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 張  倩1,2，余  流1,2，樊云鵬1，朱  芳1，2，王大磊1,2

（1．中國(guó)建筑第六工程局有限公司，天津  300451;2．天津市土木工程綠色建造與節(jié)能技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津  300451）

[摘要]天津自貿(mào)區(qū)拱門(mén)鋼桁架安裝工期緊，且桁架橫跨行車(chē)主干道，為減少對(duì)道路交通的影響，本工程采用工廠加工、道路一側(cè)拼裝成兩段再吊至安裝位置合攏的施工方法。在高空合攏對(duì)接時(shí)，搭設(shè)臨時(shí)支撐架對(duì)桁架進(jìn)行高空落位和位置調(diào)節(jié)。對(duì)不同施工工況進(jìn)行過(guò)程仿真分析，保證施工安全和施工質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)；拱門(mén)；桁架；施工工藝；數(shù)值模擬

[中圖分類(lèi)號(hào)]TU391.9 [文章編號(hào)]1002-8498(2016)08-0086-03

1工程概況

 天津自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)3個(gè)標(biāo)志性拱門(mén)之一位于天津市中心商務(wù)區(qū)天津大道與迎賓大道交口，造型簡(jiǎn)潔，外觀大氣，如圖1所示。

 本工程鋼結(jié)構(gòu)為單榀管桁架形式，結(jié)構(gòu)跨度82m，建筑高度約26m，桁架成拱形，半徑45. 3m，桁架斷面為正四邊形，斷面尺寸3m×3m，主弦桿為508 x12，腹桿均為咖245×8，材質(zhì)Q345B，桁架質(zhì)量約130t。

2施工工藝

 本工程工期緊，準(zhǔn)備、采購(gòu)和施工僅有28d，且處于農(nóng)歷春節(jié)期間，大型吊裝設(shè)備很難租賃。結(jié)構(gòu)橫跨行車(chē)主干道，桁架拼裝時(shí)不能影響交通，在吊裝時(shí)需對(duì)主路短暫封路，協(xié)調(diào)難度大，且時(shí)間短，必須在約定好的封路時(shí)間段內(nèi)完成吊裝。針對(duì)以上施工特點(diǎn)、重難點(diǎn)，本工程施工工藝流程如下。

 1)工廠加工  主管工廠頂彎，腹桿工廠相貫線(xiàn)切割下料，所有桿件在工廠完成預(yù)拼裝。

 2)現(xiàn)場(chǎng)拼裝桁架為拱形，斷面桿件外皮間距3. 5m，無(wú)法在工廠拼裝后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，因此在道路一側(cè)（另一側(cè)距居民區(qū)較近）設(shè)置拼裝區(qū)制作胎架，桁架成側(cè)臥狀分2段拼裝（見(jiàn)圖2），4根主弦桿通過(guò)胎架進(jìn)行支撐定位固定，再填充腹桿，完成拼裝。

 3)雙機(jī)抬吊拱桁架分2段拼裝完成后，采用雙機(jī)抬吊由拼裝區(qū)平吊至吊裝區(qū)（見(jiàn)圖3），桁架翻轉(zhuǎn)900（見(jiàn)圖4）由側(cè)臥到直立，靜置10min無(wú)異常，正式吊裝（見(jiàn)圖5）。吊裝前，格構(gòu)式臨時(shí)支撐安裝完成。

 4)落位調(diào)節(jié)  桁架一端直接落位在承臺(tái)頂部預(yù)埋板上，另一端落位在臨時(shí)承重平臺(tái)上（見(jiàn)圖6），用千斤頂進(jìn)行微調(diào)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)位置。就位完成后，再將拱腳與承臺(tái)預(yù)埋板焊接。

 5)合攏主弦桿對(duì)接，腹桿填擋。焊接和涂裝完成后，拆除臨時(shí)支撐架。

 施工中需要注意的問(wèn)題：①起重機(jī)底部墊板分散壓力，支撐架基礎(chǔ)夯實(shí)；②為節(jié)省工期，兩拱腳基礎(chǔ)同時(shí)施工，兩桁架段同時(shí)拼裝同時(shí)吊裝；③起重設(shè)備選型合理，保證雙機(jī)抬吊同步性；④焊接合攏前，起重機(jī)不脫鉤；⑤確定合攏溫度在午后；⑥驗(yàn)算臨時(shí)支撐架，并采取一定構(gòu)造措施保證安全穩(wěn)定。

3  施工過(guò)程仿真分析

 施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)是建筑工程施工過(guò)程中的重要輔助設(shè)施，對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，并對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行仿真分析，能夠多方位預(yù)測(cè)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，采取有效措施進(jìn)行避免，提高施工安全性。

