谷海超

摘要：大型通廊鋼結(jié)構(gòu)的施工，尤其在復(fù)雜場(chǎng)地下，不僅要考慮制作時(shí)加工分段情況和轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)運(yùn)輸方式，還要兼顧起重機(jī)械的性能，這是一個(gè)反復(fù)驗(yàn)證和對(duì)比優(yōu)選的過(guò)程。這里以具體工程為實(shí)例，介紹通廊鋼結(jié)構(gòu)制作與吊裝的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：通廊鋼結(jié)構(gòu)、制作、運(yùn)輸、吊裝、工程實(shí)例

隨著現(xiàn)代冶金工業(yè)不斷發(fā)展和進(jìn)步，工程中大型鋼結(jié)構(gòu)通廊越來(lái)越普遍，其跨度長(zhǎng)，安裝高度高、重量大，這給通廊施工增加了難度，也帶來(lái)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(shí)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(xiàng)目，此通廊是從料場(chǎng)將礦渣送至立磨機(jī)的通道，是整個(gè)礦渣微粉生產(chǎn)線的大動(dòng)脈。通廊總長(zhǎng)180米，分6跨，5個(gè)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(diǎn)處標(biāo)高19.749米，高點(diǎn)處標(biāo)高27.782米，長(zhǎng)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(diǎn)處標(biāo)高14.376米，高點(diǎn)處標(biāo)高19.749米，長(zhǎng)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(chǎng)場(chǎng)地受限，這就加大了制作、運(yùn)輸、吊裝的難度。以這兩段通廊進(jìn)行分析，能夠充分體現(xiàn)出復(fù)雜場(chǎng)地條件下大型通廊鋼結(jié)構(gòu)施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

2.通廊鋼結(jié)構(gòu)施工工藝及要點(diǎn)

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(yùn)輸路線，綜合考慮是否在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)加工場(chǎng)地。大型通廊鋼結(jié)構(gòu)一般都超寬、超高、超重，場(chǎng)外長(zhǎng)距離運(yùn)輸恐難實(shí)現(xiàn)，需在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制場(chǎng)地和拼裝場(chǎng)地，在廠內(nèi)運(yùn)輸和拼裝。依據(jù)大型通廊的各參數(shù)并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性確定加工場(chǎng)布局、機(jī)械配置，機(jī)械配置主要是確定起重機(jī)械數(shù)量和規(guī)格。

2.2制作

1、操作平臺(tái)的搭設(shè)

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

2、拼裝和組對(duì)

1）通廊按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行起拱，通廊桁架上下主弦桿對(duì)接的型鋼接頭位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。

2）如圖2所示，通廊桁架在組對(duì)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(shí)支撐，組對(duì)前按照?qǐng)D紙尺寸復(fù)核各個(gè)定位點(diǎn)是否滿足要求，確認(rèn)無(wú)誤后，方可進(jìn)行組裝。

3）組對(duì)和拼裝好的通廊外形尺寸大、重量重，考慮到運(yùn)輸和吊裝等因素，在安裝現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置通廊的拼裝場(chǎng)地。無(wú)其他限制因素下，通廊現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行吊裝;不能設(shè)置在預(yù)設(shè)起吊區(qū)域時(shí)，要充分考慮拼裝位置和吊裝位置的平面設(shè)置，利用吊車(chē)的回轉(zhuǎn)性能，減小搬運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間封路進(jìn)行吊裝，業(yè)主要求封路時(shí)間不能超過(guò)8小時(shí)，且封路具體時(shí)間要結(jié)合生產(chǎn)情況確定?，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地復(fù)雜、作業(yè)時(shí)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(chǎng)的馬路一側(cè)組裝，整體吊裝的思路。在安裝現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)占用半邊道路，保證來(lái)往車(chē)輛能正常通行。以下計(jì)算以最大起重量和最大吊裝高度GHJ2段通廊為例。

運(yùn)輸前，應(yīng)對(duì)運(yùn)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(jìn)行勘察和確認(rèn)。轉(zhuǎn)運(yùn)路線確認(rèn)后，根據(jù)構(gòu)件外形尺寸和重量選擇運(yùn)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(jì)算載荷為95噸?？紤]到兩條通廊吊裝時(shí)均需封路，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，汽車(chē)吊較履帶吊的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)?？紤]現(xiàn)場(chǎng)這些復(fù)雜情況，采用雙機(jī)抬吊進(jìn)行吊裝。高端選用一臺(tái)SAC3500T8，低端選用一臺(tái)XCT220汽車(chē)吊吊裝。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在SAC3500T8汽車(chē)吊超起工況下，主臂長(zhǎng)度S=54.9米，回轉(zhuǎn)半徑R=14米時(shí)，吊機(jī)額定起重量Q=71.4噸;XCT220汽車(chē)吊主臂長(zhǎng)度S=38.3米，回轉(zhuǎn)半徑R=10米時(shí)，吊機(jī)額定起重量為Q=60.9噸。按照雙機(jī)抬吊安全系數(shù)要求，兩臺(tái)吊車(chē)初步滿足要求，待吊點(diǎn)確定時(shí)通過(guò)受力平衡公式計(jì)算出每臺(tái)吊車(chē)分配載荷再進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)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(guò)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(diǎn)、構(gòu)件在空間上的邏輯關(guān)系，也可以出各種清單報(bào)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(guò)在重心位置添加COG尺寸和符號(hào)在圖紙上標(biāo)示處重心位置。

1、理論最佳吊點(diǎn)

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

GHJ2段通廊吊裝時(shí)采用4個(gè)吊點(diǎn)，即每臺(tái)吊車(chē)兩個(gè)吊點(diǎn)。為了方便和簡(jiǎn)化計(jì)算，將每臺(tái)吊車(chē)的兩個(gè)吊點(diǎn)近似為一個(gè)吊點(diǎn)。這樣考慮就可按照最佳理論吊點(diǎn)0.207L進(jìn)行計(jì)算。

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

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(jì)算每臺(tái)吊車(chē)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(jī)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(tái)吊車(chē)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(jì)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(jì)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(duì)6×61+1鋼絲繩，按照文獻(xiàn)[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(xiàn)[2]取K=5。

代入數(shù)值：ΣS0=270.81×5/0.8=1692.56KN。

3）根據(jù)文獻(xiàn)[2]，選用6×61+1，公稱直徑55.5mm，公稱抗拉強(qiáng)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(duì)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(jìn)行選擇。以上計(jì)算按照新繩考慮，則1780KN>1692.56KN，滿足使用要求。

4）鋼絲繩長(zhǎng)度按照?qǐng)D4所示作圖畫(huà)出每根為11.1米。

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

1）結(jié)合實(shí)例，吊耳采用板式吊耳。

準(zhǔn)備工作就緒后，進(jìn)行吊裝。吊裝過(guò)程包括：試吊、起升、就位安裝。這是各工位協(xié)調(diào)配合的過(guò)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(jìn)行操作，并由起重工統(tǒng)一指揮。

試吊是全面驗(yàn)證吊裝方案可行性的過(guò)程，也是各工位協(xié)調(diào)配合的演練。試吊過(guò)程要緩慢，當(dāng)通廊整體離地400mm時(shí)，檢查構(gòu)件結(jié)構(gòu)整體是否變形，尤其是吊點(diǎn)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(jī)械是否異常。

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

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

3.結(jié)語(yǔ)

以研究吊裝技術(shù)為核心，確定鋼結(jié)構(gòu)制作時(shí)的加工工藝、運(yùn)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(jì)上合理”的原則。對(duì)同類(lèi)工程有很強(qiáng)的參考、借鑒價(jià)值，也贏得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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