大跨度管桁架现场拼装技术要点分析

□文 /刘建国

大跨度管桁架现场拼装技术要点分析

□文 /刘建国

大跨度管桁架现场拼装满足一定的安全技术条件下完成，包括现场运输道路的线路布置及路况条件，拼装场地的平整度、承载力应满足设计要求，拼装胎架及支撑体系的设计应满足强度刚度及稳定性受到一定的外力冲击下的变形值在可控范围内，保证大跨度管桁架拼装精度符合设计规范要求。

大跨度；管桁架；拼装；胎架

1 工程概况

天津华侨城陆地馆工程结构形式为弧形管桁架，两端呈半椭圆球形式。场馆两端结构采用平面弧形桁架，各有11榀，对称设置，单榀桁架跨度约55 m，截面高3 m；中间部分为拱门型倒三角空间桁架，共计17榀，桁架跨度为 110 m，截面宽 3 m，高 3 m；主桁架采用管结构相贯连接，主桁架之间由管结构次桁架连接；桁架腹杆与上下弦节点也为相贯连接；单榀中间部分主桁架质量约130 t，平面桁架质量约21 t，中间段次桁架质量约1.3 t；主桁架上弦由3段弧形组成，大弧半径为91.5 m，小弧半径为21.5 m；下弦也由3段弧形组成，大弧半径88.5 m，小弧半径18.5 m，整榀桁架为对称结构。

2 大跨度管桁架现场拼装技术重点和难点分析

1）大跨度管桁架现场地面拼装及空中安装工艺，受施工场地条件限制较多，包括拼装构件占地面积大小、场地的承载力及平整度、临时道路路况条件的要求等。

2）现场平面管理协调工作复杂、难度大。由于大跨度管桁架大型构件从开始组织进场，到现场管桁架的拼装和吊装就位，整个施工过程的现场平面管理协调工作内容包括：

（1）构件进场的顺序计划控制；

（2）现场临时道路的疏通管理；

（3）构件堆放、成品保护的管理；

（4）现场拼装和机械吊装作业与各专业之间交叉施工的组织协调；

（5）机械设备的调度计划的协调管理工作。

现场协调管理工作的重点应保证整个工程的顺畅进行，尤其要尽量缩短现场构件压占场地的周期，为各专业之间交叉施工及后续工程的顺利展开创造有利条件。

3）构件拼装质量控制难度大，尤其是主体结构拼接口的焊接质量。由于管桁架现场焊接施工条件复杂，主体结构拼接口焊接质量标准高（主要焊缝等级一般为二级或一级），影响现场焊接质量的因素多，主要包括：

（1）气候因素对焊接质量影响大；

（2）焊接操作空间受限制多；

（3）焊工技术水平及责任心不确定因素多；

（4）现场拼装工艺方案实施过程受不确定因素影响多。

因此，必须严格按照焊接工艺作业指导书及拼装工艺设计方案等相关规定的要求严格执行并严格落实质量保证措施。

4）临时拼装胎架支撑体系是工程的重中之重。临时拼装胎架支撑体系工程，对于整个工程安全、质量和工期控制都十分重要，因此必须对支撑体系的结构设计给予高度重视，对其安全可靠及经济性进行综合分析和评估，选择科学合理的胎架支撑体系方案，使其保证胎架拼装工程顺利进行。

3 大跨度主桁架现场拼装技术要点

1）拼装场地的平面位置及场地的大小应符合施工总体部署要求，应满足大跨度桁架拼装工艺流程要求。

2）拼装场地承载力应满足钢结构拼装和吊装施工作业的安全性和稳定性要求。

3）拼装胎架和支架的强度、刚度及稳定性应进行力学分析计算确定，保证其安全可靠性及经济合理性。

4）主桁架现场拼装胎架设置。

（1）考虑桁架整体的外形尺寸要求及胎架的高度，曲率变化较大的桁架，其整体线形在不断变化，胎架设置时应将桁架标高进行适当转换，以降低胎架高度便于实际操作，另外胎架设置时应充分考虑胎架整体的刚度、稳定性及强度要求，同时考虑设置高空走道脚手架平台。

（2）胎架支撑体系布置及支撑结构形式。应先根据主要支撑部位（拼装接口两侧、两个端头）铺设钢路基箱并相互连接形成一刚性平台 (地面必须先压平、压实)，平台铺设后，放x、y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，形成田字形或井字形控制网并提交验收；然后竖胎架直杆，根据支点处的标高设置胎架模板及斜撑。

（3）胎架的优化设计。胎架设置应与相应的桁架结构特点设计、分段重量及高度进行全方位优化选择，另外胎架高度最低处应能满足全位置焊接所需的高度，胎架搭设后不得有明显的晃动，合格后方可使用。为防止刚性平台沉降引起胎架变形，胎架旁应建立胎架沉降观察点。如有变化应及时调整，待沉降稳定后方可进行焊接。

（4）胎架设置。应根据经向钢管的弧形尺寸设置胎架，胎架设置前必须划出经向和纬向杆件的投影中心线并做好标记，作为杆件拼装定位的基准，胎架采用格构式支撑架。

5）主桁架拼装工艺。

（1）杆件组装。上了胎架钢管桁架进行定位，必须定对胎架中心线和接口位置线，分段组装定位后即可进行主钢管的对接焊接，焊接采用CO2气体保护焊进行对称焊接，同样对胎架底线经向钢管进行定位焊接，形成初步的拼装单元；试装2个组装单元间的纬向嵌补杆件和组装单元上的局部牛腿杆件，组装后进行牛腿的对称焊接，焊接后进行整体测量校正。

（2）保证分段获得正确的线型并控制其焊接变形，分段装配时，要使分段外板与胎架曲面紧密贴合，可得到正确而光顺的分段线型，分段外板采用连接板定位焊接在胎架上，分段和胎架连成一个大的刚体，可减少分段焊接后对线型变形的影响。

（3）拼装精度控制。大跨度管桁架分段进行拼装的精度采用全站仪进行控制，控制关键点是在主桁架上和胎架上接口位置和桁架的端部设置监控点，拼接完成进行临时固定后进行监控测量，完成后进行焊接，焊接过程进行跟踪测量监控，出现变形进行矫正处理完成后继续进行施焊，全部完成做最后测量验收。

（4）拼装接口位置的设置、连接形式、接口缝隙。主桁架拼装接口位置的设置应按照整体桁架受力弯矩图，选择较小的弯矩值位置，一般在距桁架端部1/3L（L为桁架长度）跨度范围内。接口的连接形式一般采用在接口两侧设置定位耳板（耳板之间弧度为60°）；接口的缝隙应控制在＜5 mm。

（5）改善焊接条件，提高焊接质量。胎架在选取基准面时，能改变分段的空间位置，使分段的焊接坡度尽可能变得平缓，减少仰焊、增多平焊，扩大自动焊和半自动焊的应用范围。

4 结语

通过对大跨度管桁架的现场拼装工艺方法分析，其技术核心是：

1）大跨度管桁架分几段应主要从安全技术和工作效率上进行分析；

2）拼装胎架设计形式应从安全技术及经济的科学合理性进行分析研究；

3）保证大跨度管桁架拼装的精度控制方法应从胎架的刚度及稳定性方面及测量控制方法进行分析研究。

TU323.4

C

1008-3197（2012）06-18-02

2012-05-07

刘建国/男，1957年出生，高级工程师，中冶天工集团渤海分公司技术中心，从事工程建设项目技术管理工作。