钢梁结构

钢梁结构（共8篇）

钢梁结构 篇1

近年来,很多高大的现代化建筑正如火如荼的建设中,而作为新型钢结构的无钢梁钢结构,凭借其结构稳定、自重轻盈、造价低廉的特点,逐渐广泛的应用于高层、超高层建筑中。本文主要针对无钢梁刚性钢结构的概念、特点及其安装施工技术具体环节进行详细阐述。

1 概念

无钢梁劲性钢结构在钢筋混凝土柱结构、核心筒体钢结构、全钢结构的基础上发展起来的高层建筑新型结构。无钢梁刚性钢结构仅有钢柱没有钢梁,以钢柱代替普通钢筋砼柱中部分竖筋,采用钢筋与钢柱牛腿连接形成大梁,然后外包混凝土的结构形式该种结构是民用高层钢结构中一种新型结构形式,它的稳定性比普通钢筋砼结构好,造价比核心筒体钢结构及纯钢结构都要低廉。

2 机械及人员准备工作

由于无钢梁刚性钢结构具有自身的特点,其安装施工难度较大,施工前必须做好充分的准备工作。安装前充分提高施工人员的安全、质量意识,进行专项的安全技术交底。对该项施工的安全防护措施,质量控制措施以及施工进度有一个全面的认识,确保安装施工万无一失,保证安装质量。

2.1 精选优秀的施工人员

组建一个有项目经理领导的安装施工小组,要求分工明确、细致,将责任明确到到每一个人。选用经验丰富、技术高超的装吊技师、焊工、吊车司机、测量工程师、钢结构工程师等,为无钢梁刚性钢结构的安装施工做保证。

2.2 配备精良的安装施工机械设备,保证其必须的数量外应该准备部分以做备用,在使用前认真检查以保证各机械设备的性能、状态优良,避免安装时的用机械故障引起的意外。

无钢梁刚性安装时必须配备如下设备:塔吊、二氧化碳电焊机、直流电焊机、烘箱、经纬仪、水平仪、自由天顶铅直仪等。

3 无钢梁劲性钢结构安装施工

3.1 钢柱检查验收

钢柱一般在工厂内加工完成后,应该组织对其进行检查验收,不合格者不得出厂。钢柱进入施工现场应该对其编号、长度、扭转、焊缝、顶紧面、配料等技术指标进行再次检查,以免在运输过程中可能对钢柱的损伤,发现问题应及时返厂处理。

3.2 钢柱吊装就位及固定

综合考虑建筑物的布局、现场具体条件及钢结构的重量等因素,并保证装拆的安全、方便、可靠,选择合适的塔吊并布置于合理位置。吊装前,应该事先将供安装人员高空作业使用的爬梯等牢固地连接在构件上。钢柱吊装时先将钢柱吊至安装位置的上方,初步调整钢柱的垂直度并用水平尺检查,初步固定,再用两台经纬仪互成90°进一步校正其垂直度。同时将上、下节柱的接头连处用夹板采用高强螺栓和焊接并用的方法连接起来,然后将钢柱的对接接头处轻轻焊上。等相邻钢柱吊装结束后,采用临时附加钢梁将钢柱和牛腿用高强螺栓及焊接的方式连接起来。这样就保证了钢柱的就位准确,垂直、稳定。

3.3 接头焊接施工

3.3.1 钢柱接头安装操作平台及设备平台

无钢梁刚性钢结构,在空间上为独立柱,间距较大,没有专门的施工作业平台,焊机等施工设备没有地方放置。如果放置在混凝土结构层,则会影响混凝土结构施工,为了保证钢结构施工的顺利进行,必须设置设备平台及安装操作平台,方便吊装,就位焊接等施工,保证了钢结构及混凝土结构交叉作业的进行及高空作业的安全。

3.3.2 焊接工艺

无钢梁刚性钢结构具有结构复杂、工程量大、工期紧、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的关键工序,其施工工艺的选择与施焊水平对工程的质量影响巨大。因此必须采用适当的施焊工艺以及高水平的焊工。在施工中我们采取了如下工艺,取得了较为良好的效果。采用二氧化碳气体自动保护焊,焊接时用手工氩弧焊打底,二氧化碳半自动气体保护焊完成填充和盖面。焊缝形式采用单V型对接横位,焊接材料采用焊丝H08Mn2SiA,J5o7焊条。接头焊接完成后按照规范要求进行检查,如发现不合格焊缝,必须返工处理。

3.4 测量控制

在无钢梁刚性钢结构施工中,衡量工程质量的最重要指标便是结构的垂直度、轴线以及标高的偏差值,测量作为工程质量的过程控制阶段,必须为施工检查提供依据。钢结构施工各工序间既相互联系又相互制约,测量控制方法的选择直接影响到工程的进度。在焊接前后都得对钢结构的垂直度、轴线线偏差及标高进行测量。

3.4.1 垂直度测量控制

为了保证钢柱位置的准确,钢结构安装形成框架后,未实现结构最终刚化之前,便进行垂直度测量。其方法为采用两台互成90°的经纬仪测量柱底和柱顶的中轴线,使上下二中心线差值控制在规范允许偏差范围以内。焊前钢柱校正即为焊前的垂直度测量,钢柱校正后才能进行钢结构的最后刚化,然后才可以进行钢柱的焊接。

3.4.2 轴线偏差测量控制

由于受到钢柱相对位置的影响,钢柱中心线偏差及扭转偏差的测量,必须分别对待。钢柱轴线位移校正,以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准,安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。

3.4.3 标高测量控制

钢柱安装前应该对柱基面标高和钢柱的长度进行测量,检查是否与设计相符。钢柱就位后,首先调整标高,然后调整位移,最后调整垂直度。

3.5 砼结构施工对钢柱的影响及防治措施

钢结构的偏重及砼结构施工会对钢柱造成的偏载影响,所以在静态上钢柱将处于位置偏差积累状态,将对钢柱的偏差带来负面影响。刚性钢结构受混凝土结构施工的影响较大,但是只要采取合理的施工工艺也可以将浇混凝土的影响转化为有利于控制钢柱位置的偏差的因素,因此砼施工必须满足如下要求:

