是焊接过程引起的变形,采取相应的防止变形措施。如采取消除余量或自动对称焊接方法等。
2.2 制作准备工作检查
制作准备工作的主要检查内容有:(1)对原材料进厂的检验,核对钢材规格、批号,防止选材不合格;(2)参加焊接工艺评定试验;(3)审查焊工资质及有效证件;(4)审查无损检测(NDT)人员资质及有关设备的检定有效期;(5)审查用于工程的长度计量器具的检定有效期;(6)制作的工装平台检查;(7)检查样杆、样板制作质量。
2.3 加工过程质量控制
(1) 零部件加工制作:表面质量是否满足要求,是否需要进行矫正。检查腹板、顶板、底板外形尺寸,坡口切割质量,防止剪切钢板和切割后产生的弯曲变形,防止制作尺寸偏差过大。
(2) 焊接过程控制:在工件施焊时,焊接监理加强巡视检查。施焊前检查:焊件及坡口是否清理、焊接材料是否正确、焊接工艺条件是否满足、施焊工人是否持证上岗等;焊接过程中检查:焊接设备运行情况、焊接顺序是否合理、焊接规范和焊接工艺的执行情况、发现缺陷是否采取整改措施。同时,控制焊接过程中局部加热和不均匀冷却使焊件产生的变形,焊接变形应控制在制造允许误差范围以内。
(3) 焊缝的检查与检测
① 焊缝外观检查:对结构件所有一、二、三级焊缝均要求 100%进行外观检查。检查前要清除构件焊缝上的焊渣,然后用 10 倍放大镜检查焊缝外观质量,检查并记录焊缝的咬边,焊缝表面弧坑、气坑、裂纹等情况。测量脚焊缝的焊脚高度和焊缝的高度是否符合设计要求。
② 焊缝无损检测:超声波检测或射线检测是检查焊缝内部质量缺陷的重要方法,磁粉检测是检查铁磁性焊缝近表面或表面缺陷的方法。监理人员要审查选用的检测方法是否恰当;核查检测单位是否具备相应资质和检测人员的资格等级是否满足要求;审查各焊缝检测的长度是否满足技术条件和设计规范的要求。最后审查检测报告的格式是否符合要求,内容是否完整。
(4) 拼装控制:钢结构拼装一般采用平面拼装法,精度要求较高,通常要求在工厂模拟施工现场的实际工作状况进行预拼装。当拼装出现整体尺寸偏差时,要仔细查找原因,采取相应措施进行处理。
3 钢结构安装
钢结构安装施工中吊装、焊接量较大,对安全稳定性的要求高,对安装误差要求极高,这要求监理人员注意以下几项监控重点:
3.1 审核钢结构安装方案
(1) 检查方案是否包括以下主要内容:各构件和连接件的数量、重量;合适的吊装机械;平面与立面流水安装程序;进度计划;劳动组织;质量目标;安全防护措施等。
(2) 审查安装顺序是否合理,能否保证钢结构在安装过程中的整体与局部的稳定性,必要时进行强度和刚度验算。平面安装顺序应从结构约束较大的中间区向四周扩展,把累积误差分散;立面安装程序应分单元进行,由钢柱与主梁安装成的框架不变形为原则。
(3) 督促施工单位编制钢结构件的吊装方案并认真审查。审查钢结构的吊装顺序是否合理、吊装机械设备能否满足、构件吊点设置是否合理、吊装安全措施是否可行等。吊装顺序采用先内后外、先柱后梁。根据构件的重量和尺寸大小选择吊装机械设备。吊点设置要根据构件的特点选择,防止构件扭曲和损坏,确保安装质量,吊装安全,提高生产效率,减少劳动强度。
3.2 定位轴线及水准点的复测
(1) 对基础施工单位或建设单位提供的定位轴线,应会同建设单位、基础施工单位及其它有关单位对定位轴线进行交接验线,做好记录,对定位轴线进行标记和保护。
(2) 根据建设单位提供的水准点(二级以上),用水准仪进行测量,并将水准点测设到附近不宜损坏的地方,但要保持视线畅通,同时应加以保护。
3.3 复核预埋件安装位置
预埋地脚螺栓是钢结构安装施工现场的重点工作项目,一般情况下,在施工单位浇灌前,监理工程师应要对已预埋的螺栓进行闭合测量检查,除纵横轴线量测之外,还要进行标高检查。在已浇灌的初凝之前要再次进行复测检查,以确保地脚螺栓精确预埋。
3.4 钢结构安装质量控制
(1) 对钢结构连接节点施工的监控
钢结构节点连接的可靠性关系到整体结构的稳定问题,连接的可靠性与连接方式紧密相关。按连接方式分为焊接连接、高强螺栓连接和混合连接三种。监理人员应监督施工单位严格按设计图纸做好各连接点的施工,杜绝施工混乱。一般柱与柱连接采用焊接方式,柱与梁连接采用混合连接方式,主梁与次梁连接采用高强螺栓连接。
(2) 现场焊接质量控制
在钢结构工程施工中,节点的焊接质量是至关重要的,由于高空野外作业,施工条件差,受天气影响大,且焊接收缩变形对安装精度影响较大,应特别注意对现场焊接质量的监控。
(3) 防腐及防火涂装控制
① 防腐涂装:钢结构的防腐主要分为防大气腐蚀和防土壤腐蚀两种。涂层一般分为底漆、过渡层、中间层及面层等四层。监理工程师除了要控制涂层厚度以及涂装工艺要求外,也要掌握各种涂装材料的基本性能。
② 防火涂装:钢结构的防火要求较高,其耐火极限与耐火等级密切相关,在同一耐火等级下,梁、柱、板等不同构件的耐火极限各不相同。监理工程师应要认真对照图纸,对主要结构构件的耐火极限及防火涂层厚度进行认真检查。
4 结尾阶段监理
结尾阶段主要工作是参与工程初验、核收、终验、定级。监理在这之前应完成监理总结和质量评估,监理总结应对整个监理过程主要技术环节、主要技术质量指标,监理过程中发生的质量问题、管理过程与结果进行实是求事的总结评述,还应对各项主要质量指标测量结果,以及监理复测结果进行表述。
结尾阶段还包含工程资料的验收递交。对钢结构监理而言,其焊缝质量检查表式,无损检测表式,“工艺评定表”,分段组装表式,总段组装表式等专业较强,有别于土建工程常用表式。
5 施工安全控制
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(b)-0052-02
1 工程概况
杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内的雅砻江中游河段上,是规划中该河段的第六级水电站,上距孟底沟水电站37 km,下距卡拉水电站33 km。电站坝址位于雅砻江流域支流杨房沟的汇合口上游约450 m处,根据杨房沟水电站施工总布置和场内交通规划,拟在下游永久交通桥上游约100 m处修建下游临时索道桥以满足工程施工需要。该临时桥为一座单车道索桥,分别连接左岸临时交通洞和右岸进厂公路,是施工期间坝址下游左右岸场内交通公路连接的主要通道。该临时交通桥桥型采用一跨临时索道桥,桥梁净跨为143 m,桥面净宽6.0 m。桥梁设计荷载为车辆荷载汽-60,单车道通行,每次限过一辆车,同时桥上不得有大批行人通行。本桥梁是施工期间坝址下游左、右岸场内交通公路连接的主要通道,桥梁能否早日通行对右岸场内交通公路的施工进度起着制约性作用。
2 施工布置
根据现场施工条件现场施工布置如下。
(1)安装时在索桥轴线上方3.5 m处架设一条3 t临时牵引走线,牵引索在架设是应形成闭合回路,主要用于索桥主索过河牵引;以索桥轴线为对称中心在上、下游车行道中部索鞍之间架设一条宽为2 m的简易承重猫道(简称主索托架)主要用于承载主索过河时主索的自重,防止主索堕入河中和减小卷杨机索引力。
(2)右岸施工布置:在右岸引线隧道洞口安装一台1.5 t卷扬机用于主索过河后主索安装位置的局部调整;在右岸引线隧道洞口安装一台3 m3的空压机及50 kW柴油发电机用于右岸施工供风及施工供电;右岸索桥上部结构安装期间不需要考虑施工用水。
(3)左岸施工布置:在左岸布置两台5 t和一台3 t卷扬机,两台5 t卷扬机分别用做主索架设时临时牵引走线的牵引动力及主索矢度调整时动滑轮组的动力;另外一台3 t卷扬机用于由于空间不足主索张拉时倒换滑轮时起辅助固定做用,另在左岸锚板后方桥台位置处安装一台3 m3的空压机及100 kW柴油发电机用于左岸施工供风及施工供电;左岸索桥上部结构安装期间不需要考虑施工用水。
3 主要施工方案
本桥梁的施工主要包含桥梁下部结构施工及上部结构施工,其中下部结构主要包含:桥台开挖、锚索孔造孔、锚索安装及锚索孔注浆、锚板混凝土浇筑、索鞍混凝土浇筑及索鞍安装;桥梁上部结构施工主要包含:桥面主索安装、桥面钢横梁安装、桥面板铺装、栏杆系统安装等工作;桥梁下部结构施工现已全部完成经检测施工质量满足设计及规范要求达到桥梁上部结构施工条件;上部结构施工主要施工方法如下。
3.1 施工前准备
索桥在安装前,检查施工机具及工器具是否准备齐全、设备完好率进行统计并调整,工作人员的到位率进行调查;安装构件质量是否满足设计及规范要求、复测桥梁轴线是否正确、安装好桥梁架设辅助设备、标识好主索空索的矢度控制点高程;
3.2 桥面主索安装
主索安装分步进行,详细施工步骤如下。
(1)主索端部连接头制作。
安装时将钢丝绳以卷为单位吊至左岸桥台锚板后方,再用吊车或三角支架挂一卷至左岸桥台锚板后方下游侧位置处将其捆绑绳打开后放开钢丝绳头部,根据施工图尺寸用绳卡做好主绳端部连接接头,将绳卡按规范要求固定,不得有丝扣松动,滑丝等现象。
(2)主索过河方案。
利用已经安装好的3 t辅助走线挂上工序(1)中已制作好的主索端部连接接头将主索牵引至辅助简易锚道中间,利用简易锚道承载主索重量配合牵引走线将其平稳、匀速的牵引至右岸桥台锚板处,利用右岸所布置的卷扬机将其主索临时牵引,以免松开牵引绳时主索因自重回缩,松开牵引绳后,将工序(1)中已制作好的主索端连接头通过连接器与右岸锚索预留锚头连接好,松开临时牵引。
(3)左岸主索初步张拉,利用5 t卷扬机及所组成的滑轮组进行匀速张拉,使其脱离猫道,人工配和使其主索平移到索鞍滑轮内,(两侧桥台可同时滑动主索,或单侧均可)对主索初步张拉达到空索设计失度。
(4)主索裁料。
根据设计跨度、垂度及施工余量等计算每根主索的实际长度,待工序(3)完成后按其计算长度利用砂轮切割机将主索切断。
(5)左岸主索固定。
待工序(4)完成后,将左岸已经切割断的主索绳头用连接器与左岸锚索预留锚头连接,同时利用准备好的滑轮组将其调整至设计矢度处后将其用绳卡固定;(由于主索较粗锚头和松紧器太重,可利用3吨卷扬机将其拉紧,固定绳卡。次做法的目的在于减少主索的失度,以免后续整体调时费时费力。)
(6)主索张拉完成。
重复上述工序将主索从下游侧稳定索往下游侧车行道中部按序逐一张拉完成,再重复上述工序从上游侧稳定索往上游侧车行道中部按序逐一张拉完成,直至全桥主索张拉完成。
(7)主索矢度调整。
待桥面主索全部张拉完成后再进行主索矢度的统一调整,为便于主索调整及仪器测量观测,调整时间尽量选在气温较恒定、无风时段进行。主索矢度调整时利用扳手拧调节器两端左、右旋螺母将其调整至空索状况下的设计矢度值并使每根主索保持自由状态,调整完成后使其所有桥面主索横断面处于对称水平状态,从而完成初步调整工作;待初步调整完成24小时后再根据设计矢度用初步调整方法进行2次调整使其达到设计值,且所有桥面主索横断面处于对称水平状态,至此桥面主索安装完毕。
3.3 桥面钢横梁安装
桥面钢横梁安装时利用12 t汽车吊,用吊装钢丝绳将横梁对称固定后垂直起吊至桥面主索处,按设计图纸中主索位置将其对位后将销轴及液筒安装好,拆除吊装用钢丝绳后重复其工序直至完成全部钢横梁吊装工作;待钢横梁吊装完成后利用牵引走线配合导向滑轮挂住钢梁两端将钢横梁逐一拖拉到位,从而完成钢横梁安装工作。
3.4 桥面板铺装、栏杆系统安装
桥面板安装时先将已防腐涂装完成的横向桥面板按设计图纸固定方式及钢横梁之间间距逐一安装完成,待横向桥面板安装完成后再按设计图纸固定方式与间距将防腐涂装完成的纵向桥面板及人行道板与栏杆系统安装完成。
4 质量及安全保证措施
4.1 质量保障措施
(1)严格按规程、规范及施工技术要求施工,以工序过程控制为中心,对施工过程中的常见问题进行重点检查落实,整改,杜绝违规施工。
(2)做好现场技术交底工作,技术人员深入施工现场对施工中出现的问题及时进行指导。
(3)施工过程应严格按“三检”制进行验收及控制,并做好施工质量记录。对于施工过程中发现的问题,按照“四不放过”方向进行处理,对于经检查发现的问题按照“返修、再验收”处理。
(4)加强测量控制和现场技术人员管理,加强质量教育,强化质量意识。
(5)加强原材料的检验检测,确保原材料合格,杜绝不合格材料进入施工现场。
4.2 安全保证措施
(1)对进厂的所有施工作业人员进行三级安全教育,特殊工种要求持证上岗,全面贯彻“以人为本,安全第一、综合整治”的思想。
(2)加强危险源的辩识,提高防范能力,完善各工种、机械操作安全规章制度,并落实到人。
(3)加强作业人员的日常安全教育,高空作业的工作平台要搭设牢固可靠并经验收合格后方可使用,作业人员应正确的佩带和使用劳动保护用品,日常检查无误后才能进行作业。
(4)设专职安全员管控,并对起重设备及用电设施安排专人进行安全巡查、维护对违规作业行为及时进行纠正或制止。
5 结语
该索桥跨度较大,负载重,施工质量要求高,在此方法施工中保证了质量同时取得了良好的经济效果,也为以后钢索桥的施工奠定了基础,可供同类工程参考借鉴。
参考文献
[1] 刘北辰,屈本宁.悬索结构设计新构想及倒张拱钢索桥的设计计算[J].昆明工学院学报,1994,19(4):83-84.
