地下室顶板上大跨度异形钢连桥吊装技术

陆 良（上海建工七建集团有限公司,上海 200050)

1 工程概况

本工程为华能上海大厦工程钢连桥分项工程，是连接 1号楼和 2号楼之间的钢连桥，跨度为 39.350 m，从 6 层到11 层，共 6 层钢连桥，每层钢连桥都是独立的，并逐层外凸。单个钢连桥长 40.800 m，最宽度 9.246 m，最窄 3.346 m，高 1.500 m，连桥平面呈弧形，截面呈多腔箱型梁结构，箱梁中间段高度为 1.500 m，两端逐渐降为 0.600 m，分别落在两侧 6 个球钢支座上，每榀连桥重约 180 t。安装高度从第 6 层的 23.900m到第 11 层的 47.400 m。整个连桥施工区域均有地下空间结构，从地下 1 层至地下 4 层，平时该区域为消防通道及消防登高区。现场平面布置见图 1。

图1 钢链桥现场施工区域划分图（mm）

2 结构荷载分析和临时钢平台措施

2.1 施工通道区 8-9、B-C 轴

载荷分析：最大构件 60 t（履带吊主机也为 60 t）6 轴上运输平板车的自重约为 20 t，合计荷载重量 80 t。6 轴上平板运输车按 17.5 m×2.9m计算，均载为 1.8 t/m2(设计荷载2 t/m2)。并在运输车辆通行区域内采用铺设 2.00 m×6.00 m×0.03m的钢板对混凝土结构进行保护。

2.2 胎架安装区，胎架 1：9-10、C-E 轴，胎架 2：11-12、C-E 轴

载荷分析：根据施工部署，最下面第 6 层连桥先装，空中对接时， 3 段桥体将安放在两端牛腿及安装胎架之上（胎架做法见图 2），每组胎架的荷载为 60 t，每个胎架的荷载为30 t，第 6 层连桥安装完成后，需要对该座连桥进行卸载，让该座连桥的荷载承受在连桥两端的支座上，胎架上部的支撑横梁拆下，将两边的安装胎架接高，安装支撑横梁，继续安装第 7 层钢连桥，以此类推，完成全部连桥的安装。胎架的结构形式为 2.0 m×2.0 m的井字架，4 根受力立柱为Φ300mm的钢管，每个胎架的自重为 18 t，每组胎架的荷载为 96 t。如果每根立管的支撑面积按 1 m2计，则该区域的载荷为 12 t/ m2，远大于顶板的设计荷载。相应采取在胎架下部增设钢平台措施，与履带吊平台共用，平台支撑在 A轴、B 轴、C 轴、E 轴与 9、10、11、12 线相交的 16 根柱顶上，并与柱顶进行外铰接，胎架也采用铰接的方式与平台进行连接。所产生荷载经设计验算能满足结构承载力要求。

图2 现场胎架设置示意图（mm）

2.3 履带吊工作区 9-12、A-C轴

荷载分析：根据施工部署，本工程所选吊机为 280 t 履带吊，吊机自重为 250 t，最大吊重为 60 t，每条履带与场面的接触面积为 1.2 m×9.5 m=11.4 m2，则履带对地的平均荷载为(250 t+60 t×1.15)/2/11.4 m2=13.99 t/m2，大于设计载荷，履带吊不能直接行驶在顶板上。相应采用与胎架共用的钢平台措施，平台支撑在该区域 A 轴、B 轴、C 轴、E 轴与 9、10、11、12 线相交的 16 个混凝土柱顶上，平台与柱顶采用铰接方式连接。所产生荷载经设计验算能满足结构承载力要求。

2.4 现场拼装区 6-8、B-C 轴及 12-14、B-C 轴

荷载分析：构件重 60 t，构件与地接触面积为 16.5 m×3 m=49.5 m2，平均荷载为 1.2 t/ m2。该区域的顶板设计荷载能满足要求，无须加固。但由于现场拼装的需要，在该区域满铺 2.00 m×6.00 m×0.03m厚钢板对混凝土结构进行保护。

3 吊机选型、吊索具选择

3.1 分段构件起吊重量分析

钢构件起吊时，需要加装吊耳、钢索、吊钩等其他起吊用具，并考虑到现场风速等其他因素，因此起吊重量=分段重量×安全系数，钢连桥安装系数考虑为 1.15。故此钢连桥分段起吊重量见表 1 所述。

表1 钢连桥分段起吊重量

吊机的工况要求(最高一层连桥为最不利工况，选第 11层连桥进行分析）：①根据现场实际情况，在钢构件起吊中需要对起吊位置作细微调整。②最大起吊重量为 69 t，最大起吊高度为 48 m。③起吊构件最长 16 m，最宽约 9 m，吊点中心距桥段边的距离最大为 4.5 m。④吊钩距桥面的距离应＞5 m。⑤作业半径在 12～20m之间。⑥若采用履带吊，吊臂长度不能超过 65 m。