(1)必须在梁模及层面模完成后才能进行钢柱上所附大梁钢筋绑扎、安装。

(2)浇筑时应先完成钢柱的外包混凝土,然后再浇筑钢梁及层面混凝土,应该对称浇筑钢柱外包混凝土,严禁不平衡浇筑。

(3)混凝土浇捣时,应尽量避免在钢结构柱内形成钢柱拉力。

4 结束语

无钢梁刚性钢结构是一种新型钢结构,它不但具有核心简体钢结构及纯钢结构稳定性好的特点,而且具有造价低廉的优点,现已经逐渐为民用高层建筑广泛应用。虽然其安装施工难度较大,但是只要有一套完善的施工工艺,彻底解决其施工安全防护、质量控制、进度安排等难题,将给该类型的钢结构的蓬勃发展提供强有力的支持。

摘要：无钢梁刚性钢结构是一种新型钢结构,它具有核心简体钢结构及纯钢结构稳定性好的特点,而且其造价较为低廉,在高层建筑施工中普遍应用,但是无钢梁刚性钢结构安装施工难度大,为保证其安装质量,必须有一套成熟的安装工艺,本文就无刚梁刚性钢结构安装技术略做探讨,以飨同仁。

关键词：无钢梁,钢结构,安装,控制

参考文献

[1]钢结构结构施工质量验收规范GB50205-2001.

[2]符国章.钢结构施工质量控制刍议.《科技资讯》,2007年第27期.

[3]徐冠彤.钢结构厂房工程施工质量控制的要点和措施[J].山西建筑,2007,33(18) 222-223.

[4]汤毅.钢结构施工技术探讨[J].科技咨询2008(28):7.

[5]许建华.钢结构施工全程质量控制研究[J].科技咨询导报,2007,(24):10-11.

钢梁结构 篇2

关键词：钢梁 架设 设备 合龙

1 工程概况

京沪高速铁路济南黄河大桥是北京至上海新建高速铁路工程北京至徐州段济南枢纽的主要环节和国家重点工程。该桥全长5143.4m。跨黄河主桥为(112+3×168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥，为四线高速铁路，刚性主梁采用带竖杆的等高度三角形桁架，桁高16.0m，桁宽30.0m，节间14.0m，柔性拱肋按圆曲线布置，矢高30.0m，矢跨140.0m，矢跨比1/4.67。

2 各种机械设备的选择及临时设施的设计

在施工过程中，机械设备的选择及临时设施的设计施工尤其关键。这与总体施工思路是分不开的。这将直接影响着后期正式施工是否顺利。选择的机械设备或临时设施考虑的不够充分使用条件不足时最后可能影响施工造成巨大工期及经济损失，选择的机械设备性能参数过高时也会造成浪费。

2.1 龙门吊机的选择 龙门吊机的选择参数主要有跨度、高度以及起重能力。本桥钢梁架设需要在钢梁预拼场设置一台预拼龙门以及在4#5#墩边跨设置跨线龙门。跨度、高度、起重能力的大小与龙门制造费用成正比，因此要合理确定龙门的3个主要参数，既要考虑满足各种工况的施工要求，又要充分利用吊机的性能，避免盲目增加造价。跨线龙门吊机的主要作用是安装边跨钢梁、拼装架梁吊机，同时将杆件起吊至运梁台车上给悬臂架设时的架梁吊机“喂梁”。龙门吊机荷载根据最大起吊杆件重量确定为80t。跨线龙门高度的确定要考虑主桁上弦标高，运梁车顶面至上弦顶的高度，杆件高度以及杆件提升所需的最低高度，综合考虑确定跨线龙门高度50m。

预拼场的吊机选定为高度16m，跨度30m，起重能力80t。

2.2 悬臂架梁吊机的选择 架梁吊机的最大允许吊重量根据单根杆件确定。最大杆件为中间支点横梁达64t×17m，选定吊机的最大额定重量为70t×18m。吊机吊臂的最小吊机控制杆件为正交异性桥面板，需要的最小吊距为11m。吊臂的大臂长度控制杆件为拱顶拱平联。根据拱平联杆件的架设顺序选定吊机的大臂长度为38m。

2.3 运梁设备的选择 悬臂架设钢梁时，需要采取设备将钢梁杆件运送至架梁吊机后面给架梁吊机“喂梁”。一般情况下是采取在钢梁上弦设置运梁台车运送钢梁。本桥采取钢梁上弦运梁台车与平板车桥下便道共同运梁的措施。运梁台车的优点是载重大，缺点是运行速度慢，装卸及试吊时危险性高，并且只能存放一根杆件必须等台车上的杆件架设后才能返回进行下一杆件的装运，距离过长工序就衔接不上影响架设；采用平板车运梁的优点是速度快，均在桥下作业，安全性高，可提前将杆件运送并放置在桥下，不足是载重小（最大载重35t）。因此对于35t以下的杆件采用平板车运送至架梁吊机便道处，35t以上的杆件采用运梁台车运送。因此，在设计便道时悬臂架梁吊机在该吊距下的允许荷载以及施工栈桥的承载能力都需要全盘考虑。在采用该“喂梁”方法后，钢梁架设工序衔接紧凑，生产效率大大提高。

2.4 临时墩的设计施工 临时墩的设计主要考虑荷载及高程的影响。特别需要注意在边跨支架架设钢梁时，临时墩顶的标高需要考虑厂设拱度的影响。

2.5 钢梁预拼场的设置 钢梁预拼场垂直于线路布置，主要用于钢梁杆件的存放和预拼，设计时一般需要考虑2周的架设杆件数量。

3 钢梁架设

3.1 钢梁总体安装思路 根据钢梁结构的特点以及河道的水流情况，在黄河南滩地4#5#墩上游侧设置预拼场，4#5#墩边跨采用支架法安装，支架上钢梁安装完毕后，在钢梁上弦拼装悬臂架梁吊机，随后进行悬臂安装。悬臂拼装钢梁完毕后，架梁吊机后退至拱的位置进行拱的安装。悬臂安装需要在跨中设置临时起顶支墩。跨中临时起顶支墩除了减少悬臂架设的跨度并调整主梁的横纵竖三向位移外，还通过起顶跨中临时支墩对钢梁拱进行合龙。

