大跨度鋼桁架梁焊接拼接節(jié)點加固設計及監(jiān)測分析 肖忠全

1、大跨度鋼桁架梁焊接拼接節(jié)點加固設計及監(jiān)測分析肖忠全摘要：鋼結構具有質量輕，造價低，施工周期短，施工環(huán)境污染少，抗震性能 好，可回收利用等顯著優(yōu)點被廣泛應用于實際工程。與此同時，鋼結構建筑出現(xiàn) 的質量問題也隨之增多。許多鋼結構建筑往往在設計、制造和施工等環(huán)節(jié)達不到 鋼結構設計和施工的相關技術標準的要求，不能保證結構的安全性、適用性和耐 久性。因此，加固和改造工作日益受到重視。如何在保證結構安全性、適用性和 耐久性的同時，降低加固施工成本、提高施工效率等成為業(yè)界不斷追求和探索的 目標。關鍵詞：大跨度鋼桁架梁；焊接拼接；節(jié)點加固設計；監(jiān)測1工程概況該工程位于某公司廠區(qū)技改項目新增室外管橋架，管橋架共

2、350余米。由于 本項目屬于廠區(qū)技改項目，廠區(qū)道路、廠房等受現(xiàn)場場地限制，桁架跨度數(shù)目較 多；為了不影響公司正常生產(chǎn)、工期緊張的諸多因素，所以該項目采用全鋼桁架 結構，并在現(xiàn)場制作安裝；部分桁架布置見下圖2.1大跨度鋼桁架安裝方法選擇2.1安裝方法比較大跨度鋼桁架的安裝應根據(jù)現(xiàn)場場地條件、桁架結構情況等選擇合理經(jīng)濟的 安裝方法。目前大跨度桁架結構體系的安裝方法主要有如下幾種：1）高空散裝 法：需要搭設滿堂支撐胎架，將小拼單元或散件在高空進行總拼。該方法對起重 設備要求低，但需要搭設大量支撐體系，工期長，對場地要求高。2）分段拼裝 法：根據(jù)起重機負荷能力和桁架結構特點將桁架分成若干段，吊至安裝位

3、置進行 高空拼裝。各分段桁架需自成體系，有足夠的強度和剛度，在地面進行焊接、拼 裝，桁架分段處一般設置支撐胎架輔助安裝。該方法可以節(jié)省高空作業(yè)時間，支 撐胎架也大量減少。3）高空滑移法：需要搭設拼裝平臺及滑軌，分單元在拼裝 平臺上拼裝，滑移至設計位置，最后各單元拼裝成一個整體。該方法允許下部土 建平行施工，節(jié)省工期，不需大型吊裝設備。4）單元或整體提升法：利用提升 裝置將在地面拼裝的結構沿著垂直軌道逐步提升至設計位置進行安裝。該方法不 需要大型吊裝設備，提升構件需有很好的剛度，下部空間無阻擋。5）整體吊裝 法：將整體構件在地面拼裝好，利用大型吊裝設備吊至設計位置進行安裝。該方 法對起吊設備要求

4、高，必須對吊點個數(shù)、位置、鋼絲繩強度等進行計算和校核。2.2安裝方法選擇網(wǎng)架吊裝方法對保證網(wǎng)架質量、施工進度、施工安全及經(jīng)濟性是十分重要的, 經(jīng)過對整體吊裝、高空拼裝、滑移、分條分塊等多個方案的對比選擇，整體吊裝具 有施工速度快、桿件內(nèi)力均衡、應力應變小等多項優(yōu)勢。該工程選擇倒鏈整體吊 裝法。3分段吊裝關鍵施工技術3.1主要的工藝方案我們在進行大跨度鋼箱梁的焊接變形控制時，還需要根據(jù)實際的需要進行批 量的控制與管理，具體來說，就是要在施工與管理的過程中采用以單元件為中間 產(chǎn)品來進行必要的托盤管理，在管理的過程中采用先進技術來有效的組織批量生 產(chǎn)，并在此基礎上按工序來相應的工作人員、設備以及作業(yè)

5、對象，包括工藝方案 以及場地都需要在這樣一種基礎上來進行確定。下文中就多個方面來對這樣一些 具體的問題予以說明和分析；一是在雙鋼梁的制造過程中采用單元件的分段制造、 預制裝制造以及工地的拼裝制造，這樣一種施工工藝方案是后續(xù)所有工作進行的 大前提和基礎；二是在零件下料的時候保證采用補償料下料的工藝方案；三是保 證在施工的過程中板的單元件在專用的平胎架上進行制造；四是鋼梁在制造的過 程中采用分段單節(jié)以腹板為基準臥裝的制造工藝方案，在此過程中，帶下懸梁鋼 梁的胎架控制線性與加放預拱以后設計線性保持一致，這樣就能夠保證在后續(xù)的 施工中鋼柱鋼梁的胎架控制線性與設計線性保持絕對的一致；五是在施工的過程 中

