復(fù)雜場地大型通廊鋼結(jié)構(gòu)制作與吊裝工藝及其運用

谷海超

摘要：大型通廊鋼結(jié)構(gòu)的施工，尤其在復(fù)雜場地下，不僅要考慮制作時加工分段情況和轉(zhuǎn)運時運輸方式，還要兼顧起重機械的性能，這是一個反復(fù)驗證和對比優(yōu)選的過程。這里以具體工程為實例，介紹通廊鋼結(jié)構(gòu)制作與吊裝的每一個環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：通廊鋼結(jié)構(gòu)、制作、運輸、吊裝、工程實例

隨著現(xiàn)代冶金工業(yè)不斷發(fā)展和進步，工程中大型鋼結(jié)構(gòu)通廊越來越普遍，其跨度長，安裝高度高、重量大，這給通廊施工增加了難度，也帶來了挑戰(zhàn)。文章以制作與吊裝工藝原理為根本，并結(jié)合具體工程實例，由淺入深闡述大型鋼結(jié)構(gòu)通廊施工技術(shù)。

1.前言

某鋼鐵基地礦渣微粉項目，此通廊是從料場將礦渣送至立磨機的通道，是整個礦渣微粉生產(chǎn)線的大動脈。通廊總長180米，分6跨，5個鋼支架。通廊的最大安裝高度31.9米，傾斜角度為9°，通廊截面中心軸線尺寸3.5米*7.3米。以GHJ2和GHJ3為例介紹本工藝。其中，GHJ2低點處標(biāo)高19.749米，高點處標(biāo)高27.782米，長度51.903米，總重85噸，此通廊橫跨廠區(qū)的環(huán)廠西路;GHJ3低點處標(biāo)高14.376米，高點處標(biāo)高19.749米，長度34.194米，總重45噸，此通廊跨越水渠。因通廊GHJ2、GHJ3跨度大，重量重，寬度大，且現(xiàn)場場地受限，這就加大了制作、運輸、吊裝的難度。以這兩段通廊進行分析，能夠充分體現(xiàn)出復(fù)雜場地條件下大型通廊鋼結(jié)構(gòu)施工的重點、難點。

2.通廊鋼結(jié)構(gòu)施工工藝及要點

2.1前期技術(shù)準(zhǔn)備

考察工程所在地鋼結(jié)構(gòu)加工廠、構(gòu)件的運輸路線，綜合考慮是否在項目現(xiàn)場設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)加工場地。大型通廊鋼結(jié)構(gòu)一般都超寬、超高、超重，場外長距離運輸恐難實現(xiàn)，需在現(xiàn)場設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制場地和拼裝場地，在廠內(nèi)運輸和拼裝。依據(jù)大型通廊的各參數(shù)并結(jié)合經(jīng)濟性確定加工場布局、機械配置，機械配置主要是確定起重機械數(shù)量和規(guī)格。

2.2制作

1、操作平臺的搭設(shè)

由于通廊桁架分片組裝，制作時可設(shè)置預(yù)制胎架，以便能夠更快、更方便、更準(zhǔn)確地進行拼裝。胎架搭設(shè)時要保證其水平度和平面度。如圖1所示。

2、拼裝和組對

1）通廊按設(shè)計要求進行起拱，通廊桁架上下主弦桿對接的型鋼接頭位置應(yīng)錯開。

2）如圖2所示，通廊桁架在組對前，須在胎架上設(shè)置定位擋塊并在桁架節(jié)間位置設(shè)置臨時支撐，組對前按照圖紙尺寸復(fù)核各個定位點是否滿足要求，確認(rèn)無誤后，方可進行組裝。