3.2 边跨钢梁的安装 支座及支架搭设好后，即可进行边跨钢梁架设。

3.2.1 首节钢梁的安装。①首节钢梁下弦杆件E0节点中心长度只有2.78m，需要与E1在预拼场预拼后方能进行安装，预拼是必须保证线形。②架设前，提前将支座横向中心点及E1下垫块、主桁中心点用红线标出。起吊安装时，使得杆件中点与垫块及支座上的标识线完全重合后松钩。③E0E1杆件安放完毕后，即进行安装E0处横梁，按顺序安装余下杆件。E0～E1节间杆件安装顺序：E0E1组合下弦杆—E0端横梁—E1横梁—E0E1桥面板—E0A1端斜杆—E1A1竖杆S1—A1上弦杆—A1横联吊杆K撑—A1横联—E0A1桥门架。

3.2.2 边跨其余节段安装。边跨每节间杆件安装顺序如下：下弦杆—横梁—桥面板—斜杆—竖杆—上弦杆—吊杆K撑—横联—上平联。

杆件安装按照钢梁杆件安装工艺进行安装。单个节间杆件安装完毕，即可按高强度螺栓施拧工艺进行高强度螺栓施拧。

3.3 悬臂钢梁架设 4#墩至5#钢梁杆件安装完毕，在第7节间拼装架梁吊机。架梁吊机通过验收合格可使用后，即可进行钢梁悬臂拼装。

悬臂钢梁杆件安装顺序：下弦杆—斜杆—竖杆—上弦杆—横梁—桥面板—吊杆K撑—横联—桥门架（仅墩顶斜杆处）—上平联。

悬臂钢梁架设的控制要点是尽早使结构形成闭合三角形稳定结构，控制好悬臂架设冲钉的直径，高强度螺栓施拧完毕后架梁吊机方能移动架设下一节间杆件。

3.4 钢梁拱的安装 主梁安装完毕后，架梁吊机退后至1#墩，从北往南依次架设3个拱。拱杆件的安装顺序为：两侧吊杆→两侧拱弦→拱上平聯。

对于拱上平联的安装，主要有2种方法：第一种是先将十字撑两端的横撑安装完成后再安装十字斜撑，特点是施工方便，安全性高，在安装拱顶处的拱平联时吊机大臂长度增加很多，吊机制造技术、费用均高出很多；另外一种是在拱顶附近高处时先将十字斜撑安装完毕后再安装下一个横撑，特点是在横撑未安装时十字斜撑成悬臂状态，稳定性不高，吊机大臂长度较第一种要短，费用低。

经过2种吊机的性能、费用对比后，本桥采用了在拱低节点段先横撑后十字斜撑，拱高节点段先十字斜撑后横撑的安装方法，取得了较好的经济效果和技术效果。

4 钢梁架设的关键技术

4.1 悬臂架设的精度控制 钢梁悬臂架设的精度对后期拱的架设以及成桥后的线形至关重要。尤其是钢梁拱度的控制。拱度达不到要求必然使后期的道砟用量增加，提高桥梁的自重，影响结构受力。在施工过程中，要加强监测，每架设完一节间后，要在夜间气温比较稳定的时候对钢梁线形进行精确测量。将测量后的结果与理论成果进行对比，如有误差，寻找原因。

4.1.1 严格控制悬臂架设时冲钉的直径，做到定期检查。悬臂架设时，要经常对同批次钢梁实际眼孔尺寸进行测量。并且由于冲钉在使用过程中直径会变小也要在使用3-4次后进行量测，严格将冲钉的直径控制在比眼孔直径小0.15～0.2mm之间。

4.1.2 避免主桁的扭转。桥面的偏载将会引起主桁的扭转。尤其是随着悬臂段的加长扭转趋势更加明显。因此悬臂段钢梁尽量少放重量大的设备，不可避免时要尽量对称放置或者放在两主桁中间。在悬臂端经过跨中或正式墩时要对两主桁的标高进行调整，使得两主桁高差不大于2mm。

4.1.3 加强工序的控制。架梁吊机移位前，确保主桁高强度螺栓全部终拧。桥面板的焊接最多滞后架设2个节间。

4.2 钢梁调整

4.2.1 钢梁调整的原理。钢梁调整采用可实现三维调整的起顶装置进行。钢梁调整前确保各节段的高强度螺栓必须终拧完毕，焊接完成，以防钢梁受横向水平力的影响造成钢梁轴线发生曲折。钢梁调整设备由下往上依次为：临时垫石（墩顶与钢梁起顶距离过高而增加的垫石）、滑道梁、不锈钢板、MGE板、上垫梁、油顶、钢梁起顶支撑处。滑动面为不锈钢板与MGE板接触面。不锈钢板与MGE板之间抹高压硅脂降低其摩擦系数，其余结构接触面垫石棉布增加其摩擦系数。竖向顶梁采用竖向千斤顶，横纵向顶梁采用布置在滑道梁上的水平千斤顶，通过水平向油顶推顶上垫梁而带动钢梁在滑动面处水平移动实现移梁目标。

4.2.2 钢梁调整设备的改进创新。①将油顶不直接放在上垫梁上而是将油顶放在顶座内。顶座四周为[18，底板采用4mm钢板满焊（保证不漏油）在四周[18上。②根据钢梁杆件的结构特点，外侧悬出一根扁担梁，内侧通过桥面板的T肋使用剪刀式自锁夹，使用时，只需2个手拉葫芦，将油顶提起，即可直接在油顶座下面垫轨排，解决了现油顶在起顶过程中垫轨排时需反复将油顶移除的难题，降低了起顶难度，加快了起顶速度，节省了起顶时间，同时可将泄漏的液压油全部回收在顶座内，节省液压油成本，同时又避免了污染墩身和现场环境。总体结构示意图如下：

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4.3 拱的合龙控制 拱在拱脚合拢的基本方法是在下弦进行起顶，通过跨中与拱脚处（桁梁支座处）的起顶高度差控制拱的合拢。这和拱的作用是为了减少跨中挠度是一致的。为了能顺利合龙，在拱弦安装时，保留最后3根拱弦之间连接的高强度螺栓不终拧，但为了增加拱结构的临时安全稳定性，拱平联、吊杆等的螺栓全部终拧。