编制人: 审
核:
批 准:
编制单位: ****钢结构有限公司 编制时间:
第一章、编制说明
(一)、方案编制的依据
根据设计提供的有关钢结构资料,按照国家有关规范及标准,施工经验,进行本工程制作方案的编制。
(二)、工程概况
第二章、钢结构制作方案
(一)、劳动力组织及施工机械装备
根据本工程的结构特点、质量要求、工期以及现场情况,初步拟定如下。 劳动力组织:
工长:1人 电、气焊工:5人 起重工:2人 力工:8人 技术人员:1人 铆工:4人 施工机械设备:
(二)、施工准备
1、主要材料:
1.1、本工程钢柱等主要构件采用钢号为Q235B 的钢材。
1.2、焊接材料:手工焊接时,采用E40型焊条,焊条符合GB/T-5117-1995的规定。翼缘和腹板焊接采用等强全熔透焊接。钢柱对接焊缝质量等级不小于二级。
2、技术准备:
各专业工程师熟悉图纸、规范、施工组织设计和施工方案,进行技术交底,作好特殊工
种的岗前培训。
(三)、运输:
1、在运输过程中易碰部分,必须采取防护措施。节点板、拼接板、填板、横取杆件、螺栓、垫板及其他小部件等,按同一类别用螺栓或铁丝紧固成束发运,防止散乱。
2、对于较长的构件,要选择好运输方式,用木板或废轮胎将构件垫牢,并用钢丝绳紧固器捆扎牢靠。
(四)、作业条件
1、施工前组织技术人员对施工图进行审核,审核中出现的问题及时与设计和业主取得联系。对图纸中的问题做出修改、补充。
2、编制出材料使用计划,提供构件单件图。
3、规划加工场地,搭设焊接、组装平台,自动焊机就位。组装平台应保证控制钢构件的应力变形的刚度和尺寸精度。平台用水准仪超平,以保证平整度。 4、装配胎具经质检部门复测批准方可投入使用。
5、胎具在使用过程中定期予以复查,若发现变形,必须立即修复,方可重新投入使用。 6、施工机具、设备进行维护、调整。
7、制作、安装、检查、验收所用钢尺,其精度应一致,并经计量部门检定取得证明。 8、现场供电应符合焊接用电要求。 (五) 、主要构件的工艺流程:
H 型钢工艺流程为:放样下料(自动气割机)调直组对成型焊接(埋弧自动焊)调直、矫正二次装配焊接(二氧保护焊)调直制孔成品检验编号。
(六)、主要施工方法:
1、放样:由于此次施工构件的型号较多,并且安装较复杂,要求放样细致。通过放样确定柱的各种尺寸(按1:1) 、预留焊接收缩余量(按1:1000考虑)、坡口加工余量、齐头余量。
放样和样板的允许偏差
2、钢板下料采用自动与半自动气割机,下料时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量,气割时宜采用多割嘴,下料误差控制在±1.5mm ,不得损伤钢板边缘,出现大于2.0 mm 的缺楞。坡口采用机械切削加工,火焰切割坡口时应将坡口打磨休整。气割加工坡口时要注意方向、角度、钝边等准确。气割部位用砂轮打磨平整,对焊接坡口、加劲板、腹板和有孔眼的节点板要进行边缘加工。
3、需组对成型的在拼装胎具上进行,所有板条必须调直,并清除焊缝位置的铁锈、杂质。并点好引弧板,引弧板厚度应与母材板厚一致,且长度不小于200 mm。经检验合格后方可出胎准备焊接工作。
4、焊接:埋弧焊的工艺:选用合格的焊丝和焊剂,首先对现场焊接条件进行试焊,试板按不同的厚度分成三组焊接,其间采取不同规范参数,分别试焊后最后确定最佳规范。试焊件全部采用乙炔焰自动切割,直边对接不开坡口,角向磨光机清除切缝及表面上的氧化铁杂质,电弧气刨清根,背面不垫焊剂双面施焊,施焊证明,焊缝可靠。别外对于切割局部变形,出现“马刀变”造成间隙局部过大的问题, 采用填充代药皮电焊条的工艺措施, 焊接准备条件就绪后, 开始施焊, 焊接顺序为先横向后纵向, 胎上顺序对接, 焊接过程中, 要使焊缝始终处于自由伸缩状态, 不用任何卡具固定。外漏焊缝均应打磨铲平。
5、二次组对:各种板应事先组对成型调直后,再装配到柱上。按要求预留装配间隙,确定好标高、位置后进行装配。坡口加工应注意角度、方向及钝边尺寸,严禁损伤母材,气焊部位应用砂轮修整,以保证坡口质量。连接板上钻孔,应保证孔径、孔距、孔边毛刺要去除干净,装配时应按图施工,并找正找方,焊后板面翘曲变形的要进行矫正。
6、调直矫正:采用火焰矫正时温度不超过900℃, 矫正后的构件表面不得有凹面和损伤, 划
痕不超过0.5 mm,并应满足下表要求:
7、 制孔过程中螺栓连接板钻孔采用钻模进行套钻,并保证精度(H14、H15),孔的允许偏差应符合下表要求:
孔距允许偏差(mm)
8、保证焊接应力不使构件变形,采用如下一些措施:(当螺栓孔的偏差超过下表规定时,不得采用钢块填塞,可采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔)。
①:采用适当的焊接顺序和方向。可采用对称焊,使各次焊接的残余应力和变形的方向相反和互相抵消。
②:先焊收缩量较大的焊缝,后焊收缩量较小的焊缝(对接焊缝的横向收缩比角焊缝大);先焊错开的短焊缝,后焊直通的长焊缝,使焊缝有较大的横向收缩余地。
③:先焊使用时受力较大的焊缝,后焊受力较次要的焊缝,则受力较大的焊缝在焊接和冷却过程中有一定范围的伸缩余地,可减小焊接残余应力。焊接H 形截面柱拼接中在拼接两侧各留出一段翼缘与腹板的角焊缝不焊,待安装时再焊。
(七)、成品检验:
①:焊接全部完成后,冷却24小时后全部做外观检查,并作出记录。 ②:按照施工图的要求,对柱熔透焊缝进行超声波检验。
③:按图纸要求和施工规范对成品外形和尺寸进行检查验收,并逐项作好记录。 ④:对超出质量标准的构件及时进行整改。
(八)、焊接工艺要求
1、本工程采取机械与手工焊方法焊接,以保证钢构件的变形在规范允许范围内。 2、焊条要保持干燥清洁,并按使用说明进行,施焊前焊接部位要清理,去除焊接部位的氧化物、铁锈、油污等杂质。
3、雨、风天气严禁露天作业,四级以上风力应采取防风措施。 4、按照施工图规定,对柱的对接焊缝进行超声波探伤。 5、手工焊焊接时可参照下表参数:
注:以上参数只供参考,焊接用的参数以焊接工艺评定参数为准。
6、焊缝外观:用肉眼和量具检查焊缝外观缺陷和焊脚尺寸,应符合施工图和施工规范的要求,焊波均匀,不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷,焊接区应清理干净,无飞溅残留物。外观检测的质量标准按:GB041-89、CJJ2-90。 7、焊缝连接:手工电弧焊缝的焊工要求经过焊接工艺考核后方可施焊,焊缝质量等级:钢骨对接焊缝不小于二级,现场连接与预埋件施焊前,需严格清理预埋件表面,不得有污物、氧化层。
(九)、质量标准及验收
1、质量标准
执行下列国家及行业标准:
、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001) 2、《钢结构设计规范》(GB50017-2003) 3、《建筑钢结构焊接规范》(JGJ82-2002)
(十)、钢结构制作质量保证措施
1、 材料质量:选择合格的供应厂家,并按材料管理工作程序进行采购、验收、检验、发放,钢材使用前要核对材质证明及复验报告,机械性能、化学成分等各项指标合格后方可使用。
2、 选用合格的检定量具,张拉钢尺时使用弹簧称。
3、 焊工持证上岗,焊接时应严格按工艺要求和施工规范操作。
4 、根据母材厚度,焊缝尺寸,坡口形式合理选择焊接电流电压,采取合理的焊接顺序。重要部位焊接前进行焊接工艺试验,找出最佳的焊接参数,确保焊接质量。焊缝严禁有裂纹、加渣、焊瘤、烧穿、针状气孔、咬边过大、焊脚尺寸不足等缺陷。
5、 在施工中所有零件、部件及构件应分类码放整齐,并注意保护,母材外观要严防电弧擦伤及不必要的损伤。连接板件装配时要注意位置、角度、方向,焊后变形要及时调整矫正,板面要清理干净,不得有锈迹、焊渣、油污等杂质。吊运过程中应防止碰伤、变形和捆绑时勒伤。
6、严把检验关,只有验收合格的构件才能出厂。
(十一)、钢结构制作质量验收
1、标准:构件验收必须按照《钢结构施工验收规范》GB50205-2001标准进行。
2、 制度:钢结构分公司质量管理实行报验制、质量否决制、样板验收制、随机抽查检查制、工序交接
质量检查认可制、质量奖惩制。
(十二)、检验程序
(1) 每道工序施工完在进行下一道工序之前必须由班组长进行自检,填写检验批记录,向施工管理部质量员提出进行下一道工序的申请;
(2) 施工管理部质量员接到申请后必须在2小时内对班组长提出的申请验收的工序或构件进行实物和资料的验收;
(3) 如所验收的工序或构件符合要求,施工管理部质检员在申请单上签字认可,可以进行下一道工序,每道工序的交接必须由交接双方在交接检查表上签字;否则进行返工或修补;
(4) 当对构件出厂之间经施工管理部质量员检查合格后,向综合管理部提交出厂申请表,由综合管理部组织技术部、施工管理部对构件进行实物和资料的检查,合格后在申请单上签字方可出厂,否则必须查找原因进行修改和后方可出厂。
(5) 对于施工构成中所有出现的问题必须记录问题原因和解决方法,积累经验,为以后施工提供宝贵的经验。
(十三)、安全要求
1、 使用各种加工机械,要严格遵守机械安全操作规程,严禁违章操作. 2、 现场内使用电动工具及时用电设施,应有漏电保护装置,防止触电。 3、 氧气瓶、乙炔瓶要分开放置不小于5米,并远离明火不小于10米。 4、 起重作业前,起重人员应对绳索、卡具等进行检查,合格后方可使用。
5、 塔吊作业时,司机和起重工应密切配合,严格遵守安全操作规程,严禁超载、斜拉。吊运构件及时翻身应提前明铃示警,并避开 作业人员。
6、 构件运输、翻身时应先确定方案,并经安全、技术部门审核后,由专职指挥人员负责实施。
第三章、钢结构安装施工方案
(一)、方案编制的依据
根据总包单位提供的有关钢结构资料,按照国家有关规范及标准,结合本公司的实力与施工经验,进行本工程制作方案的编制。
(二)、机械设备一览表
(三)、劳动力组织
吊装工长:1人 电焊工:4人 技术员:1人
力工:4人 安全员:1人 起重工:2人 铆 工:4人 测量工:1人
(四)、吊装工艺流程
钢柱 焊接 打磨
(五)、安装要求:
1.安装施工前,应详阅全部施工图,根据结构特点,现场情况和施工能力制定一个包括施工方法、施工步骤、施工管理并能确保安装质量和安装精度以及安装安全的计划,该计划须经施工监理认可后方能施工,安装单位应对运到现场的每一构件进行检查和验收,确认符合质量标准后方可安装。