3）組對和拼裝好的通廊外形尺寸大、重量重，考慮到運輸和吊裝等因素，在安裝現(xiàn)場設(shè)置通廊的拼裝場地。無其他限制因素下，通廊現(xiàn)場拼裝位置應(yīng)設(shè)置在預(yù)設(shè)的起吊區(qū)域，以保證拼裝完成后可直接進行吊裝;不能設(shè)置在預(yù)設(shè)起吊區(qū)域時，要充分考慮拼裝位置和吊裝位置的平面設(shè)置，利用吊車的回轉(zhuǎn)性能，減小搬運次數(shù)。

2.3吊裝

GHJ2段通廊橫跨廠區(qū)主干道，GHJ3橫跨水渠，且廠區(qū)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)，不能長時間封路進行吊裝，業(yè)主要求封路時間不能超過8小時，且封路具體時間要結(jié)合生產(chǎn)情況確定?，F(xiàn)場場地復(fù)雜、作業(yè)時間緊，考慮這些因素，此兩條通廊擬采用在鋼構(gòu)廠分段制作，在安裝現(xiàn)場的馬路一側(cè)組裝，整體吊裝的思路。在安裝現(xiàn)場組裝時占用半邊道路，保證來往車輛能正常通行。以下計算以最大起重量和最大吊裝高度GHJ2段通廊為例。

運輸前，應(yīng)對運輸路線、路面平整度、限高限寬、沿途障礙物、路口處的轉(zhuǎn)彎半徑進行勘察和確認(rèn)。轉(zhuǎn)運路線確認(rèn)后，根據(jù)構(gòu)件外形尺寸和重量選擇運輸方式。

GHJ2段通廊重85噸，鋼絲繩、吊鉤、吊耳等預(yù)估10噸，則計算載荷為95噸。考慮到兩條通廊吊裝時均需封路，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，汽車吊較履帶吊的機動性更強?？紤]現(xiàn)場這些復(fù)雜情況，采用雙機抬吊進行吊裝。高端選用一臺SAC3500T8，低端選用一臺XCT220汽車吊吊裝。經(jīng)過計算，在SAC3500T8汽車吊超起工況下，主臂長度S=54.9米，回轉(zhuǎn)半徑R=14米時，吊機額定起重量Q=71.4噸;XCT220汽車吊主臂長度S=38.3米，回轉(zhuǎn)半徑R=10米時，吊機額定起重量為Q=60.9噸。按照雙機抬吊安全系數(shù)要求，兩臺吊車初步滿足要求，待吊點確定時通過受力平衡公式計算出每臺吊車分配載荷再進一步進行驗證。

采用Tekla Structures三維建模軟件，確定重心坐標(biāo)。Tekla Structures將二維圖紙的信息通過建模反應(yīng)到三維模型中，模型搭建后能夠直觀的看出零件、節(jié)點、構(gòu)件在空間上的邏輯關(guān)系，也可以出各種清單報表、施工詳圖。在模型視圖下利用重心查詢功能可以直接查出構(gòu)件的重心坐標(biāo)，在圖紙視圖下通過在重心位置添加COG尺寸和符號在圖紙上標(biāo)示處重心位置。

1、理論最佳吊點

吊點的設(shè)置要同時滿足吊裝強度和平衡穩(wěn)定的要求。根據(jù)文獻[2]當(dāng)兩吊點對稱布置在構(gòu)件重心的兩側(cè)時，且吊點距離構(gòu)件端部0.207L時為最理想位置。

GHJ2段通廊吊裝時采用4個吊點，即每臺吊車兩個吊點。為了方便和簡化計算，將每臺吊車的兩個吊點近似為一個吊點。這樣考慮就可按照最佳理論吊點0.207L進行計算。

L=0.207×L=0.207×51=10.744米，式中：L-吊點距構(gòu)件端部長度，L-構(gòu)件長度。

統(tǒng)籌考慮理論最佳受力位置和通廊桁架的節(jié)間位置最終確定吊點。

1）根據(jù)圖4知：L=13.334米L=16.297米。再根據(jù)受力平衡條件計算每臺吊車分配的載荷。G×L=G×L? （1），G+G=G? （2）

聯(lián)立（1），（2）代入數(shù)值：G×13.334=G×16.297，G+G=95t;求出：G=52.2t，G=42.8t。

2）按照雙機抬吊安全系數(shù)要求：

0.8×Q>G （3），0.8×Q>G （4），0.75×（Q+Q）>G? （5）

代入數(shù)值式（3），（4），（5）得出：0.8×71.4t=57.12t>52.2t，0.8×60.9t=48.72t>42.8t;0.75×（71.4+60.9）=99.225t>95t。兩臺吊車滿足吊裝要求。