济南黄河大桥钢梁采用跨中起顶，拱脚合龙的技术措施，在无扩孔的情况下，方便快速的完成了合龙杆件的无应力合龙，操作简单，可靠性高，单个拱的合龙时间不到4小时。

5 结语

济南黄河大桥钢梁2009年3月17日开始架设， 2009年12月15日实现了主梁的贯通，比预期工期提前2个月完成。并且在主梁的架设过程中，创造了单月最高架设10节钢梁的施工记录。2010年4月14日全桥钢梁拱架设完毕。钢梁成桥线形完全符合设计要求，主桁结構全部无扩孔闭合，三个拱全部在无扩孔的情况下顺利合龙。取得了良好的经济效益和社会效益，为以后类似工程施工提供了借鉴。

参考文献：

钢梁结构 篇3

关键词：大跨度钢梁制作,钢结构,高强螺栓,误差控制

大空间、大跨度结构的车站站房, 因其可将车站的售票、候车、换乘、集散、购物、餐饮娱乐等各项活动有机地组织在大型公共空间之内, 既有效地利用了各层空间, 又避免了大广场给旅客带来的诸多不便, 因而成为新型火车站的首选设计形态。随着大量复杂大跨度空间钢结构的出现, 也给施工带了来更大的挑战, 从目前来看, 我国的建筑钢结构施工控制研究, 特别是大跨度钢结构施工控制远滞后于生产实践, 这与我国大跨度钢结构的发展现状极不协调。近年来随着钢结构在许多重大工程中的广泛应用, 出现了许多长度超过30m的大跨度钢梁, 这就加大了钢梁生产、制作、安装过程中的难度, 以下将结合某火车站工程外檐18.250m标高处采用34.5m大跨度钢梁的施工技术进行相应的阐述。

1工程资料

1.1本工程钢架采用6根H 350×250×10×12钢立柱, 外包C50钢筋混凝土

钢架的6榀主梁采用大跨度的H1500×250×25×40型钢, 总跨度为34.5m。楼面次梁采用H 500×200×8×12。根据设计要求, 钢架主次梁、柱节点板、连接板均采用Q345B级钢制造。钢柱、钢梁的主材工厂拼接焊缝及现场对接焊缝节点相应开坡口等强焊接为一级焊缝, 其余均为二级焊缝。钢梁与框架梁连接处刚节点采用高强度螺栓连接。

1.2本工程施工的难点

1.2.1吊装难度大。由于附近施工改造及现场道路狭窄, 现有场地限制, 本工程采用现场拼装整体吊装方法施工, 考虑采用2台50t汽车吊共同完成吊装。

1.2.2由于本工程钢结构跨度大, 其拼装工艺难度较大, 存在节点复杂、焊接标准高等难题, 因此构件在制作后事先在加工车间预拼, 及时对构件调整和校正, 消除一些拼装难题, 避免了现场拼装过程出现的一些问题, 减少了现场拼装的工作量。

1.2.3在运到现场拼装对三维的控制 (中心线、起拱、垂直度) 也是施工的重点和难点。

2安装方案的选择

2.1针对现场不利条件, 需要进行大量的现场调研, 查阅结构施工图纸, 并对原有结构梁板进行复核验算, 几经优化采用工厂预制现场拼装法吊装的施工方案。

2.2总体施工顺序:

施工准备→工厂加工→现场拼装、安装→检测

3主要安装施工技术

3.1施工准备

3.1.1将原设计图纸结合施工现场、工厂及运输的要求来进行构件的分批、分段处理, 深化设计完成后, 请设计审核确认。

3.1.2组织项目部施工技术人员共同审图, 明确其中制作安装的重点及难点, 对制作高、难度大的节点制定相应的措施, 并编制了详细的加工工艺计划。

3.1.3根据钢结构施工进度计划, 相应制定了材料采购、检验及用工计划, 落实大型机械进场计划。

4 工厂加工

4.1材料检测

对采购进场 (厂) 的材料按进场清单核对证书、炉批号、数量、规格品质、技术条件、主要标志等是否符合要求, 不符合材料标准的严禁使用。

4.2下料、切割

4.2.1根据二次深化设计图纸, 连体部分的大梁分三段进行下料, 为确保制作质量能满足结构设计要求, 构件加工完后在工厂内进行预拼, 然后散件运至现场。上下翼缘采用坡口熔透焊, 焊缝相错≥400mm, 腹板采用双层夹板用高强螺栓连接。

4.2.2板材切割采用数控切割机下料, 节点板和加劲板用剪板机下料, 坡口加工采用半自动数控切割机或刨边机加工。对主梁原则上长度按定尺采购, 每段放焊接收缩余量2～5mm。

4.2.3对次梁等杆件, 下料时根据工艺实验所得值放焊接收缩余量1mm, 下料后必须立即对构件进行检验, 当构件不平直时, 应进行矫正。检验后, 根据图纸对构件或杆件进行编号, 以便装配。

4.2.4工厂预拼、校正。由于本工程三维要求高、节点复杂、工程量大, 为了保证现场钢结构的顺利拼装, 加快施工进度, 减少现场拼装工期, 因此工厂预拼显得尤其关键和重要。

4.2.5工厂预拼的顺序根据已确定的现场拼装方案进行。

4.2.6预拼完成后, 对整体进行矫正, 其他允许偏差必须满足规范要求。

6现场的拼装

6.1现场安装的主要顺序为:轴线复测→钢立柱安装→钢柱外包钢筋混凝土施工→钢梁的安装→楼层次梁的安装→楼层板的安装→屋面系统安装。

6.2钢立柱的安装

6.2.1准备工作:为确保柱的拼装连接点的安装质量和架设的安全, 在柱的拼接处设置耳板作为临时固定, 耳板的厚度取10mm;连接螺栓上柱和下柱各3个, 直径20㎜。