2.安装施工前,应对已完成的结构进行全面测量,并做好记录,以确保钢构件层高、垂直度、水平平整度符合规范的要求。柱子垂直度的控制应由地面引出基准线避免误差叠加,应小心仔细,以免损伤构件。钢构件现场安装时,应确保结构的稳定并确保结构不会产生永久变形。
3.安装施工前,对基础进行验收,对于不合格的进行处理后方可进行吊装。
4.复查埋件位置是否正确,将埋件表面砼凿除。
(六)、钢结构安装和校正
1、 钢结构安装必须按本方案进行,并必须保证结构的稳定性和不导致永久性变形。安装前,
应按构件明细表核对进场的构件,清除构件表面上的油污、泥沙和灰尘等杂物,安装过2、钢结构安装前应对建筑物和构件的定位轴线、钢结构安装前,
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应对钢构件的质量进行检查。构件的变形、缺陷超出允许偏差时,应报监理进行处理和校正。进行钢构件拼装前,应清除飞边、毛剌、焊接飞溅物,摩擦面应保持干燥、整洁,不得在雨中作业。
3、钢结构安装时,对容易变形的钢构件应进行强度和稳定性验算,采取加固措施,钢构件安
装就位后,应立即进行校正、固定。安装完毕后的钢构件应形成稳定的空间体系。
4、构件安装吊点必须经计算确定,利用安装好的钢结构吊装其它构件时,应进行验算,采取
相应的措施,并应征得相关单位同意。
5、钢结构安装校正时,应考虑风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响,采取相应的调整。柱构件的长度尺寸应包括焊接收缩余量和荷载使柱产生的压缩变形值。
6、连接和固定:构件的连接接头,应经检查合格后方可紧固或焊接。
(七)、钢构件吊装
1、柱钢骨在加工厂分段加工。
2、吊装前对钢柱的标高、轴线位置、垂直度等进行复测,对于不合格的进行处理后方可进行
吊装。
3、钢构件吊装使用塔吊进行。对吊装机具进行全面检查,检查认可后方可进行试吊。各钢构
件的单件重量详见深化设计图,根据现场塔吊的起重性能,使用塔吊均能直接吊装到位。
4、中心线的调整主要是通过用水平靠尺(具有测水平和垂直的双重功能)对准基础中心线和柱子四面已分好的中心线,然后再进行反复调整。
5、柱子的垂直度控制
柱子垂直度的控制是使用直角交汇法,直角交汇法就是在相互垂直的方向上同时控制垂直度。具体做法是:在柱子两个相互垂直的的轴线上安装两台经纬仪,各自瞄准柱底的中心线的标志,然后逐渐抬高望远镜,若轴线始终与各自的十字线重合,说明柱子的垂直度无偏,正工作。在完成校正工作后,才可浇灌混凝土。
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(八)、钢结构工程验收
1、钢结构工程验收应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-200中的相关规定。
2、钢结构的验收,可在钢结构的全部完成或分几部分完成后进行。在每一个流水段一节柱的高度范围内全部构件安装、校正、焊接、栓接完成后并自检合格后作隐检工程验收;全部钢结构安装、校正、焊接、栓接完毕自检合格后作钢结构安装工程的竣工验收。
3、钢构件进场、出厂、工程验收都应提交相应的资料。
4、设计要求的钢结构试验报告、结构安装检测记录及安装质量评定资料。
5、其余焊接验收参见制作验收。
(九)、质量管理点
钢结构的吊装要符合施工验收规范GB50205—2001规定。施工允许偏差控制在目标范围之内,具体见下表:
钢结构安装的允许偏差及检验方法
(十)、文明施工及安全技术措施
1、文明施工
1.1、遵守现场安全的各项管理规定,进入现场必须带好安全帽,严禁吸烟。
1.2、构件堆放、电焊机排列整齐有序,备用的氧气、乙炔瓶放入专用笼子内,分开放置。
1.3、现场设置专职安全员、防火员、治保员。
1.4、保持现场卫生。
1.5、现场所有施工人员服从指挥,言行文明。
2、安全技术措施
2.1、严格执行各项安全管理制度和安全操作规程、标准、规范,并做好各项安全检查防护措施,严格执行安全用电的规定。
2.2、高空作业搭设安全脚手架、安全护栏和安全网进行防护,进入施工现场必须戴好安全帽,作业人员必须穿防滑鞋、系安全带,凡不适合高空作业的人员,不得从事高空作业。
2.3、吊装作业区应设警戒线,作时显标志,并设有专人负责。吊装工作严禁非施工人员进入或通过吊装区域。
2.4、施工用机索具施工前由工长带领有关人员进行检验,合格后方可使用。
2.5、四级风以上禁止作业。
2.6、吊装作业人员作业中严格执行《安全规程》中“十不吊”规定,吊装前安全员应对作业人员应进行安全教育。
2.7、吊装过程中,应待构件就位后再上前操作,解开构件的吊索时应将安全带系在牢固处,防止空中坠落。
2.8、吊装作业点距离高压线不得小于2m 。距低压线不得小于1m ,否则应采取措施后方可施工。
2.9、在同一垂直线上,严禁上、下同时施工。
2.10、高空作业中。各类工具、配件应装入工具袋内,严禁乱扔、乱抛以防物体打击。
2.11、构件就位应平稳,避免振动和摆动,待构件紧固后方可松开吊索具。
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2.12、施工用氧气瓶、乙炔瓶,必须距明火10m 以上,2者相距10m 以外,避免曝晒、烧烤,搬动时禁止碰撞,以防发生火灾。
2.13、在进行焊接作业时要对焊接部位采取围护,防止火花飞溅。
2.14、现场构件的搬运均采用人工,因此在进行搬运时,一定要口令统一,防止构件砸伤施工人员。
2.15、主要构件吊装应尽量在上午进行,其他吊装工作应尽量在白天进行,避免在夜间作业,夜间作业必须具足够可靠的照明。严禁在风力四级和四级以上进行吊装,雨、雪天气进行吊装作业。
3、环境保护
3.1、在钢结构安装过程中要减少构件的的碰撞以施工噪音。
3.2、夜晚在进行焊接作业时,要采用围挡,以防光污染。
3.3、采用环保油漆和焊条。
3.4、装材料和用品要放入专门的库房,专人保管,油桶等要及时回收。
中图分类号:TU391文献标识码:A 文章编号:
1 工程概况
某医院新建综合楼工程,施工场地极其狭小。总建筑面积39488m2,其中地下8482m2、地上31006m2;地下3层为钢管柱-钢混凝土结构,地上22层为钢框架-钢支撑结构,共设11 道从+0.000到结构顶的竖向支撑(见图1);主要柱网尺寸为8.0m×8.4m、8.0m×6.6m, 标准层层高3180mm,建筑高度84.06m。本工程的钢柱主要为钢管柱及箱形柱,钢管柱截面尺寸为¢750mm、¢600mm 2种规格;箱形柱截面有6种规格,最大截面尺寸为 550mm×550mm,共分3次变截面;主梁、次梁及支撑均为H 型钢。
图1钢结构施工平面布置图
2 医院钢结构施工要点分析
2.1钢构件吊装
2.1.1 钢柱吊装
钢柱吊装采用专用扁担实施一点吊装,上端连接板上的吊装孔作为吊耳。起吊时钢柱的根部必须垫实,在根部不离地的情况下,通过吊钩的起升、变幅及吊臂的回转,逐步将钢柱扶直,停止晃动后继续提升。首节钢柱吊装前,在所有螺栓上拧进1个螺母和1块下垫板,调节螺母将下垫板顶标高调至柱底设计标高。钢柱吊装就位后,先把钢柱中心线与基础中心线对准,然后将地脚螺栓的螺母微微拧紧,最后下钩解绳。通过微调螺母来调整钢柱垂直度(见图2),当钢柱垂直度偏差校正到零时,拧紧螺母,然后焊接螺母垫板。钢柱的标高可能会发生微小变化,但在一般情况下不会超过《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001所规定的2.0mm的要求。
图2首节钢柱垂直度调整图
其余节点钢柱吊装就位后,先调整标高,再调整扭转,最后调整垂直度。通过吊钩升降及节点板间隙中打入钢楔进行钢柱标高调整,标高调整后在上、下柱临时耳板的不同侧面加垫板,再夹紧连接板,即可调整钢柱扭转。垂直度校正采用无缆风绳法(见图3) ,即在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶,在保证单节柱垂直度不超标的前提下,尽可能将柱顶偏向钢柱轴线,然后拧紧临时接头的M20×90大六角高强度螺栓,紧固力矩取220N•m。钢柱校正时,需考虑预留钢梁焊接收缩量。
图3无缆风绳校正图
2.1.2 钢梁吊装
钢梁吊装采取“平衡梁”措施,实施“三梁一吊” ,然后先安上层梁、后安中层梁、再安下层梁。在吊装与柱牛腿连接的梁时,不能对柱有较大的碰撞,微动撬棍使梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔与连接板螺栓孔对正。若螺栓孔错位较大,则复测梁、牛腿、连接板尺寸及柱安装轴线,针对不同情况进行处理,严禁强行安装。由于梁与柱牛腿通过2块连接板连接,吊装就位后其上表面往往比牛腿低,因此在牛腿上安置1台千斤顶,其顶部顶在梁端,微升千斤顶使梁上表面与牛腿平齐。
2.1.3 钢支撑吊装
本工程中支撑均为一端连在梁支腿上,另一端连在柱牛腿上。支撑与梁先在地面上拼装,然后随同梁一起吊装。由于制作和安装误差的影响,支撑与牛腿间往往有些偏移,偏差较小的采用千斤顶校正,偏差较大的采用火焰热校正。
2.2 钢结构安装测量
2.2.1 平面控制网的布设
根据钢结构平面布置图和基坑边线,选轴线控制点并计算坐标;以业主提供的平面控制点作为测量依据,全站仪极坐标法放样出控制点 An、Bn (见图4);对An、Bn 组成的闭合导线,按《工程测量规范》GB50026-93所规定的四等导线网的精度要求进行导线测量,并与平面控制基准点联测;严密平差计算控制点坐标,与按平面图计算所得理论坐标比较后归化改正;为保证点位的绝对可靠,归化改正后重新观测角度和边长;若不满足规范要求,则依据观测结果作二次归化改正。为减少地下与地上工程间的测量系统误差,在地下室施工完成后,以A 3、A4 作为测量依据,用同样方法在+0.000楼面布设地上部分钢结构安装平面控制网。
图4 平面控制网布置示意
2.2.2 平面控制点竖向传递及轴线放样