6、盡量保證鋼梁的預拼裝采用分段匹配技術正裝預拼裝工藝方案來進行，檁條裝 焊是直接貫穿整個鋼梁的，因此應當保證其在焊接的過程中與鋼梁的預拼裝保持 在同一個胎架上完成，帶下的懸梁鋼梁預拼裝縱向控制線性則需要與加放預拱值 設計線性保持一致；六是在板對接縫的位置處應當襯墊藥芯焊絲，并采用二氧化 碳氣體進行保護焊打底，采用埋弧自動焊技術與蓋面焊接技術的組合應用。3.2臨時支撐胎架的設置吊裝前桁架分段處設置格構式支撐胎架，支撐胎架需進行計算復核。對于大 跨桁架的標高控制，為保證桁架在卸載后的標高能滿足設計要求，各個桁架下的 支撐胎架標高需考慮施工時的起拱高度。1）起拱高度的確定：我們采用軟件對 桁架的施工過

7、程進行安裝應力驗算，結合設計起拱要求，確定了各支撐胎架的起 拱高度。2）臨時支撐架胎架設計計算：對于支撐胎架的驗算，選取最重桁架 GHJ25.5的支撐進行驗算，最大設計高度12.0 m，最大承受力約190 kN，主要承 受自身質量、上部桁架傳來的荷載、風荷載及施工活荷載。我們對支撐胎架在施 工各階段的受力與變形進行了模擬計算與分析。3）支撐架纜風繩：支撐架纜風 繩的上端系于支撐架主桿連接節(jié)點處，節(jié)點位置選擇在支撐架上部1/3高度處， 下端系于混凝土柱或梁連接節(jié)點處。纜風繩端部連接采用錨具連接或固定。首先就是進行胎架的制造；然后依次進行第六分段、第五分段以及第四分段 的定位，并匹配各個分段之間的

8、端口，以此來對實際的線性進行調(diào)整；再次就是 進行檁條和附件的安裝，并分段的安裝臨時連接件，在臨時連接件上做出標識； 上述工作完成以后就可以將四、五、六以此從胎架上直接拆離，并將各個分段都 放到涂裝間內(nèi)進行涂改和存放。上文過程的進行基本上就能夠保證分段工藝流程 的良好進行與實施。在每一個步驟進行的過程中以及進行以后都要進行必要的工 藝合格，只有在上一個工藝合格的情況下才能夠進入到下一個工藝當中去，否則 就需要針對實際的情況并根據(jù)需求進行必要的調(diào)整。3.3焊接質量的控制本工程現(xiàn)場焊接主要采用手工電弧焊、CO2氣體保護半自動焊2種方法。焊 接過程中嚴格控制焊接變形，盡可能保持連續(xù)施焊，焊縫的層間溫度

9、始終控制在 100150 C之間，母材厚度25 mm t 80 mm的焊縫，立即進行焊后熱保溫處理， 焊件冷至常溫24 h后，對焊縫進行無損檢驗。焊接施工按照先柱后桁架再鋼梁， 先主梁后次梁的順序，分層分區(qū)進行，保證每個區(qū)域都形成一個空間框架體系， 提高結構在施工過程中的整體穩(wěn)定性，減少安裝過程中的累積誤差。對鋼骨柱、 梁而言，焊接時無偏差的鋼骨柱，嚴格遵循2人對向同速；有偏差的地方，應按 向左倒、右先焊，向右倒、左先焊的順序施焊，從而確保鋼骨柱的安裝精度。梁 焊接時，先焊上翼緣板，后焊下翼緣板。桁架焊接時應先焊接主桁架再進行次桁 架的焊接，對于桁架間平梁，應先焊桁架中部一端接頭，不得同一桁架

10、間梁2處 接頭同時開焊。焊接過程中，要始終進行柱、桁架、梁標高、水平度、垂直度的 監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常，應及時暫停，通過改變焊接順序和加熱校正等進行特殊處理。 特別在焊接完層間斜支撐梁上部接頭，進行下接頭焊接前，以及在施焊完柱間水 平連梁一端接頭進行另一端接頭焊接前，必須對前一接頭焊后收縮數(shù)據(jù)進行核查， 對于本應變形較大的未變形、本應收縮值很低的產(chǎn)生較大收縮的，應查明原因， 采取促使收縮、釋放等措施，確保安裝精度。結論針對現(xiàn)場出現(xiàn)的結構問題，列舉幾種加固方案，綜合考量其適用性、經(jīng)濟性、 可靠性等，最終確定有針對性的最優(yōu)加固方案。對大面積焊接加固的結構，應采 取一定的措施（如搭設支撐架），保證施工過程的安全性，在實際條件允許的情況 下，須對架構進行卸載，保證加固效果。在施工過程中對構件進行監(jiān)測，分析發(fā) 現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)與有限元軟件模擬數(shù)據(jù)吻合較好，說明有限元軟件模擬值能較準確反 映結構實際受力情況。同時也證明了該加固方案的合理