6.2.2钢柱吊装:起吊时钢柱的根部要垫实, 通过吊钩的起开, 变幅及吊臂的回转, 逐步将钢柱扶直, 等钢柱停止晃动后再继续提升。为确保吊装平稳, 应在钢柱上端系两根白综绳牵引。

6.2.3钢柱固定:钢柱吊装就位后, 通过临时耳板和连接板, 用螺栓进行临时固定。

6.2.4钢柱标高调整:吊装就位后, 用大六角高强度螺栓固定连接单板, 不夹紧, 通过起落塔吊与撬棍调节柱间间隙, 量取上柱预先标定的控制线和下柱标示线间距离, 符合要求后打入钢橛, 点焊限制钢柱下落, 考虑到焊缝收缩及压缩变型标示偏差调整在5mm以内。

6.2.5垂直度调整:在钢柱偏斜方向的一侧打入钢锲或近于千斤顶, 在保证单吊柱垂直度不超标的前提下, 将柱顶轴线偏移控制到零。最后拧紧临时连接板的大六角高强度螺栓至额定扭矩, 完成后浇筑C50砼固定。

6.3钢梁的安装

6.3.1钢梁的安装方法

(1) 钢梁现场拼装

构件的现场拼装在11至14轴之间的裙房屋面上进行, 胎架设置在连梁的下方。胎架由型钢焊制而成。钢梁运输到现场后用50t汽车吊运至支撑胎模架上, 精确定位后焊接拼装。

(2) 现场焊接:

本工程加劲板互相交接, 拼装节点要求高, 焊接难度大, 焊缝质量是钢廊施工成败的关键。

施焊前对所焊工件进行清理, 将焊接区边缘30～50mm范围内的铁锈、毛刺、油污等清除干净, 以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。

焊工施焊完后, 应及时清理焊渣, 对焊缝的外观进行检查, 要求焊缝金属表面焊接均匀, 不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、孤坑和针状气孔等缺陷, 并清除焊接处的飞溅物, 使所有焊缝质量达到设计和规范要求。

6.4高强螺栓的连接与校验

高强螺栓连接采用扭矩法进行施拧。施拧螺栓时一般需进行两次 (初拧和终拧) , 初拧一般可取终拧的50%～70%, 初拧后对每个螺栓进行敲击法试验的检查, 然后按照计算的终值进行计算。施拧螺栓的次序应从板束刚度大、缝隙大的地方开始, 对大面积节点应由中央辐射向四周边缘进行, 最后拧紧端部螺栓, 采用扭矩法进行终拧时, 对多层板束应防止欠拧, 对层数少的板束应防止超拧, 并防止漏拧。在高强螺栓连接完毕后24h以内, 要组织进行扭矩的验收, 验收的频率不少于10%, 并且每处连接板都要进行检验。

6.5安装误差的控制

本工程钢结构跨度大, 必须对钢结构的安装误差严格控制。

6.5.1平面轴线位置的控制:首先确保定位放线的准确。在构件就位时, 应缓慢就位, 一端先行就位并对接准确, 而后另一端缓慢就位。就位后随时复测, 确认无误后方可进行焊接固定。

6.5.2标高误差控制:临时支撑是控制标高的关键所在。对于临时支撑进行详细的计算, 确保其强度、刚度及稳定性符合要求。对于直接支承在地面上的支撑, 还要验算楼板承载力和沉降量;对于支承在看台混凝土结构上的支撑, 要验算屋面混凝土构件的承载力。

6.6检测及效果

本工程钢结构施工完成后, 主要对钢结构焊接超声波探伤、外观质量和焊接尺寸、主要构件变形、主体构件尺寸等检测, 经检验所查钢结构节点角焊缝和对接焊接符合GB50205-2001中一级、二级焊接的要求, 其余焊接外观质量及焊接尺寸、主要构件变形、主体构件尺寸、起拱均符合设计及施工质量规范要求。

6结语

本工程是典型的大跨度钢结构, 施工难度较大, 经过精心组织和施工, 施工质量达到优良。通过本次施工, 积累了丰富的经验, 可为同类工程的施工提供有益的参考。

参考文献

[1]罗永峰, 遇瑞.长沙中天广场钢结构连廊的整体吊装[J].钢结构, 2008, (10) :2.

钢梁结构 篇4

关键词：大悬挑屋面,钢梁,钢骨柱,框架结构

1 工程概况

某中学食堂、风雨操场项目是一幢4层建筑物, 占地面积2 956 m2, 总建筑面积6 998 m2。1层、2层是学生食堂, 3层是室内运动场, 4层是夹层, 作为健身房使用。3层平面图见图1, 剖面图见图2。

整个建筑的结构特点是:平面规则, 纵横两个方向的柱网间距多数为8 m, 屋面有五个开间跨度为32 m, 屋面四周设挑檐, 西侧最大悬挑跨度为8 m, 同时屋面呈折线形, 东西两头高, 中间低。建筑要求外露的屋面越薄越好, 呈现出“轻、薄”的视觉效果。

本工程抗震设防类别为乙类, 设防烈度为7度, 设计基本地震加速度0.15g, 设计地震分组为第一组, 建筑场地类别为Ⅲ类。本工程采用框架结构, 框架的抗震等级为一级, 屋面钢梁的抗震等级为三级。

2 屋面结构方案选择

为了满足建筑设计的要求, 采用H型钢梁作为屋面受力构件, 不采用外观厚重的网架、桁架等屋面结构型式。

屋面钢梁与框架柱顶的连接有两种方式:铰接和刚接。

常用的方法是铰接, 这样做节点做法简单, 柱顶预埋一定数量的螺栓和钢板与钢梁连接即可。

当柱顶采用铰接方式时, 中间横向跨度32 m的四跨类似于排架结构, 但就整体来讲, 纵横两个方向的框架结构还是完整的, 故最大层间位移角还是按照框架结构的1/550控制。计算结果表明, 升至屋面的框架柱的截面尺寸需做到1 200×1 200, 同时钢梁尺寸也较大, 32 m跨的钢梁最大尺寸为H1 500×400×20×30, 平面尺寸简图见图3。