首节柱及地下第2节柱均以基坑边轴线控制点作为测量依据,采用全站仪正倒镜投点法和直角坐标法放样出钢柱安装轴线。地面柱顶轴线放样直接依据楼面布设的控制网,其余楼层是从地面控制网投测到高空,再根据投测的控制网进行柱顶轴线放样。地上部分控制点的竖向传递采用内控法,投点仪器选用Leica ZL型天顶准直仪(精度:1/200000)。压型钢板施工时,在控制点的正上方开设 20cm×20cm方形孔洞。先在需要传递控制点的楼面预留孔处水平固定接收靶,然后在控制点上架设天顶准直仪,经严密对中、整平后,从0°、 90°、 180°、270°4个角度分别向接收靶投点,取4点对角线的交点或取分布较集中的3 点构成的三角形的重心作为平面控制点的传递点,并作标记。投测的平面控制网经自由网平差后归化改正,再用标准钢卷尺配合全站仪排尺放样柱顶轴线。
2.2.3钢柱垂直度测量及监控
将2台经纬仪架设在钢柱相互正交的方向线上,采用正倒镜法测量钢柱的垂直度。在梁安装过程中,柱垂直度一般会发生微小变化,因此采用4台J2 经纬仪对相应柱进行跟踪观测。若柱垂直度不超标,只记录数据不必调整;若柱垂直度超标,先复核构件制作尺寸及轴线放样误差,然后再进行处理。在梁安装过程中,不得再次调整柱的垂直度。在高强螺栓紧固前,测量所有柱垂直度,紧固后再次复测,对垂直度偏差较大的采用焊接变形的方法校正。焊接过程中对柱垂直度跟踪监测,根据实际偏差情况,适当调整焊接顺序及施焊速度。
2.3 高强度螺栓施工
本工程使用的高强度螺栓均为10.9级扭剪型,规格有M22和M24,总数量约为5万套。高强度螺栓安装前,对运抵施工现场的构件摩擦面进行100%检查。构件吊装前进行高强度螺栓连接副配套,在所吊装的构件节点部位挂上帆布口袋,将该节点处所需高强度螺栓连接副按件数、规格放入布袋中随构件吊装至安装部位。构件就位后, 用冲子穿入节点的螺栓孔,锤击冲子以使各螺孔对正,冲子数量一般每节点2只。安装高强度螺栓时严禁强行穿入,对个别不能穿入的采用电动绞刀或圆锉刀扩孔,扩孔后的孔径≤1.2d。
高强度螺栓安装后,立即进行初拧。初拧采用电动扳手进行,初拧扭矩值应为终拧值的 60%~70%。初拧结束0.5h后进行终拧,不得拖延到12h以上。终拧采用专用电动扳手。无论是初拧还是终拧都应按一定顺序施拧,其顺序:同一节柱,上层梁y下层梁y中层梁;同一层梁,主梁y次梁;同一节点,从中间向四周扩散。
2.4 钢结构安装焊接
现场焊接主要是柱-柱、柱-梁、梁拼接、支撑、钢楼梯及隅撑焊接,构件材质主要为Q345C,板厚度最大为30mm,全部采用手工电弧焊,主要采用E5015焊条。柱-柱接头为一级焊缝,100%超声波探伤;其余熔透焊缝为二级焊缝,20%超声波探伤抽查。
2.4.1 钢柱焊接
钢结构安装焊接关键是柱-柱节点的焊接,箱形、圆管柱-柱焊接工艺:在上下柱无耳板侧,由2名焊工在两侧对称等速焊至板厚1/3,切去耳板;在切去耳板侧由2名焊工在两侧焊至板厚 1/3;1名焊工在一面焊完1层后,立即转过 90°接着焊另一面,而另一面焊工在对称侧,以相同的方式保持对称同步焊接,直至焊接完毕;2层间焊道接头相互错开,2名焊工焊接的焊道接头每层也要错开。在焊缝外观检查合格且焊接完成24h后进行超声波检测。
2.4.2梁、支撑焊接
梁焊接:先焊下翼板焊缝再焊上翼板焊缝,上下翼板的焊接方向相反。支撑焊接:先焊一侧焊缝,焊完之后再焊另一侧焊缝。焊缝厚度达到母材厚度 1/2以上时,方可短暂停息。施焊过程中,每一焊层都要进行清渣及层间检查,发现缺陷及时处理后方可继续施焊。焊后清理焊接飞溅,自检合格后在焊缝的左上角打上焊工钢印。
3 安全防护技术
高层全钢结构安装的安全防护要求高,防护形式多样,主要包括:外挑网、临边栏杆防护、洞口防护、钢柱爬梯、扶手绳、钢柱及支撑焊接平台、钢梁焊接吊篮和节点层间平网等。在高空安全防护中,通过施工过程中的合理工序安排,压型钢板将起到非常关键的作用。压型钢板铺设后为上节柱梁的安装提供了一个较大且平整的作业平台,并且为上、下节点交叉施工提供了隔离屏障。本工程采用的压型钢板厚0.9mm, 其强度满足施工荷载要求。
4结束语
综上所述,对于钢柱的单节柱垂直度均满足规范要求,并控制在8mm 以内。大楼整体垂直度偏差最大为10mm,柱顶标高比设计值低了5mm。99.8%以上的构件做到了原孔装配,焊接焊缝一次合格率99.5%,整个施工过程无任何质量、安全事故,提升了工程的经济效益及社会效益。
参考文献
轻钢结构工程由于具有跨度大、施工速度快、造价低等特点,目前在很多工程的主体结构中被采用。但轻钢结构楼面不论是整体面层还是块料面层,施工一段时间后都会陆续出现裂纹、空鼓现象,使楼面工程的使用功能及外观均受到不同程度的影响。在高层钢结构工程的施工过程中,一般需要经历构件制造、构件验收、吊装、测量校正、结构焊接、压型钢板铺设、栓钉熔焊、楼板混凝土浇筑等程序,在这一系列过程中存在着各种各样的矛盾,施工的过程就是一个不断解决矛盾的过程。钢结构的特点:
钢结构的优点:
材料的强度高、塑性和韧性好。钢材与其他建筑材料砼、砖石及木材相比强度要高得多。钢材材质均匀和力学计算的假定比较符合且在冶炼和压制过程中质量可以严格控制、材质波动范围小。钢结构制造简便、施工周期短,大量的钢结构一般在专业的金属构件厂生产,精确度高,在工地拼装,可采用普通或高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成大的单元体再行吊装、缩短施工周期,钢结构质量轻,钢材的强度与密度之比要比砼大得多。以同样跨度承受同样荷载的钢屋架质量最多不超过钢筋砼的 1/4 至 1/3。钢结构跨度大,例如:陕西秦始皇墓陶俑陈列馆的三铰拱屋架及大型体育馆钢结构屋面等都是大跨度屋盖的具体例子。
钢结构缺点:
耐腐性差,由于钢结构表面铁原子在空气中氧化生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,危害钢结构的安全,使结构提前破坏,因此必须对结构进行防侵蚀性保护,确保使用年限。耐热但不耐火,钢结构的导热系数远大于钢筋砼的导热系数,其耐火性远差于砼结构,在温度达到600℃时。钢结构基本丧失了全部的刚度和强度,在钢结构设计中抗火能力视为重要环节。
随着我国经济突飞猛进的快速发展,我国的钢产量和钢材产量都突破了1 亿吨,成为世界第一产钢国,在这种情况下,首次列入了钢结构新技术,完成了在建筑业从“限制使用钢结构”到“大力发展钢结构”的政策转变。由于相对美、日等发达国家,我国高层钢结构工程起步较晚,工程实例与钢筋砼结构相比也较少,因此如何开展对此类工程的施工工作,成为我国钢结构行业面临的新问题。
建筑设计,从本质上讲,轻钢结构的建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范,与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性,确有与混凝土不同的地方,进而使其建筑表现出多种差别。混凝土建筑的设计都是按照先建筑设计后结构设计的理念进行设计,而轻钢结构建筑由于其特殊的材料和先进的设计软件,得以使设计程序实现建筑结构一体化设计,即建筑设计完成与结构设计同时完成。
住房的建筑形式和风格千差万别,但就结构体系(支撑骨架)而言,只有砖混结构、木结构、钢筋混凝土结构和钢结构等几种主要的结构形式。随着国家对环境保护意识的认识不断加深,对木材和粘土砖已经提出限制、限时使用,现阶段我国住宅建筑的主要结构形式主要以钢筋混凝土框架为主,但该结构施工烦琐、施工垃圾多且结构自重大,进深和开间相对较小,梁、柱粗大,空间利用率较低等缺点,这在一定程度上无法满足条件越来越高的住宅建筑的功能要求。因此,开发坚固耐久,建造迅速,空间布置灵活,易于改建的新型住宅结构体系,则成为住宅建筑和结构发展的重要趋势。随着我国钢产量的快速增长,新型建材的发展和应用,符合上述要求的钢结构住宅体系逐步发展起来并引起了广泛的关注。所谓的钢结构住宅体系就是指由维护墙体、隔断墙体、楼板与主体钢结构共同组成的住宅体系。
对于板厚较大的钢柱应该采用防止层状撕裂的焊接构造形式,同时在焊接过程中应该注意焊接预热和焊后保温,满足焊缝后热处理的要求,把对焊缝不利的影响降低到最小程度。构件进场的检验和吊装前的准备现场施工场地狭小、施工条件差是目前高层钢结构工程施工中普遍存在的问题,对高层钢结构工程而言,在相对紧张的工期内,要完成大量的施工工作,因此,各方面组织得当是十分重要的。首先对构件堆放场地的要求十分严格,这个问题如果处理不好必将对吊装及整个工程施工造成严重影响。做好构件的验收工作是高层钢结构工程施工中的重要一环。由于高层钢结构的安装特点,构件一旦起吊到高空,再对其存在的问题进行处理将十分困难,而只能将其重新吊下进行处理,不但影响工程进度,而且也存在不安全因素。在构件的制作及运输过程中难免会出现各种各样的问题,这些问题必须在地面加以消除,因此就要求必须做好构件吊装前的检查验收和预处理工作,确保参加吊装的构件是合格的构件。构件安装及精度控制塔吊的选择、布置与装拆塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布局、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。测量控制及校正在高层钢结构施工中,垂直度、轴线和标高的偏差是衡量安装质量的重要指标,测量作为工程质量的控制手段,必须为施工检查提供依据。从钢结构施工流程可以看出,各工序间既相互联系又相互制约,选择何种测量控制方法直接影响到工程的进度与测量。对结构安装进行全过程的跟踪测量,一方面可以验正施工单位的测量结果,另一方面可以通过专业测量单位的介入对结构的整体测量形成一套系统、详实的测量记录。焊接及其质量控制高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其工序的选择与施焊水平的高低对工程的安全、优质、高效完成具有重大影响。
中图分类号:TU391文献标识码: A
前言
钢结构由于其具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短以及外形美观等综合优点,是一种节能环保型、能循环使用的绿色产品,被广泛应用于大跨度厂房、高耸、板壳等结构。近年来随着我国城市化的发展,机场、剧院、体育馆、会展中心等大型公共设施的建设进一步推动了钢结构向异形化和大尺度(跨度)方向发展。本文通过一个工程实例,详细介绍了异形大跨度钢结构的施工技术。