3.1  臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 在道路隔離帶設(shè)4個(gè)格構(gòu)式支撐架，搭設(shè)高度為桁架下弦管節(jié)點(diǎn)下方2. 5m左右，9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)約19. 8m高。格構(gòu)柱頂做四棱臺(tái)狀的定位調(diào)節(jié)支撐裝置，上鋪鋼板放千斤頂。格構(gòu)柱頂部拉纜風(fēng)繩，起穩(wěn)固作用（見(jiàn)圖7）。

 4個(gè)格構(gòu)柱之間在底部、中部與頂部分別用工字鋼連接，上端操作平臺(tái)連為一體，形成整體平臺(tái)。底部通過(guò)剛性工字鋼傳力至鋼板。將隔離帶上層種植土鏟走，并夯實(shí)。

3.2工況分析驗(yàn)算 

本文對(duì)拱桁架平吊、翻轉(zhuǎn)、豎吊、落位、合攏和支撐架拆除共6個(gè)工況進(jìn)行了施工過(guò)程仿真分析。

 1)平吊時(shí)，盡可能使兩吊點(diǎn)與重心這3點(diǎn)的平面投影位于一條直線(xiàn)上，但由于結(jié)構(gòu)為拱形，只能使兩吊點(diǎn)連線(xiàn)盡量靠近重心，此時(shí)節(jié)點(diǎn)最大豎向位移14cm，利用導(dǎo)鏈等施工措施保證結(jié)構(gòu)平吊的穩(wěn)定。

 2)翻身300時(shí)，結(jié)構(gòu)單元最大應(yīng)力63MPa；節(jié)點(diǎn)最大豎向位移11cm。翻身450時(shí)，結(jié)構(gòu)單元最大應(yīng)力52MPa；節(jié)點(diǎn)最大豎向位移10cm。

 3)豎吊時(shí)鋼結(jié)構(gòu)單元最大應(yīng)力14MPa，出現(xiàn)在吊點(diǎn)位置；節(jié)點(diǎn)最大豎向位移2cm；兩吊點(diǎn)反力均為360kN，雙機(jī)抬吊時(shí)應(yīng)選擇吊裝能力相當(dāng)?shù)钠鹬貦C(jī)。

 4)落位和合攏焊接時(shí)，起重機(jī)不脫鉤能夠有效減小地面和臨時(shí)支撐的反力，同時(shí)可降低結(jié)構(gòu)合攏對(duì)接的難度。

 5)落位時(shí)臨時(shí)支撐最大位移不足1cm，單元最大應(yīng)力37MPa，說(shuō)明臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿(mǎn)足對(duì)桁架段支承、定位和調(diào)節(jié)高度的要求。

 6)臨時(shí)支撐拆除后，鋼桁架單元最大應(yīng)力26MPa，出現(xiàn)在端部支座附近；跨中最大豎向位移6mm。通過(guò)各個(gè)工況的施工過(guò)程仿真分析，鋼桁架和臨時(shí)結(jié)構(gòu)受力滿(mǎn)足要求，同時(shí)為施工提出合理化建議。

4  施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控

 桁架在地面固定胎架上拼裝，整體尺寸及拱度等已符合理論狀態(tài)。桁架在高空的定位主要取決于桁架合攏處4個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)的定位，因此桁架合攏端4個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)的定位是高空測(cè)量中的重點(diǎn)與核心。定位調(diào)節(jié)裝置的安裝方法有2種：①傳統(tǒng)意義上的測(cè)量，即經(jīng)緯儀、拉鋼尺等方法；②先進(jìn)的全站儀。本工程2種方法同時(shí)運(yùn)用，互相校核，減免測(cè)量誤差。在吊裝各過(guò)程中，除對(duì)桁架進(jìn)行測(cè)量，對(duì)承重平臺(tái)也須進(jìn)行測(cè)量，主要測(cè)量承重平臺(tái)的沉降。在每個(gè)格構(gòu)柱底部設(shè)2個(gè)測(cè)量點(diǎn)，對(duì)吊裝前和吊裝后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。

5  結(jié)語(yǔ)

 天津自貿(mào)區(qū)拱門(mén)鋼桁架安裝工期緊，且桁架橫跨行車(chē)主干道，針對(duì)工程特點(diǎn)，采用工廠加工、道路一側(cè)現(xiàn)場(chǎng)拼裝再吊至安裝位置合攏的施工方法。在高空合攏對(duì)接時(shí)，搭設(shè)臨時(shí)支撐架對(duì)桁架進(jìn)行高空落位和位置調(diào)節(jié)。對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，并對(duì)不同施工工況進(jìn)行施工過(guò)程仿真分析，保證施工安全和施工質(zhì)量。