上述做法的构件尺寸较大, 不能满足建筑“轻、薄”的要求。故实际工程采用了柱顶刚接的做法。

柱顶刚接的节点做法是:柱内十字型钢与钢梁焊接连接, 此节点在厂里制作好送到现场安装, 柱内十字型钢长度为二层框架梁底标高至柱顶。

按柱顶刚接的模式计算, 构件尺寸可缩小不少。框架柱尺寸做到600×600就能满足要求, 考虑框架柱要内置十字型钢+500×200×16×20, 根据钢骨柱的构造要求, 框架柱尺寸改为800×800。32 m跨钢梁尺寸为H800×300×16×20, 平面尺寸见图4。

钢骨柱与钢梁刚接连接的做法见图5。

框架柱内的钢骨不参与结构计算, 仅作为构造设置。

钢梁上间隔1.50 m左右设置C型钢檩条, 檩条型号为C300×80×20×2.5, 檩条上铺100厚夹心彩钢板作屋面。

3 结论及建议

采用钢梁+钢骨柱的屋面结构, 很好地满足了建筑对大跨度、大悬挑屋面“轻、薄”的视觉要求, 32 m跨钢梁的高度仅800 mm, 悬挑8 m的钢梁高度仅600 mm。造价经济。

施工最大难度在钢骨柱, 好在现在钢骨混凝土技术已较成熟, 经过努力, 顺利的完成了施工。建成后, 达到了预期的设计效果。

参考文献

[1]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].

[3]YB 9082—2006, 钢骨混凝土结构技术规程[S].

钢梁结构 篇5

某机加车间建于20世纪70年代末期, 单层工业厂房, 钢筋混凝土排架结构, 双跨, 每跨设2台5t单梁吊车, 轨高6m, 车间跨度15m, 柱距6m, 车间总长96m。由于工房使用年限久, 距今已超过30a, 该工房屋面设有内天沟, 内天沟经常积水, 加之屋面防水层老化漏水, 通过屋面板表面的细微缝隙侵蚀到内部钢筋, 钢筋表皮锈蚀膨胀, 使裂缝不断加大, 混凝土强度下降并发生剥离、钢筋外露、锈蚀更加严重, 板肋的混凝土保护层多处出现坠落现象, 屋面板损坏程度达到60%以上, 给车间的正常生产带来严重的安全隐患。

2 改造要求

为保证工房的正常使用, 需要对该工房的屋面系统进行加固维修改造。作为生产场所, 屋面改造应遵循安全、经济、可行的原则, 以保证生产安全为首要目的, 建筑加固维修改造的成本应尽可能小。正常生产中的企业, 停产会给企业、职工造成较大的经济损失, 也对生产要素市场产生影响。因此, 应选择合适的、可行的加固、维修、改造方案, 将屋面改造施工给企业生产造成的影响降到最小。

3 方案选择

3.1 加固法

针对大型屋面主肋损坏严重, 可采用型钢梁加固法, 即将两根槽钢[14放置于屋面板主肋内侧, 槽钢两端搁置在屋架上, 在支承处用垫板顶紧, 槽钢顶面也要求和屋面板小肋底部顶紧, 两根加固槽钢的位置固定后用槽钢[8作水平连系杆并焊死。此加固方法耗钢量大, 现场施工难度较大, 而且增加屋盖系统的重量, 只能适用于个别屋面板损坏的加固。

3.2 维修法

由于屋面板损坏已达半数以上, 屋盖系统应全面维修, 如全部更换钢筋混凝土大型屋面板。此方案施工工期长, 由于车间内设备较多, 吊装作业面狭小, 施工难度大, 车间还需要全面停产, 并且屋面内天沟极易造成问题的再次出现。

3.3 改造方案法

根据实际情况, 为了便于施工, 缩短周期, 尽可能地不影响生产、决定将工房屋盖系统性全部拆除后更换为轻钢结构屋盖系统。采用3D3S软件对屋盖系统进行计算, 屋面钢梁采用变截面H型钢梁, 两坡、屋面坡度为1:12, 自由排水, 屋面排水更为顺畅。屋面檩条采用C180×70×20×2.5。屋面外板采用760角弛型, 彩板牌号TS280GD, 涂层为高耐候聚脂 (HDP) , 涂层结构为2/2, 海蓝色, 厚度0.6mm;屋面内板采用840型, 彩板牌号TS280GD, 涂层为普通聚脂 (PE) , 涂层结构为2/2, 白灰色, 厚度0.4mm。屋面保温材料为玻璃丝保温棉 (带铝箔) , 厚度100mm。

4 连接节点方案

4.1 对节点的处理

钢结构屋面梁与原有钢筋混凝土柱头的连接节点是需要重点处理的关键部位, 如果节点处理不当, 连接节点的破坏, 也将会引起整个屋面结构的破坏。对节点处理需要考虑以下几点原则:

连接节点的类型要与计算模型相吻合;明确连接节点的传力路线, 要有可靠的构造措施, 传力应均匀, 尽可能地减少应力集中;连接节点要从制作、运输、安装等几个方面综合考虑, 连接节点要经济合理, 便于施工, 提高施工效率, 降低成本。

4.2 在原有混凝土柱头增加小钢柱的方法

钢筋混凝土柱头与钢梁铰接, 中跨柱与钢梁的连接采用在原有混凝土柱头增加小钢柱的方法。

如图1、图2、图3所示, 为更好地使钢结构屋盖系统与原有钢筋混凝土柱头联接在一起, 需要对原有钢筋混凝土柱头进行加固处理, 处理方案如图1所示, 采用外包角钢法进行加固:采用外包角钢和缀板组成套箍, 套箍高800mm, 角钢采用∠90×8, 先设紧固角钢用螺栓固定拧紧, 将缀板与包柱角钢焊接, 顶部缀板再与柱顶板焊接, 焊缝高度为10mm, 待冷却之后, 将螺栓再拧紧, 详见图1。缀板或角钢与柱之间如有空隙应采用1:2水泥砂浆填塞。顶部焊20mm厚钢板, 钢板上留出4个方形孔洞, 方形孔必须根据现有柱顶板的实际预埋件位置开孔, 如图1所示。钢板与柱头原有预埋件进行塞焊, 作为屋面钢梁的支座。