1、工程概况及技术概述
1.1工程概况
“煤电之星”影剧院位于淮南市山南新区淮河大道东侧。本工程建筑设计平面为正五边形,每边长48m,建筑物高35m,空间结构形式为一钻石状,总建筑面积为2.3万平方米,可容纳1280人。本工程钢结构最大跨度为75m,为三段折线拱形,钢柱为H型钢焊接而成的空间格构柱,格构柱通过地脚螺栓与混凝土结构铰接。
本工程外罩钢结构是由5个3HJ5、3GL9、3GL10、3个3GL17、5个3HJ1、5个3HJ2、5个3HJ3、5个3HJ4、5个3GL12、3个3GL14、3GL7、3GL15、5个3GL8、5个3GL11、5个3GL-1、5个3GL-2、5个3GL-3、5个3GL-4、10个3GL-5、10个3GL-6、5个3ZC1、5个3ZC2、5个3ZC3、5个3ZC4和20根钢柱组成。
1.2技术概述
本工程钢结构二次设计采用建筑信息建模(BIM)软件Tekla Structures19.0进行三维空间设计,3D模型中完整地包含了设计、制造(包括下料)、施工安装的全部信息需求,所有的图纸与报告完全整合在模型中并产生一致的输出文件,设计、制造(包括下料)、施工安装信息管理全部通过共享的3D模型来采集、获取及处理,而且很方便导出所需的二维和三维数据(DXF、DGN 和 DWG格式)。
在工厂加工完成的钢结构构件采用打条形码来进行标识和识别。构件进场后,采用条形码扫描系统扫描构件铭牌上的条形码,将条形码数据读入计算机系统进行分类、统计、分析、处理。条形码管理系统,可以保证钢结构工程构件准确、有序的供给。
工艺流程
施工准备安装五个临时支撑架吊装中间的五品桁架吊装N-C轴上的格构柱吊装N-C轴上的格构柱与五个临时支撑架之间的桁架桁架校正、焊接固定吊装N-D轴上的格构柱格构柱及主要桁架吊装完毕焊接补强、检查验收临时支撑架拆除、卸载主要桁架之间檩条(次梁)安装钢构整体验收屋面、墙面等装饰施工。
3、钢构安装
3.1金属罩钢结构吊装的技术准备工作
3.1.1测量放线和精度控制
首先根据原始轴线控制点及标高控制点对现场轴线和标高控制点进行复核,再根据控制线测放出每条轴线及其交点;柱脚标高通过调节螺栓来控制,在安装钢柱前将所有钢柱的调节螺栓调到设计高度并复核,钢柱垂直度采用两台全站仪来控制;中间小五边形的五个结点(此五个结点无柱)通过全站仪采用三维坐标来控制位置,在施工时需在这五处设置临时支撑架,并把三维坐标测设到临时支撑架上进行坐标控制。
3.1.2 吊装设备选型
组成金属罩屋盖的钢柱最大重量为13.3吨,最大吊装半径为60米,桁架3HJ1和3HJ3拼装重量为7.6吨,吊装半径最大距离为48米,桁架3HJ5重量为4.2吨,最大吊装半径约为57米。根据上述情况查履带吊性能表,选择300吨履带吊适合本工程的吊装工作。
3.1.3 各种钢柱临时固定方式
采用Ф22及Ф16钢丝绳进行临时固定(每个钢柱拉4根钢丝绳进行固定),每根钢丝绳一端固定在钢柱上,另一端固定在混凝土主体上(混凝土梁或柱上),每根固定绳中间均安装一个5吨的倒链,用于拉紧钢丝绳使钢丝绳产生拉力。
3.2金属罩钢结构吊装顺序
3.2.1吊装中间的五榀桁架即5个3HJ5
3.2.1.1安装五个临时支撑架,支撑架顶部采用支座形式,地锚采用后植或者焊接在21.4m钢平台桁架上。
3.2.1.2吊装桁架3HJ5,单榀桁架重量为4.2吨,吊装半径约为57米,根据300T履带吊的性能可以完全满足吊装需要。
3.2.1.3将已经吊装完成的桁架焊接在支撑架的支座上。
3.3吊装N-C/N-1轴线的格构柱3GZ7(即最东侧格构柱)
由于3GZ7是吊装的第一个柱子,除采用4根钢丝绳临时固定外,还要安装临时拉杆进行固定,以保证N-C轴上所有柱子的整体稳定性。用【16槽钢作为临时拉杆,拉杆连接到到混凝土墙柱上。
3.4吊装第“3.3”条格构柱所在的桁架3HJ1、3HJ2、3HJ3、3HJ4。
先进行拼装,其中3HJ1和3HJ3组成一榀桁架,3HJ2和3HJ4组成一榀桁架。桁架吊装完成后由于格构柱是与混凝土结构存在刚性连接,同时与已吊装好的3HJ5连接,已吊装完成的3HJ5是一个固定的整体,故桁架3HJ1、3HJ2、3HJ3、3HJ4在吊装结束后不存在失稳问题。
3.5吊装东南侧钢柱3GZ4
吊装钢柱3GZ4,履带吊吊钩不松开,始终吊着钢柱直到柱间支撑3ZC3安装完毕、固定钢柱的固定绳(采用Ф16的钢丝绳)安装完毕、3GL8安装完毕后钢柱3GZ4与格构柱3GZ7、桁架3HJ5形成稳定单元后松开吊钩。
履带吊在吊装钢柱时不能松钩,现场采用塔吊配合吊装柱间支撑等小构件。
3.6吊装东南侧钢柱3GZ5
吊装钢柱3GZ5时同样吊车的吊钩不松开,直到柱间支撑3ZC1和钢柱的固定绳安装完毕后吊车松开吊钩,吊车松钩后安装3GL12。
至此已吊装完N-C轴上的所有格构柱、柱间支撑及主要桁架,并已连接牢固,形成一个完整的吊装区域。按照逆时针顺序再分别吊装N-D、N-E、N-A、N-B轴上的格构柱、柱间支撑及主要桁架,并和最先吊装的中间五榀桁架连接牢固,最终形成一个稳固的钢架体系。次构件(檩条及次梁)在结构卸载完成后使用塔吊配合进行安装。
4、金属罩屋盖卸载措施
五个临时支撑拆除的过程也就是主要钢桁架的卸载过程,要遵循以下原则和规定。
4.1拼装支撑点(临时支撑)拆除的原则
拆除临时支座实际就是荷载转移过程,在荷载转移过程中,必须遵循“变形协调、卸载均衡”的原则。采用 tekla钢结构分析软件进行计算,确定理论卸载下沉量。
tekla钢结构分析软件计算的卸载下沉量
4.2临时支撑架的卸载方案
根据“变形协调,卸载均衡”的原则,将通过放置在临时支架上的可调节点支撑装置千斤顶,多次循环微量下降来实现荷载平衡转移。
4.2.1在卸载过程中做到同步卸载。
4.2.2在卸载过程中,必须严格控制循环卸载时的每一级高程控制精度,设置测量控制点,在卸载全过程进行监测,并与计算结果对照,实行信息化施工管理。
4.2.3在五个临时支撑点中,为防止个别支撑点集中受力,采用每步不大于10mm的等步下降法拆除支撑点(临时支座)。
4.2.4卸载步骤
(1)先在支撑架顶部的槽钢上垫好规格为δ10、δ20不同厚度的垫板;
(2)在各个支撑架上的槽钢表面架设35吨千斤顶;
(3)根据每次的卸载量,抽掉相应厚度的垫板;
(4)千斤顶统一下降,开始卸载;
(5)循环反复,直至卸载完毕。
4.3监测的时机和步骤
在卸载过程中,每一个卸载步骤前后测试一次,保证每次卸载量为10mm。最终实际卸载下沉总量要和tekla软件计算下沉量进行对比。
5、质量控制
5.1做好控制线、轴线、标高、坐标点的复测及校核工作,确保测量误差控制在设计范围内。
5.2进场的材料、构配件、设备的质量必须合格,及时对进场的物资进行检测和试验,不合格的坚决不使用。
5.3每道工序必须严格按规定程序进行,上道工序没有检查验收的,不得进行下道工序。
5.4对异形构件要仔细检查其加工精度及焊接质量,确保合格。
6、结束语
异形大跨度钢结构在施工时要特别注意构件的加工精度,这是保证安装精度的前提,现代化的数控加工设备已能保证非常高的加工精度;在构件安装过程中要做好构件的分类和识别,防止错拿错用,造成返工;在安装过程中要特别注意做好测量定位和复测工作,保证安装精度,避免出现安装应力;在大跨度钢构件卸载过程中要做到同步、微量、循环卸载,防止应力重分布时产生应力集中而造成钢构件破坏。
1项目概况
西安绿地丝路全球文化中心项目为西安“十四运”配套工程,其中5#、7#楼为超高层建筑,有地下2层,地上36层,典型层高为3.9m,建筑高度为144.85m。该工程具有工期紧、场地狭小、立体交叉作业多等特点,钢结构施工是项目的关键,如何在有限的时间和空间内保质保量地完成钢结构施工任务,是该项目的重中之重。
2钢结构工程概况
绿地丝路全球文化中心项目5#、7#楼结构体系为矩形钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒,钢筋混凝土核心筒内无钢柱,钢框架由16根矩形钢柱组成,通过型钢主梁与钢筋混凝土核心筒相连,总用钢量约13000t。作为最主要受力结构的16根钢柱CFRT1和主钢梁GKL1-7分别采用箱型柱和工字钢形式,并在钢柱内灌注混凝土。箱型柱的截面形式从地下负2层至顶层分为4个截面尺寸,逐步变径,其中13楼、25楼为避难层,顶层设有屋面构架层,形式为矩管桁架。楼层间选用TD3-80型钢筋桁架楼承板,楼板厚度为110mm。塔楼标准层钢结构主要组成构件为方管柱、H型钢梁,基础顶至1层有箱型钢骨柱,如图1所示。雨棚钢结构主要组成构件为箱型梁、圆管柱,如图2所示。塔楼屋面钢结构主要组成构件为塔冠,如图3所示。
3吊装设备选型
3.1塔吊选型
吊装机械的选型及布置为施工中的重点与难点,直接影响着施工方案的可行性、安全性与经济性。5#、7#楼超高层钢框架吊装钢构件多,主要有塔楼外框架、裙楼外框架。根据楼层构件重量并考虑场地大小、机械吊重等,综合各因素后布置合适的塔吊作为钢结构吊装机械。合理布置塔吊地点能够节省钢结构和其他工序暂用塔吊的时间。在选择塔吊位置时应充分考虑塔吊调运半径、钢构件堆料场地等因素[1]。塔楼地上层最大钢柱是位于7.15~15.55m高的CFRT1钢柱,其重量为9.57t。A塔到该柱形最远距离为45.8m。根据现场塔机总体部署安排,该工程5#楼使用A塔机(ZSL750,工作半径R=60m臂)和B塔机(ZSL500,工作半径R=55m臂)施工,7#楼采用相同型号、相同位置,如图4、图5所示(A塔为外塔、B塔为内塔)。按照现场塔机布置总体规划,标高位于-0.050m以下时使用汽车吊进行吊装作业,标高位于-0.050m以上时,5#楼和7#楼均使用A塔机(ZSL750R=60m臂)和B塔机(ZSL500R=55m臂)施工,塔吊起重性能如表1所示。(1)塔楼地下部分箱型柱吊装。地下层箱型柱:框架柱采用吊车吊装,最重构件为DHZ1,重量为10.3t,构件长度为9m,地下层总共33根钢柱(单节最大重量不超过11t),采用吊车施工,吨位不低于30t,并提前铺设车道,7#楼现场采用相同方法吊装。(2)塔楼地上部分框架柱、梁结构吊装。地上结构框架钢柱:16根结构框架柱采用两层楼分段安装(单节最大重量不超过10t),5#楼现场采用A塔机和B塔机分区安装,7#楼现场采用A塔机和B塔机分区安装[2]。地上部分钢梁:深化设计及加工时采取自然分段(最大重量不超过5t),运至现场后主要采用A塔机卸车和吊装。