3.2 吊索、吊环的选择

3 段钢连桥重量基本一致，但中间段最长，所以取中间段来核算钢索强度。

根据钢结构设计详细尺寸，准备选用 2 根长度 5m及2 根 5.15 m、直径Φ47.5 mm、规格为 6 mm×37 丝的钢丝绳进行吊装，钢丝绳的公称抗拉强度为 1 850 MPa，钢丝绳的安全系数K=6～7，取 6，连桥 4 吊点的纵向距离a=5.8 m，横向距离b=2.7 m，吊钩至桥面距离h=4 m，钢丝绳的破断拉力换算系数α=0.82， 经计算一根钢丝绳的拉力为188.3 kN。

直径Φ47.5 mm、规格为 6×37 丝的钢丝绳破断拉力总和为 1 560 kN，每股钢丝绳允许承受的拉力为 1 560 kN×0.82/6=213.2 kN＞188.3 kN，相应采用 20 t 的吊环即可满足承载力要求。

3.3 吊机选型

根据上述工况要求，拟选用 280 t 履带吊进行吊装，采用主臂加变幅塔臂方式，主臂长 36 m，塔臂长 27 m，选用80 t 的吊钩，能满足起吊作业半径、起吊高度、吊钩高度、臂长等要求。

4 安全措施

要认识到安全教育的重要性，做到每天班前教育，班前检查，严格执行安全生产三级教育。认真开展安全讲评日活动，把安全生产、文明施工摆在议事日程上，使每个职工牢固树立“安全第一”的认识，切实做到杜绝事故的隐患。

（1）指挥及操作人员必须持证上岗，吊装前应认真检查吊具、爬梯和操作平台是否安全可靠，符合规范要求，须做到万无一失，发现不良情况未经整改不得擅自起吊。

（2）高空作业人员必须佩戴安全带和工具袋，强调工具必须放在工具袋中，不得放在钢梁或易掉落的地方，所有手工工具（如铁锤、扳手）应穿上绳子套在安全带或手腕上，防止掉落伤及他人。

（3）吊装实行交接班安全记录制度。吊装时应架设风速仪，风力超过 6 级或雷雨时应禁止吊装。夜间吊装必须保证足够的照明，构件不得悬空过夜。

（4）构件分段吊装就位后，在桥面两侧应及时设置安全防护栏杆，以确保操作面上工作人员的安全。

（5）构件全部就位后，高空焊接作业必须采取防火花飞溅措施，并由专人监护。对易燃易爆的气瓶由专人进行管理，并每天做好使用记录。气瓶必须按要求在指定地点放置，盖好防火石棉布，并配置干粉灭火机。

5 分段吊装

连桥安装施工顺序：安装球钢支座―第 1、第 3 桥段现场拼装――调整、焊接――第 1 桥段吊装就位――加设临时固定设施――第 2 桥段吊装就位并与第 1 桥段进行临时固定――第 3 桥段吊装就位――局部调整――整体焊接――焊缝检测――连桥卸载―胎架操作平台拆出――支撑胎架接高至上一―层――胎架操作平台复装。

吊机在措施平台上，均可以满足 3 个桥段的吊装工作。同时吊机中心轨迹线距 A 轴有约 9m的距离，在保证 14 m作业半径的情况下，吊机前后移动的距离有 8 m，左右移动的距离有 17m的工作范围，完全可以满足 6 座连桥的吊装。

6 分段焊接连成整体

（1）焊接部位顺序：先焊竖向筋板或腹板焊缝，再焊底板焊缝，后焊面板焊缝。

（2）采用分段退焊或间跳分段施焊，而且在距离板边缘200mm的长度预留不焊，对于多层焊，第 1 层与第 2 层方向相反，且多个焊接接头相互错开 10～15mm。

（3）焊缝检测：隐蔽焊缝在隐蔽之前必须进行第三方检测，检测合格后现场进行面板焊接，面板焊接完成后，再进行面板的焊缝检测，检测合格后，才能进行连桥卸载。

（4）焊接完成至检测及卸载间隔时间的设定：焊接完成至检测间隔时间≥6 h，焊接完成时间至卸载时间≥12 h。

（5）焊接应力消除措施：采用时效加局部振动方法进行消除，时效≥12 h，振动时采用随焊随振。桥体内部焊缝采用时效加锤击振动消除应力，桥面采用小激振动机进行振动，每焊一层进行一次振动，在焊接完成 12 h 后方可进行连桥卸载。

7 结 语

6 座钢连桥卸载后，平面尺寸、沉降变形、结构整体性均满足设计和规范要求。事实证明了在场地条件受限的情况下，在确保施工安全的前提下，大跨度异形钢结构现场分段吊装高空拼接的可行性，也为今后类似工程积累了施工经验。