4.3 施工中的注意事项

施工时要求构件表面必须打磨平整, 无杂物及尘土;用卡具从两方向将角钢卡贴于构件预定部位;将角钢箍与角钢通过螺栓联接后进行缀板与包柱角钢、柱顶板的焊接;钢骨架与构件之间的缝隙用1:2水泥砂浆捻塞紧填实;安装完毕后, 柱头加固所用钢材表面均刷防锈漆和面漆。

柱头加固施工完成后, 即可进行屋面钢梁、檩条、拉条、隅撑及屋面彩板的安装。

5 结论

钢梁与混凝土柱的连接节点是本次屋盖系统改造的关键部分, 通过对原有钢筋混凝土柱头的加固处理, 采用合理的构造措施, 解决了钢筋混凝土柱与钢梁铰接节点的问题。该工程改造方案合理, 施工操作方便, 工期较短, 经过屋面系统的改造, 满足了车间的正常安全使用要求, 达到了预期目的, 取得了较好的效果, 同时也为同类工程的改造积累了经验。

参考文献

[1]王文栋.混凝土结构构造手册[M].北京:中国建筑工业出版社.

[2]杨金兴.浅谈钢筋混凝土柱-钢梁连接节点的设计[J].建材与装饰, 2011 (03) .

[3]陈志峰.混凝土柱钢梁连接节点设计[J].工程建设与设计, 2008 (04) .

441m连续钢梁拖拉施工浅析 篇6

随着连续钢梁拖拉施工的不断发展, 对441m连续钢梁拖拉施工的要求也越来越高, 这就要求在施工中必须加强对拖拉控制的研讨, 并努力提高施工水平, 为施工质量提供有力的保障。

2连续钢梁的概述

桥梁钢结构制造应符合钢桥制造规范的要求, 制造厂应对设计图进行工艺性审查。杆件的作样和号料应根据施工图和工艺文件进行, 并按要求预留余量。主桁杆件、纵、横梁杆件下料时, 其主要受力方向应与钢板轧制方向一致。钢料不平直、锈蚀、有油漆等污物影响号料或切割质量时, 应矫正、清理后再号料, 号料尺寸允许偏差为±1.0mm。主要部件的杆位采用精密切割下料, 零件尺寸允许偏差±2mm和 (-1) mm;次要杆件、工艺特定杆件切及割后仍需进行机加工的零部件, 切割允许偏差为±2.0mm。零件矫正采用冷矫, 矫正后的钢材表面不应有明显凹痕或损伤。主要受力零件冷轧弯曲时, 内侧弯曲半径不得小于板厚的15倍, 小于时采用热弯。顶紧传力面得粗糙度Ra不得大于12.5∪m;顶紧加工面与板面垂直度的偏差应小于板厚的1%, 且不得大于0.3mm。工地螺栓孔一律采用钻孔, 不得采用冲孔。螺栓孔成正圆柱形, 孔壁表面粗糙度Ra不得大于25∪m, 孔缘无损伤不平, 无刺屑。优先采用数控钻床钻孔。埋弧自动焊、板自动焊焊接部位应引出板, 引板的材质、坡口要与正式零件相同, 引板的长度应在80mm以上。

3钢桁梁拖拉过程

3.1准备工作。完善钢桁梁拼装支架、滑道梁设计及检算资料, 拼装支架C与112#墩连接抗剪的检算, A支架检算, B支架稳定检算等;与铁路局建管处完成拖拉方案研究, 与济南铁路局运管处完成要点施工技术研究;完成与相关设备管理单位的安全配合协议;钢桁梁拼装完成后的验收和复验工作;提前2天进行钢桁梁试拖拉, 及时发现和处理存在的问题和不足。

3.2钢桁梁拖拉施工中存在的问题分析。原定拖拉速度, 实际有效时速达不到, 不可控的工作内容和时间占用比例过大, 理论速度与实际速度相差悬殊, 按Ⅰ级施工进行监控, 无法在有限的时间内完成任务;钢桁梁顶推过程中出现滑块偏斜, 停止拖拉过程纠偏时间不可控制, 纠偏反力座损坏严重, 纠偏问题较突出;滑道梁上不锈钢板有隆起、开焊现象, 滑块个别倾斜;滑道梁上不锈钢板与滑块间采用的四氟乙烯板变形断裂;钢绞线由于受力不均匀, 一根被拉断;对钢桁梁拖拉跨越繁忙干线的营业线施工, 是否一定要按Ⅰ级施工从铁道部、路局要点存在争议。

4 441m连续钢梁拖拉施工措施

4.1钢梁架设临时墩设置。第一孔钢梁跨度120m, 采用满布膺架法施工。即在5#墩与4#墩间设置6个排架墩, 基础采用水泥混凝土扩大基础, 万能杆件组拼成独立的排架墩, 排架顶用工字钢作分配梁。第二孔临时墩L3在3#墩和4#墩间的黄河南岸滩地上, 基桩采用4根Φ120的钻孔灌注桩, 桩长60m;承台为高1.5m、长宽各6.2m的钢筋混凝土结构;墩身用4根Φ800mm、壁厚δ=10mm的钢管作为立柱, 钢管间用型钢连接墩帽采用分配梁形式, 钢梁传来的反力, 通过分配可以均匀的传到4根立柱。

4.2钢梁杆件的运输与存放。钢梁杆件拟选用汽车运输的方式证件办理运输至桥位附近的杆件存放场, 杆件存放需分别种类和拼装顺序, 绘出杆件存放图, 按图上位置堆放在枕木上, 与地面保持10~25cm的距离。

4.3公路大桥钢梁的工地检查与复验及矫形。对杆件因装卸运输而产生的局部变形或缺陷, 可在现场采用冷矫或热矫的方式或冷热矫相结合的方式进行矫正, 冷矫可采用千斤顶或锤击的方式;热矫温度应控制在600~800℃范围内, 并应有测温设备, 一般使用“点加热法”或“线状加热法”。现场不能矫正者应退厂处理。