3.2吊装钢丝绳选择
钢柱吊装钢丝绳的选用以最重地下钢柱DHZ1为典型进行计算,构件长度为9m,重10.3t。采用4点吊装的方式。根据静力学平衡原理对起吊钢丝绳进行受力分析,单根钢丝绳承受的起重量为10.3÷4÷cos30°=2.97t。(1)式中:[Fg]为钢丝绳的允许拉力,取30kN;Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和,kN;a为考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数的换算系数,该工程采用6×37(钢丝绳为6股,每股37根钢丝)钢丝绳,故取a=0.82;K为钢丝绳安全系数,K=7。
4钢结构施工总体安排
(1)钢结构安装总体思路:对钢柱地脚螺栓位置进行放样定位→钢柱地脚锚栓埋设→复测→钢柱吊装→钢柱校正→钢柱焊接→钢梁吊装→高强螺栓终拧→钢柱与钢梁焊接→无损检测→补漆。(2)平面安装顺序:按照现场平面布置图及塔吊位置布置图,5#、7#楼每一层平面施工流程为吊装东面构件→吊装南面构件→吊装西面构件→吊装北面构件。(3)垂直施工顺序:根据该工程特点,施工过程中以钢结构和土建配合流水线施工为主线安排吊装工作,分地下和地上两个部分,从地下室钢结构安装开始,直至钢结构安装结束。在竖向上整体的施工节奏如下:①钢筋混凝土核心筒始终保持快于外钢框架整体施工进度2层;②外框钢柱、钢梁吊装滞后于钢筋混凝土核心筒4层;③钢筋桁架楼承板施工落后于外框钢梁1~2层。楼板保证逐层施工,即铺设一层钢筋桁架楼承板则及时进行钢筋绑扎,浇筑混凝土,再进入下一层楼板施工。
5吊装施工
5.1钢柱吊装
(1)吊点的选择。将吊索具与柱身上端安装耳板上的吊装孔连接作为二或四吊点,该工程的钢柱均采用四吊点。(2)钢柱的起吊方式。钢柱采用塔吊通过单机回转法进行吊装,利用吊索具对钢柱进行起吊作业。起吊前,应将钢柱平稳地横放在垫木上,同时柱脚板位置必须用木方垫好。起吊时,不得存在柱底端拖地的现象。钢柱起吊时必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。(3)钢柱的安装。①上部钢柱吊装前,下节钢柱顶面和本节钢柱底面的渣土要及时清理,保证钢构件接触面清洁,确保上下节钢柱对接面间隙符合设计及规范要求。②要严格控制下节钢柱柱顶标高和轴线偏差,使钢柱扭曲值满足规范容许值要求;在吊装上节钢柱时,要考虑进行反向偏移回归原位的处理,对钢柱进行逐节纠偏,避免误差累积,使得偏位严重。③钢柱吊装就位后,钢柱的中心线应与下节钢柱的中心线一致,并四周兼顾,微调双夹板位置使其平稳插入下节钢柱相应的安装耳板上,采用连接螺栓对临时连接夹板进行连接后,用千斤顶进行定位校正。④通知土建单位对柱顶进行封口保护,防止雨雪进入箱型柱内部[3]。(4)钢柱校正措施。钢柱进行校正和焊接时,需要搭设操作平台,制作材料为L75×5角钢、L50×5角钢、花纹钢板等,加工尺寸根据实际情况适当调整。(5)临时固定。当钢柱起吊至就位上方200mm时,塔吊要停机稳定,在确定起吊钢柱对准螺栓孔和十字线后,再缓慢下放钢柱,下放过程中要避免磕碰到地脚螺栓丝扣。在柱脚板与基础刚接触后应停止下放钢柱,并检查钢柱四边中心线与基础十字轴线的对准情况(四周都要兼顾),如有不符,要立即进行调整。调整过程需3人操作(1人负责移动钢柱,1人协助稳固,另外1人负责检查对准情况),将钢柱的就位偏差调整到满足规范要求后,再继续下放钢柱,使之落实,可采用在相应方向上用硬支撑的方法进行临时固定和校正[4]。校位时应优先校正偏差较大的,再校正偏差较小的。若两个方向的偏差接近,则应先校正短边,后校正长边。
5.2钢梁吊装工艺
(1)钢梁的吊装顺序。在完成一个柱网单元钢柱吊装后,要及时组织该单元的钢梁吊装,钢梁吊装顺序为先下后上、先长后短,并与钢柱连接形成空间刚度单元。校正偏差满足规范要求后进行紧固,而后逐个单元依次向四周辐射,完成整体吊装作业[5]。(2)吊装前准备。①吊装前,要对钢梁的编号、钢梁定位轴线、方向、标高、长度、截面尺寸,特别是要对钢梁连接节点、螺孔直径及位置、节点板表面质量、高强度螺栓栓接处的摩擦面质量等进行全面复验,验收合格符合设计要求和规范规定后,才能进行附件安装。②用钢丝刷对钢构件接触面进行打磨处理,要清理掉摩擦面上的浮锈,确保连接面洁净、平整,无毛刺、飞边、油污、水、土泥等杂物。③梁端节点采用栓—焊连接时,用螺栓将腹板的连接板栓接在钢梁腹板的对应位置,并保证与梁齐平,不伸出梁端。④梁端节点采用铰接时,腹板的连接板通过螺栓栓接在梁腹板处,并保证与梁齐平,不伸出梁端。上翼缘的连接板用2~4个螺栓栓接在梁上翼缘对应位置,与梁齐平,不伸出梁端。下翼缘的连接板用2~4个螺栓栓接在梁下翼缘对应位置,下翼缘处的上面一块应与梁齐平,不伸出梁端;下面一块根据实际安装位置全部伸出,此处的临时栓接要牢靠,以免高处坠物伤人[6]。⑤节点连接用的螺栓根据需求用量统一装入帆布包,并紧挂于梁端节点,确保一节点一帆布包。⑥在梁的一端装溜绳,梁上平面附一扶手绳,待钢梁与柱连接后,将扶手绳固定在梁两端的钢柱上。(3)钢梁吊装顺序应遵循先主梁后次梁与先下层后上层的原则。待主体框架梁吊装成型后再分片区进行钢次梁吊装和压型钢板安装。
6结束语
超高层与传统的混凝土结构相比,钢结构的抗震、环保性能更加优越,因此钢结构已成为目前超高层建筑结构的主流。钢结构技术应用在超高层建筑中时,因为钢结构施工的复杂性和钢结构吊装施工存在许多必须加强控制的要点与难点,所以需要高度重视吊装设备、吊装方式及施工工艺的选择,以确保高层建筑总体施工质量达标,保障施工的安全性,为后续各工序的顺利开展奠定基础。
参考文献
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[2]郭磊.基于数值模拟的多层大跨异形钢结构施工技术研究[J].铁道建筑技术,2021(5):162-164,174.
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[4]张静,周美玉.基于BIM技术的超高层钢结构振动控制仿真[J].计算机仿真,2019,36(11):211-214,254.
中图分类号:U445 文献标识码:A
宁波象山港大桥起自宁波绕城公路东段、止于戴港。象山港大桥全长6.761km,全线采用双向四车道高速公路建设标准。本文以宁波象山港大桥的建设基础为案例,分析和论述大桥箱梁结构施工技术应用情况。同时,以宁波象山港大桥右幅箱梁为基础对质量预控方式等工作进行了简要论述。
1 工程概况
宁波象山港公路大桥及接线工程项目是浙江省公路水路交通“十一五”期间规划建设的沿海高速公路(甬台温复线)的重要组成部分。起自宁波绕城公路东段云龙互通,接宁波绕城东段,向南经鄞州区在于山岩岭以桥梁方式跨越象山港湾,止于戴港,暂接省道38线,远期接规划建设的浙江沿海高速公路象山到台州段,全长46.929km。本文以宁波象山港大桥P10-P11右幅箱梁结构的施工为重点对箱梁结构施工技术等进行了分析。P10-P11右幅箱梁是象山港大桥46米引桥与60米跨引桥,为备案右幅末跨箱梁。在实际施工工作中,由于原设计施工缺乏足够的张拉操作空间。因此,经设计单位进行变革后,改为设置后浇段。根据严格的施工控制改箱梁结构施工达到了设计强度与张拉要求,这为我国公司积累了丰富的处理经验。本文以P10-P11右幅箱梁的施工技术分析与论述对施工技术经验进行了总结与分析。
2 象山港大桥箱梁结构施工技术经验的总结与分析
2.1 象山港大桥箱梁结构施工准备工作的技术经验总结
为了保障象山港大桥箱梁结构的施工质量,施工企业对基础的准备工作进行了强化管理。在下部结构施工结束并检验合格后,保障箱梁施工条件。同时,对施工所需便道、用电以及混凝土拌合站等进行了再次确认。为了保障雨季施工中钢筋存放与加工不受影响,还在工程场地中设置了移动和固定钢筋棚。通过基础准备工作为保障象山港大桥箱梁施工做好基础的准备工作。在做好上述基础的同时,施工企业还加强了资源配置的论证。首先,对现浇箱梁组织机构进行再次的论证,确保施工组织机构能够保障对施工过程的控制与管理。同时,根据工程施工需求进行了施工班组的配备。根据该段施工情况以及前期工作已经完成的现状,投入5个施工班组进行施工。作为箱梁施工的重要资源,支架与模板资源配置对施工进度有着重要的影响。根据P10-P11施工进度要求,该段施工投入了3跨支架、3跨底板、2套腹板和一般、1套芯模用于该段的箱梁施工。
通过施工准备工作的有效开展为箱梁结构施工奠定了基础,为保障施工进度与施工质量奠定了基础。
2.2 象山港大桥右幅箱梁P10-P11段施工问题与解决措施的技术经验总结
在P10-P11右幅箱梁的施工中,由于相邻标段已完成临跨箱梁的架设安装,因此该跨段按原设计图纸施工张拉操作空间不足的问题便暴露出来。为了保障施工工作的顺利开展,在工程建设施工前经设计单位的变更将该跨箱梁改为设置后现浇。以这样的设计方式保障工程的顺林进行。为了避免张拉过程中出现起拱下挠等问题的发生,工程施工指挥部同设计单位制定了预防性设计方案。针对施工中可能出现的质量问题制定了预防与治理方案。
根据设计变更后的施工要求,与2011年11月3日完成本跨箱梁的浇筑,浇筑过程中按照设计文件要求进行严格的控制,浇筑过程未出现异常。2011年11月9日对该跨箱梁抗压强度及弹性模量进行了检测,检测结果显示抗压强度为46.3Mpa、达到设计强度92%,抗压弹性符合张拉要求。
11月10日下午按照设计文件开始进行该跨箱梁结构的张拉施工。当日完成N3\N3'及N4\ N4’张拉作业。
