浅谈多跨连接的张弦梁钢管桁架施工技术工艺

王军

摘要：本文从对张弦梁结构的验算与施工模拟、对钢管桁架的拼装、对张弦梁的二次拼装、对张弦梁进行地面张拉、张弦梁的吊装、张弦梁的空中连接等，浅谈多跨连接张弦梁钢管桁架施工技术工艺。

关键词：多跨连接；张弦梁结构；施工

张弦梁作为一种混合结构形式在工程结构中被越来越多的应用。张弦梁钢管桁架有着结构的特殊性，所以施工时需进行验算。有些张弦梁钢管桁架结构，其上弦为平面桁架，下弦为拉索，中间为两侧斜撑杆，而撑杆与拉索又通过索球连接。立体钢桁架的支撑体系布置于结构的上弦平面，通过纵横向布置十字型交叉支撑和刚性檩条，以确保结构具有较高的整体稳定性和抗震性能。但安装施工时都需要精心组织，谨慎进行。

1 施工工艺与方法

多跨连续张弦梁钢管桁架由上弦的钢管桁架和下弦的高强度索以及连接两者的撑杆组成，由单跨张弦梁空中连接形成多跨式结构。施工工艺流程的制订，紧紧围绕多跨连续张弦梁结构的顺利实现为中心，根据工程的特点，并结合以往的施工经验进行确定，形成的施工工艺如下：张弦梁结构验算和施工模拟-钢管桁架的整体拼装-分段运输至安装现场-张弦梁二次拼装（钢管桁架、高强度索、索球、撑杆安装）-张弦梁地面张拉-单榀张弦梁吊装-张弦梁空中连接形成多跨式张弦梁钢管桁架结构。

关键的实施内容：①结构的验算分析。确认结构施工中的方法及施工过程中的各种受力状态，保证施工的合理性和结构安全性；②钢立柱的安装。安装过程中必须保证安装精度；③构件节点的结构型式选择。可采用新型构件节点，既保证施工的顺利进行，又能确保结构的安全性和建筑的美观；④采用地面一次张拉成形。待檩条及连接系统安装完成后空中进行二次张拉的施工方法，避免了高空作业、减小了张拉的施工难度。

1）对张弦梁结构的验算与施工模拟。由于张弦梁结构是一个混合结构体系的新型结构体系，所以施工前应做好各项准备，并按照设计文件，对结构进行分析计算，结合施工方案要求对节点进行细化。根据张弦梁的跨度、位置、受力状况，要进行每榀桁架施工阶段进行验算，并应用计算机施工模拟技术，分别计算出钢管桁架的原始拼装形态、地面拼装形态、一次张拉后的形态、最终形成满足设计要求的多跨连续后的形态。模拟计算完成后再经论证，方可进行下一步施工。

2）对钢管桁架的拼装。钢管桁架的拼装在施工现场以外设置的拼装场地内进行。将组成钢管桁架的钢管、钢板及其它材料通过划线、下料、切割、矫正、弯曲成型，在胎架上拼装、焊接、无损检测等工序拼装成整体结构的钢管桁架结构。钢管桁架拼装的形态，按施工验算确定的原始形态进行拼装。钢管桁架的主弦管采用液压弯制成形，在弯制过程中要控制好弧形尺寸和钢管的椭圆度；幅杆必须采用数控相贯线切割机切割成形，否则难以保证相贯口的连接质量；拼装过程必须在拼装胎架上进行，拼装胎架完成后必须组织技术、质检和作业班组联合对胎架进行验收，验收合格后方可进行下一步拼装，拼装胎架上需考虑防止桁架组装和焊接过程中变形的措施。拼装时相邻跨的张弦梁结构一块拼装，并保留匹配段，以确保多跨钢管桁架的连续性。

3）对张弦梁的二次拼装。张弦梁二次拼装是将在场外拼装完成分段运输至安装现场的钢管桁架，下弦的高强度索、撑杆、索球、钢棒、节点板等组成张弦梁的构件在设置的二次拼装胎架上进行组装，形成单榀的张弦梁结构。具体施工步骤：①搭设拼装胎架；②钢管桁架架设；③钢棒及连接板安装；④V型撑杆安装；⑤索及索球安装。所有构件安装完毕后，即完成张弦梁地面拼装工作。

4）对张弦梁进行地面张拉。张弦梁现场组装好后，在吊装前需进行地面张拉。张拉阶段钢索间的摩擦很小，为避免高空二次张拉索带来的诸多不利因素，所以张拉方案确定为地面一次一端张拉。考虑到安装过程中的应力损失，应按照计算的张拉力张拉到位后超张拉5kN，以确保张弦梁桁架吊装到位后的受力状态与设计工况相吻合。在张拉前，油泵、油表等必须配套进行标定，以确保张拉过程中的应力变化准确无误。张拉时按标定数值进行张拉，用钢绞线伸长值和油压传感器数值进行校核。预应力大小由油压表读记。要认真检查张拉工装和与张拉工装连接的钢索，以保证张拉安全、有效。张拉时必须严格按照操作规程进行。通过调节油泵给油速度解决同步。张拉工装型心必须保证与钢索处于同心。

5）张弦梁的吊装。根据其结构特点及施工计算时确定的吊点进行吊装。比如采取在张弦梁两端位置布置两台吊车进行抬吊作业，将张弦梁安装就位。钢丝绳的吊装点选择在张弦梁的节点位置，即吊点选择在支撑杆、钢棒及钢索的交点位置。这既解决了吊装过程中的失稳问题，又确保了吊装安全，且安装工况也接近设计工况，受力更合理。

6）张弦梁的空中连接。张弦梁的空中连接可采用先简支后连续的施工技术方法。根据设计图纸，可分析将连续张弦梁结构（比如五跨）为连续受力结构，各跨张弦梁结构之间内力相互影响。若将五跨张弦梁结构整体制作、吊装到位，现场施工是非常难的。原因：一是跨度大。有些主体结构为五跨连续张弦梁结构的，跨度超过100米，整体吊装存在诸多难以解决的问题；二是现场也不具备整体拼装吊装的条件；三是吊装难度大。吊装稍有失误，容易造成结构永久性损伤，威胁到结构安全；四是精度问题，即整体吊装安装精度无法保障；五是整体吊装成本高。所涉及的人、机、料投入多，造价很高。若临时使用滑动支座，其上下两个面可能会发生不完全接触的情况，造成支座滑动效果难以实现。当滑动支座的上半部分不能与柱头连接位置完全接触时，就与构件采用螺栓固定在一起，而構件可以与滑动支座下部分完全接触，保证其能正常滑动。为确保先简支后连续，施工中必须做到：因施工精度要求高，在张弦梁钢管桁架的零状态时，构件的加工尺寸必须精确，拼装时严格控制拼装尺寸，钢索张拉过程的工况要与仿真计算的工况相符，如有不同应及时进行矫正；张弦梁安装必须有序进行，不得连续安装相邻连续跨的张弦梁；安装时间必须控制好，不要在气温最高或最低时段进行安装，防止气温的因素所引起结构内力发生过大变化。

2 结束语

针对多跨连续张弦梁的结构特点，可采取相应的施工技术措施，以加快施工进度，保证施工质量。像五跨张弦梁连续安装完成后，由于在外荷载、温度及地震的作用下，其钢管桁架结构的内力会不断发生变化，为确保结构的安全稳定，可在整体结构的轴钢立柱顶部设计永久性滑动支座，使整体结构的内力发生变化时能有一个释放点，以适应外界的变化。

参考文献

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