如圖5中所示，其中P表示高端單根鋼絲繩所受的載荷，G表示高端起重量;P表示低端單根鋼絲繩所受的載荷，G表示低端起重量。

1）單根鋼絲繩所受拉力計算公式：P=G/（n×cosα）

式中：P—鋼絲繩所受拉力（KN）;G—起重量（KN）;n—鋼絲繩數(shù)量，n=2;α—鋼絲繩與重心鉛垂線夾角，根據(jù)圖5，α=19.17°。

代入數(shù)值：P=52.2×9.8/（2×cos19.17°）=270.81KN，P=42.8×9.8/（2×cos19.17°）=222.04KN。

2）鋼絲繩的容許拉力可按下式計算：Pn=aΣ/K

式中：P—取P=max（P，P）=270.81KN;Σ—鋼絲繩的破斷拉力總和（kN），如Σ采用鋼絲破斷拉力總和，則須乘“修正系數(shù)a”;a—對6×61+1鋼絲繩，按照文獻[2]修正系數(shù)a取0.8;K—鋼絲繩使用安全系數(shù)，按照文獻[2]取K=5。

代入數(shù)值：ΣS0=270.81×5/0.8=1692.56KN。

3）根據(jù)文獻[2]，選用6×61+1，公稱直徑55.5mm，公稱抗拉強度1550MPa，鋼絲繩的最小破斷拉力總和1780KN?？紤]到鋼絲繩新舊程度對使用性能的影響，根據(jù)破損和新舊程度乘以相應(yīng)的折減系數(shù)進行選擇。以上計算按照新繩考慮，則1780KN>1692.56KN，滿足使用要求。

4）鋼絲繩長度按照圖4所示作圖畫出每根為11.1米。

根據(jù)文獻[2]，選用安全負荷為320KN的D型卸扣，320KN>270.81KN，滿足使用要求。

1）結(jié)合實例，吊耳采用板式吊耳。

準(zhǔn)備工作就緒后，進行吊裝。吊裝過程包括：試吊、起升、就位安裝。這是各工位協(xié)調(diào)配合的過程，各工位要嚴(yán)格按照交底中明確的作業(yè)內(nèi)容、崗位職責(zé)進行操作，并由起重工統(tǒng)一指揮。

試吊是全面驗證吊裝方案可行性的過程，也是各工位協(xié)調(diào)配合的演練。試吊過程要緩慢，當(dāng)通廊整體離地400mm時，檢查構(gòu)件結(jié)構(gòu)整體是否變形，尤其是吊點處變形情況;檢查鋼絲繩、卸扣、吊耳等鎖具是否牢固穩(wěn)定;檢查起重機械是否異常。

采用雙機抬吊時，在起升過程中兩臺吊車速度平穩(wěn)并最大限度保持一致。起重指揮人員要與司機保持溝通，確保每臺吊車分配的載荷在方案設(shè)定范圍內(nèi)，避免因吊車過載造成失穩(wěn)甚至是事故。

起升到預(yù)定高度時，待構(gòu)件平衡穩(wěn)定后，進行就位安裝。

3.結(jié)語

以研究吊裝技術(shù)為核心，確定鋼結(jié)構(gòu)制作時的加工工藝、運輸方式與路線，保證順利就位安裝，充分體現(xiàn)了“技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理”的原則。對同類工程有很強的參考、借鑒價值，也贏得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

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