张拉开始前对该跨箱梁顶面标高进行了测量,其后每张拉一束对桥面标高进行一次复测(测量数据附后),完成N3\N3'及N4\N4'张拉后,对梁端进行观测,每张拉一束都对梁体、支架以及预应力混凝土灌装进行复测,同时张拉后进行观测。在观测结果中发现支架存在压缩变形,水泥管桩存在小树枝下沉等问题。为了保障梁体和施工人员的安全,暂停张拉作业,并及时进行上报。项目部、监理办、指挥部以及上级公司会同设计院进行了现场情况分析,最终决定启用施工前所指定的治理方案。针对腹板束和底板束对箱梁跨中起拱两端下挠起决定性作用的因素,以补强治理方式进行了施工补强。首先对张拉端范围内10米的支架进行加密,采用建筑钢管在门架间隙增设竖向支撑,同时在各道门架间增加剪刀撑及水平撑数量,提高支架整体性强度和稳定性。其次,先对未张拉的有顶板T1/T2/3/T4及T’/T2’/T3’/T4’,以减少跨中起拱梁端集中荷载。加固完成后,项目部对箱梁顶板预应力束进行张拉,并安排测量员对张拉过程中的梁端、跨中、支架、管桩进行观测,顶板张拉完成后梁端上挠6mm,跨中下3mm,管桩与支架未出现变化。顶板张拉完成后,根据设计计算,后续张拉将有480吨荷载作用在梁端正1平方米范围,根据这一意见,项目部采用底梁(双拼I32字钢)、立柱(双拼I25a字钢)、盖梁(双拼I32字钢)、斜撑(I18字钢)等型钢组成受力框架。立柱的布置主要根据预应力束分布得知(如下图所示),故在形式上按100×325×100cm布置。在张拉过程中更为保证结构的稳定性,在框架系统的立柱上增设水平撑和斜撑(I18)。通过框架加固保障箱梁结构受力、实现施工建设预定目标。从上述施工过程可以看出,本文施工单位与设计单位在施工前所制定的施工质量问题预防与治理方案对工程施工中箱梁补强施工有着重要的意义,以保障施工质量与施工进度的关键。
3 关于箱梁结构施工技术经验总结的分析
从上文可以看出,象山港大桥箱梁结构施工中由于相邻标段的施工中未考虑相互影响,造成了P10-P11箱梁张拉施工的困难,而后采用现浇结构进行施工而引发了诸多的问题。从本段工程的施工中可以看出,现代桥梁箱梁结构的施工中,应从施工整体的考虑出发,科学规划整体进度与施工情况。通过这样的方式减少本文所述问题的发生。另外,在P10-P11标段施工中也可以看出,箱梁结构施工还需要施工企业积累相应的施工经验,并在施工前会同设计单位等制定箱梁质量通病预防与治理方案。在张拉工作前对箱梁结构预应力情况进行分析与论证,预防本文起拱下挠等问题的发生,以此保障施工进度与施工质量。
结语
综上所述,本文标段施工出现的问题与相邻标段施工沟通有着极大的关联。现代公路桥梁箱梁结构施工中应通过指挥部的统一协调加强各标段施工中的沟通,避免本文张拉条件不足等类似问题的发生。同时,施工单位还要注重设计变更后箱梁施工常见问题与质量通病的学习与分析。以施工企业经验、技术水平的提高有效避免同类问题的发生,减少问题治理造成的成本增加、减少施工问题对进度的影响。通过综合协调、严格控制等方式保障公路箱梁结构施工质量,为实现设计使用寿命、保障使用安全奠定基础。
前言
随着现代化建设的不断深入,建筑科技也在日新月异的发展,在众多的建筑工程学科中,钢结构一直以其显著的优点,应用于国民建设的各个领域,发挥着重要作用。目前钢结构工程施工中制作与安装一般都为同一个施工单位,只有加强工序质量控制和施工过程的监督检查,增强施工单位的质量意识,健全施工单位的质量保证体系,才能保证钢结构工程的施工质量达到设计要求,保证钢结构安全可靠。
1 施工前的准备工作分析
1.1 钢结构施工图纸的二次转化。钢结构施工的二次转化图一般由钢结构制作、施工单位完成,因此施工单位在施工前必须对设计图纸进行转化,转化成可以指导施工的图纸,尤其是连接节点图。
1.2 施工方案的编制。施工方案是施工单位全面指导工程实施的技术性文件,施工方案的完善程度直接影响工程的质量。钢结构在施工前一定要编制施工方案,施工方案必须有工程的针对性,能指导工程施工,并且必须经过有关部门审批。
1.3 焊接工艺的制定。焊接工艺是指导现场施工的技术性文件。施工单位在施工前应根据工程所用材料的特点、结构安全性要求以及工程所处地区的环境特点进行焊接工艺评定,尤其是对使用新工艺、新材料的工程,并根据焊接工艺评定报告制定出符合施工要求的焊接工艺,指导现场施工。
2 钢结构制作过程中的质量控制要点分析
2.1 原材料的质量控制。工程所用的钢材、钢铸件、焊接材料、涂装材料以及紧固件等主材、辅材的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求,进口材料的质量应符合设计和合同规定标准的要求。同时对有复检要求的材料必须根据设计和国家规范要求进行复检。
2.2 零件及钢部件加工质量控制。零件及钢部件加工质量控制主要控制零部件的几何及外形尺寸、制孔的尺寸以及变形量,否则直接影响构件的组装和结构安装质量。
2.3 构件组装质量的控制。目前普通工业厂房钢结构立柱一般都是焊接 H 型钢或螺旋焊钢管(内浇混凝土),吊车梁、屋架梁一般都为焊接 H 型钢,焊接 H 型钢主要控制焊接质量、翼缘和腹板拼接缝的间距、外形尺寸以及拼接后变形量的控制。
2.4 构件焊接质量的控制。构件的焊缝应根据材料的焊接性能、材料的厚度以及接头形式选择坡口形式、焊接间隙、焊接层数等焊接工艺,对设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波或射线探伤进行虎部缺陷检验,同时焊缝的外观质量必须符合相应的质量要求。
2.5 钢构件运输、堆放质量控制。钢构件运输、堆放过程中应防止构件变形,油漆脱落,尤其是超长部件应加支撑以防变形。
3 钢结构安装过程中质量控制重点分析
3.1 钢结构安装前应对基础进行验收。钢结构安装前基础强度应达到设计要求。首先应对建筑物的定位轴线、基础轴线以及标高、地脚螺栓的位置、中心和规格等进行复查,根据柱脚固定的形式,检查基础是否满足安装要求。
3.2 立柱安装质量的控制。立柱底板下的垫铁应垫实、垫平,柱脚底座的中心对定位轴线的偏移、柱的基准点标高、垂直度和弯曲矢高应符合国家标准和设计要求。立柱找正好后应及时拧紧地脚螺栓,进行二次灌浆。
3.3 吊车梁安装质量的控制。吊车梁直接承受动力载荷,因此吊车梁安装时其上拱度、跨中垂直度、侧弯、相邻两吊车梁接头部位、标高、中心等应符合国家规范和设计要求。
3.4 钢屋架、桁架、梁及受压杆件安装的质量控制钢屋架、桁架、梁及受压杆件的安装主要控制其垂直度和侧向弯曲矢高。
3.5 压型彩板安装质量控制。压型彩板进场后,要进行外观和合格证的检查,并复核与压型板施工安装有关钢构件的安装精度,檩条安装时应清除焊缝药皮和飞溅物,并涂刷防锈漆进行防腐处理。压型金属板应在支承构件上可靠搭接,搭接长度应符合设计和规范要求,墙板接缝处应做好防水处理。
3.6 安装中焊接质量的控制。现场施焊一般都是高空作业,焊接环境和条件都比较差,因此,钢结构施焊时应由焊接技术较熟练的焊工严格按照焊接工艺进行焊接,尤其是对接焊缝必须达到等强要求。一般立柱、吊车梁、屋架梁等的对接焊缝都为一、二级焊缝,因此,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤,一、二级焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹,一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷,对一、二级焊缝按设计和规范要求进行无损检测,在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。
3.7 高强螺栓安装质量控制。应严格按照规范要求对高强螺栓进行保存、管理、发放、使用,并根据要求按照规格对其连接副进行复检,对摩擦面的抗滑移系数进行试验(抗滑移系数构件制作单位和安装单位应分别进行)。高强螺栓安装前连接板应清理干净,安装过程中板叠接触面应平整,接触面必须大于 75 %,边缘缝隙不得大于 0.8 mm,高强螺栓应自由穿入,不得敲打和割孔;高强螺栓不得作为临时安装螺栓,螺栓拧紧时应按一个方向施拧,当天安装的应当天终拧完毕,大六角高强度螺栓应在终拧后 48 h 内进行检查,扭剪型高强螺栓终拧后梅花头应拧掉,对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。
4 钢结构防腐质量的控制分析
4.1 钢结构除锈质量控制。钢结构除锈必须达到设计要求,使用不同的防腐材料,钢材的除锈方法不同,一般工业厂房钢结构的除锈等级为 sa2 或Sal/2,这就要求必须用喷砂或抛丸方法除锈,且喷砂或抛丸后在表面返锈前必须涂刷底漆,除锈质量的好坏直接影响后期的涂装质量。
4.2 钢结构油漆涂装质量控制。钢结构涂底漆前必须对构件表面进行清洁,除去表面的灰尘、油污、水、焊渣、焊疤和毛刺,按设计要求的涂装材料、涂装遍数、涂层厚度涂刷,一般工业厂房钢结构要求二底、二中、二面总厚度为 150/um。
4.3 钢结构防火涂料涂装质量的控制。钢结构防火涂料涂装前必须进行复检,其粘结强度、抗压强度应符合现行的国家标准,涂料涂层的厚度和表面质量应符合国家规范和设计要求。
5 钢结构工程竣工验收质量控制分析
5.1 检验批合格质量标准应符合下列规定: ①主控项目必须符合规范规定的合格质量标准;②一般项目,其检验结果应有80%及以上的检查点(值)符合合格质量标准偏差值的要求,且最大值不超过1.2倍的偏差限值;③质量证明文件应完整。
5.2 分项工程合格质量标准应符合下列规定:①各检验批应符合合格质量标准;②各检验批质量验收一记录、质量证明文件等应完整。
5.3 分部(子分部)工程合格质量标准应符合下列规定:①各分项工程质量均应符合合格质量标准;②质量控制资料和文件应符合要求且完整;③有关安全及功能的检验和见证检测结果应符合规范规定的相应合格质量标准;④有关观感质量应符合规范规定的相应合格质量标准。
合拢段施工是悬臂浇注刚构桥一道非常关键的工序。新浇混凝土从浇注完成直至达到张拉强度,需一定的时间,在此时间段内,混凝土的收缩、徐变,结构体系的转变,施工荷载,以及外力等因素会引起结构的变形和内力,若合拢段施工方法不当,或将引起合拢段混凝土的开裂甚至压碎。因此,合理选择、优化合拢段的施工方法非常重要。
1.工程概况
云万高速公路巴阳1号特大桥为整体式分幅设计桥梁。主桥采用68m+120m+68m预应力混凝土连续箱梁,全桥共计4个“T”构,每个“T”构两侧各设13个对称梁段,累计悬臂总长55m。0#梁段长10m,边跨现浇段长6.4m,均采用牛腿托架施工。全桥共计4个边跨合拢段,2个中跨合拢段,均为3m长梁段,每个重77.4t。
2.施工方法
按设计要求,巴阳1号特大桥采用先合拢边跨,待边跨纵向预应力张拉、压浆完毕,再合拢中跨的施工顺序。
2.1 气温状况
当悬臂长度达到最大时,气温对整个“T”构的线形影响亦达到最大。
巴阳1号特大桥全桥4个“T”构以及边跨现浇段于9月底全部施工完毕,此时当地气温已开始迅速下降。近20天的气温观测表明,天气晴朗时,全天气温最低值出现在凌晨2点以后,约为14°C-17°C,符合设计要求,可进行合拢段施工。
2.2 联测
待挂篮悬臂浇注完成所有梁段后,须对整个“T”构的线形进行测量,确定温度对箱梁标高以及梁长的影响。并检查合拢段两侧的竖向以及轴向误差是否符合设计要求,如偏差过大,须根据监控单位意见进行调整。可利用纵向预备束进行轴向调节,利用悬臂端水箱配重进行竖向调节。
巴阳1号特大桥悬臂浇注时线形控制良好,竖向与轴向误差均未超过设计要求。
2.3 水箱配重
悬臂浇注完成后,应将桥面上多余的设备、物资等清除,保证悬臂两端荷载大体相当。按合拢段重量,制作相当的水箱。合拢边跨时,于“T”构两端分别放置盛水等同于合拢段1/2重量的水箱。浇注混凝土时,合拢段侧水箱同步放水。合拢中跨时,于合拢段两侧分别放置盛水等同于合拢段1/2重量的水箱。浇注混凝土时,两侧水箱同步放水。
2.4 合拢云阳岸边跨
因云阳岸4#墩边跨现浇段牛腿状况不佳,决定采用挂篮现浇的施工方法进行合拢。合拢段大部分荷载由挂篮承受。
2.4.1 挂篮、底模就位
前移边跨挂篮,待吊带靠近边跨现浇段端面,将挂篮底模前端与现浇段梁底相接。因挂篮吊带体积较大,施工不便,在挂篮上前横梁处增加吊点,将其换为5根JL32精轧螺纹钢,并套入波纹管,方便拆卸。中跨挂篮亦应同步前移,保持“T”构平衡。
2.4.2 放置水箱
水箱应位于“T”构两悬臂端对称位置,如位置不同,须按力臂进行调整。
2.4.3 锁定合拢段劲性骨架
在设计要求的气温条件下,锁定劲性骨架。可由4-6个焊工同时施焊,尽量在气温回升前锁定完毕。焊接时,应准备冷水降温,以防焊裂混凝土。
2.4.4 解除盆式支座临时约束
锁定完成后,应及时解除现浇段梁底箱梁盆式支座临时约束,使整个梁段能沿桥纵向自由变形。
2.4.5 预张拉合拢段顶板、底板纵向钢束。
锁定前应完成张拉的准备工作,待锁定完成后,可按纵向钢束控制张拉力的10%-15%立即进行张拉,以减小昼夜温差对劲性骨架的影响。
2.4.6 安装合拢段钢筋、预应力管道
连续刚构桥合拢段极易出现纵向裂缝,特别是在顶板下缘。因此,合拢段应适当加强配筋。可将顶板下缘钢筋加密,型号加大,并增加防裂钢筋网片。底板钢筋也可适当加强,如加密箍筋等。
合拢段底板预应力管道密集,相邻管道间间距较小,安装时应特别注意。合拢段纵向波纹管两端封闭,波纹管衬管不能穿入,故纵向钢绞线应于浇注前穿束,以免管道堵塞,造成施工不便。
2.4.7 外模、内模就位
外模、内模采用挂篮模板系统。
2.4.8 浇注合拢段混凝土
为了使合拢段混凝土尽快达到设计强度,及早张拉纵向钢束,实现体系转换,可将合拢段砼提高一个标号。巴阳1号特大桥合拢段砼由C50提高为C55,并加入早强剂。结果表明,此举大幅缩短了张拉前的养生期。
混凝土浇注应选在当天气温最低时刻,使混凝土浇筑后至达到一定强度之前处于升温过程之中,这样当气温达到最高时,混凝土本身已能承受部分应力。浇注过程中,合拢段侧水箱同步放水。
浇注完毕后及时用湿麻袋覆盖,使新浇混凝土在达到设计强度前始终保持湿润,以减小日照对混凝土变形的影响。
2.4.9 张拉纵向预应力、压浆
待合拢段混凝土强度达到85%时,即可张拉预应力。纵向钢束采用分批张拉,由长到短、由底板到顶板分为3批对称张拉,竖向、横向预应力同时张拉。
合拢段底板预应力管道密集,而底板混凝土较薄,如果张拉出现问题容易使底板出现开裂甚至爆裂。另外,采用分批压浆时,如果出现管道穿孔,必将影响下批预应力束的施工。为保证预应力施工的顺利完成,可采取以下措施:
2.4.9.1预应力管道安装必须按设计要求进行,管道应顺直,管道至混凝土表面、相邻管道间间距必须符合设计要求。
2.4.9.2应严格遵循张拉规范操作,持续、缓慢进行,并由专人观察梁体反应,发现异常立即停止施工,查明原因后再进行。
2.4.9.3张拉下批纵向预应力束时,上批预应力管道压浆强度必须达到85%以上。
2.4.9.4压浆前采取压水来检查管道是否出现穿孔。如果出现穿孔,则此束管道和应待穿孔束张拉完成后再分别压浆。
2.4.9.5合拢段预应力管道压浆应从低点向高点压入,以保证压浆密实。必要时可采用真空压浆技术辅助施工。
2.4.10 拆模
张拉完毕后及时拆除合拢段模板,既减轻荷载,又不会妨碍梁段自由变形。
2.5 合拢万州岸边跨
万州岸边跨合拢采用吊架现浇的方法进行施工。合拢段吊架为挂篮的底模及外模系统,保证具备足够刚度。利用挂篮,将模板由悬臂端移至现浇段处,锚固完毕,便可退回挂篮。待悬臂两端挂篮拆除完毕,即可开始合拢段施工。工序与合拢云阳岸边跨基本相同。
2.6 合拢中跨
中跨合拢段采用吊架现浇。
2.6.1 吊架就位
中跨合拢段吊架结构形式与合拢万州岸边跨吊架同,亦为挂篮外模、底模系统。施工中跨13#梁段时,应根据外模与底模长度,分别于13#梁段顶板、底板适当位置预留锚点。合拢中跨时,前移挂篮,锚固外模、底模,然后回退挂篮,拆除挂篮主桁架、行走系统等。
2.6.2 顶推
连续刚构桥为墩梁固结结构,连续箱梁在产生竖向挠度的同时,同时也会使主墩产生相对水平位移,造成主墩偏位,对主墩受力产生不利影响。为了消除此影响,在连续刚构桥中跨合拢时对梁体施加一个水平顶推力,给主墩造成一个反向位移,来抵消合拢温差、后期收缩徐变等因素引起的主墩水平位移。 实际操作时可采用多个千斤顶同时在中跨合拢段之间施加水平推力,将合拢段两端顶开一段距离,然后锁定合拢段劲性骨架,再拆除顶推千斤顶。
2.6.3 其余工序与合拢云阳岸边跨相同。
3. 关于劲性骨架和预张拉
锁定合拢段劲性骨架后,合拢段两侧梁体联为整体。当温度升高时,梁体纵向伸长,此时劲性骨架起传递纵向内力的作用,如骨架刚度足够,即可保证两侧梁移一致。当温度降低时,梁体纵向缩短,为减小劲性骨架所受轴力,保持变形一致,就需利用预张拉合拢束的方法,协同劲性骨架平衡内力。考虑到劲性骨架的受力平衡,预张拉钢束的整体张拉力可由以下公式计算得到:
N=Nt+Nf
其中:1. Nt为梁段因温差引起变形产生的轴力,由虎克定理可得:
Nt=α・Δt・L・EA/(0.5L),EA为箱梁截面平均刚度。为混凝土线膨胀系数,L为计算跨度。
2. Nf为支座摩擦阻力,可根据箱梁自重和支座的摩擦系数求得。
3. 施工时应根据具体钢束数量,由钢束总面积求得每束的张拉力。
劲性骨架锁定时间应根据温度观测结果而定,应在合拢段两侧梁体相对变形最小和温度变化平稳的时间区间内进行锁定,以免合拢段温度产生拐点引起骨架受力状态突变。为了减少锁定时间,在锁定之前应完成预张拉的准备工作。劲性骨架焊接完成之后,迅速张拉至设计要求。
4. 合拢段变形分析
4.1 边跨合拢
边跨合拢段位于悬臂端和现浇段之间。现浇段牛腿托架经预压是相对稳定的,而悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下,会发生轴向伸缩、竖向挠曲及水平偏移等变形。在预应力钢束张拉之前,尤其是砼浇注早期,这些变形可能导致砼开裂,故设计中设置了锁定装置,并通过预张拉,以预应力来抵消两端因温度降低而缩短所产生的拉力,这样通过锁定装置使合拢段砼得到保护。
4.2中跨合拢
中跨合拢时,由于两端悬臂长度和截面是对称的,温度所产生的挠度也基本相等,通过锁定劲性骨架,使合拢段两端形成可以承受一定变形和剪力的刚结点,防止由于温度等因素的影响使合拢段尚未完成施工就产生变形。考虑梁体在合拢后的收缩、徐变的影响,在合拢锁定前将梁体预顶一个位移值,即可抵消梁体后期收缩、徐变产生的收缩影响。
5.经验总结
合拢段为连续刚构桥体系转换的重要环节,也是刚构桥施工的关键工序,如何合理安排工序和优化施工方案是施工的关键。经应力检测,巴阳1号特大桥合拢后结构受力良好,施工相当成功。
5.1合拢前连续观察气温变化及梁体相对标高变化及轴线偏移量,观测合拢段在温度变化下梁体的长度变化,并对观测结果进行了分析总结,掌握梁体在温度变化下横向、纵向及标高的变化值。
5.2合拢段采用了挂篮模板系统作为合拢段施工吊架,既方便操作,又为施工节约了成本。
5.3合拢段纵向钢束张拉采用分批持续张拉、压浆,有效控制了合拢段底板以及齿板的结构安全。
5.4选用早强、高强混凝土,使合拢段混凝土尽早达到设计强度,实现体系转换,并严格控制用水量,以减少混凝土的收缩变形。
5.5采用低温合拢。避免新浇混凝土早期受到较大变形应力作用。
5.6加强混凝土养护。使新浇箱梁混凝土在达到设计强度前处于潮湿状态,以减少箱梁顶面因日照不均所造成温差影响。
参加座谈会的部分企业代表结合自身的情况,交流了当前钢结构工程的施工管理的情况。为保证工程质量和进度,许多钢结构工程实际上也全部由钢结构企业承担完成,相当一部分有实力、上规模的钢结构企业通过充实专业人员,加强专业配合,已经具备对钢结构工程的总承包管理能力,能够从工程设计、制作、安装施工完成全过程总承包管理工作,解决钢结构企业工程总承包资质的条件基本成熟。
从座谈会上钢结构企业反映的情况看,对钢结构建筑实施总承包管理势在必行。我国《建筑法》中明确规定,建筑主体结构不得转包,由于钢结构技术特点和专业要求,钢结构建筑的主体只能由钢结构企业承担。但由于建筑企业资质设定的局限,造成了事实上的违法转包,工程承包主体不清、管理关系不顺、责任不明等问题时有发生,不利于钢结构行业的健康发展。
为此,中国建筑金属结构协会多次组织专家和企业进行研讨或论证,一致认为应该采取完善条件、充实人员和管理能力,通过渐进、分步实施方式解决部分具备条件的有实力、上规模钢结构企业的工程总承包资质问题,借鉴发达国家的经验,逐步推行设计制作施工一体化工程总承包管理的路子。推动钢结构行业在建设生态文明社会,实现可持续发展发挥更大作用。