4.4公路大桥钢梁预拼。主桁弦杆节点预拼:首先将大节点板预拼在弦杆上时, 在打入少量冲钉后, 节点板的悬空部分宜用枕木垛支托, 防止产生错孔现象。下弦节点板可成对地预拼在下弦节点上;上弦节点板为便于桥上安装, 可将其中一块附在弦杆上, 一块附在竖杆上。预栓合的范围是在不妨碍膺架上正式拼装原则下多栓。弦杆预拼时应对拱度图中的伸节点和缩节点作调拱处理。

4.5公路大桥墩顶钢梁的架设和拖拉。左边滑道从第三块垫石右侧开始, (线路前进方向左为左) 直到第一块垫石旁边的公路桥梁钢筋笼处搭设8米左右的公路桥梁滑道, 右边滑到从第五块垫石左侧开始, 直到第七块垫石旁边的公路桥梁钢筋笼处搭设8米左右的公路桥梁滑道。搭设滑道时先在垫石及方木顶面铺设干硬性砂浆找平, 后铺设2cm厚、40cm宽、40cm长的公路桥梁钢板, 相邻钢板用25cm长、2cm宽1cm厚的公路桥梁钢板连接, (如滑道钢板连接平面图) 并用水平尺量测相邻两块钢板的公路桥梁平整度, 若不平整再用干硬性砂浆重新找平, 相邻钢板接缝一定要密贴。钢板铺设完后用水准仪抄平滑道钢板, 若不平整再次用干硬性砂浆找平, 然后在钢板上用墨线标示出垫石中心线。

4.6钢梁架设拖拉的施工要求。遵守施工程序, 掌握质量标准, 做好工艺总结, 优化施工方案。建立管理体系, 落实质量责任, 在准确掌握施工过程中的常见质量通病及防治措施的基础上, 切实抓好桥梁桩基的施工质量管理, 从而以人的工作质量保工序质量, 促进工程质量。做好资料收集, 进行环境监控根据工程项目的环境目标和 (公路桥梁) 指标, 建立对实际环境表现进行测量和 (公路桥梁) 检测的系统, 其中包括对遵循环境法律和 (公路桥梁) 法规的情况进行评价, 还应对测量的结果做出分析, 对于需要纠正和 (公路桥梁) 改进的地方及时采取措施, 为确保质量、安全创造良好条件。

4.7分析及改进。针对钢桁梁拖拉施工中存在的问题, 指挥部高度重视, 邀请大桥局专家组进行会诊, 分析原因并采取措施如下:滑道梁为了减少摩擦系数而铺设的不锈钢板厚未按施工组织设计的厚施工, 因太薄而导致焊接不牢。采取更换滑道梁上的不锈钢板, 保证焊接质量, 同时对横向焊缝打磨平顺, 解决不锈钢板隆起的问题。钢滑块下垫的四氟乙烯板, 前进端未设倒角呈船头坡状, 因而易受阻。采用沉头螺栓与滑块连接;且其前端设倒角呈船头状。441m钢桁梁拼装平台不在同一水平面上, 顶推方向右侧比左侧低20mm, 顶推拖拉时易向右偏移;最初安装的横向限位空心轴承轮强度与刚度不足。制作新的横向限位纠偏反力座, 安装大直径实心滚动导向轮3对。轴承由空心变为实心, 并预留注油孔, 真正实现过程不间断纠偏。连续式千斤顶同步顶推不足, 两侧钢绞线锚固受力不均衡, 易横向偏移。调整千斤顶两侧同步顶推, 更换新的钢绞线, 拖拉前对钢绞线进行预张拉, 使之受力均匀。连续式千斤顶属加工定做产品, 非定型产品, 轻信厂方提供的顶推速度, 未经试验的情况下进行封锁施工计划, 试顶推拖拉时间太迟, 无富裕时间整改, 造成施工计划不能兑现的被动局面。应提前进行试拖拉, 以确定合理的速度。通过试拖拉进行实战演练, 进步加强人员组织, 统一指挥调度, 每个节点滑块由专人负责, 备齐小型施工机具。

结束语

综上所述, 加强对441m连续钢梁拖拉施工的剖析, 能够对钢梁拖拉施工进行把握, 进而能够提出一些好的施工的对策, 如此方可在实践的施工中对问题进行掌控, 提高施工水平。

参考文献

[1]彭乃建, 崔建力.铁路框架桥顶进置换简支梁施工技术[J].铁道建筑技术, 2012, 5.

[2]毛征兵, 王书文.特殊地形条件下大跨度预制T梁架设施工技术[J].交通标准化, 2012, 11.

[3]袁养礼.采用双导梁架设大跨度公路桥梁[J].铁道建筑, 2013, 3.

浅谈钢梁架设施工技术 篇7

关键词：钢梁,架设,施工

随着科学技术的进步, 钢梁架设施工工艺在不断的改进和提高, 其结构也日益新颖, 跨度在向大跨度发展。而钢梁架设的方法也多种多样, 其主要目的是提高速度, 在高难度的施工环境下保证施工质量, 缩短工期并且工艺简单。

1 悬臂拼装法

悬臂安装是在桥位上拼装钢梁时, 不用临时膺架支承, 而是将杆件逐根的依次拼装在平衡梁上或已拼好的部分钢梁上, 形成向桥孔中逐渐增长的悬臂, 直至拼至次一墩 (台) 上。这种施工方法称为全悬臂拼装。

若在桥孔中设置一个或一个以上临时支承进行悬臂拼装时称为半悬臂拼装。用悬臂法安装多孔钢梁时, 第一孔钢梁多用半悬臂法进行安装。

钢梁在悬臂安装过程中, 值得注意的关键问题是:降低钢梁的安装应力;控制伸臂端的挠度;减少悬臂孔的施工荷载;保证钢梁拼装时的稳定性。

2 拖拉法架设钢梁

2.1 半悬臂的纵向拖拉

根据被拖拉桥跨结构杆件的受力情况和结构本身稳定的要求, 在拖拉过程中有时需要在永久性的墩 (台) 之间设置临时性的中间墩架, 以承托被拖拉的桥跨结构。在水流较深, 且水位稳定, 又有浮运没备而搭设中间膺架不便时, 可考虑采中间临时墩架的纵向拖拉。必须指出的是, 船上支点的标高不易控制, 所以要十分注意。

2.2 全悬臂的纵向拖拉

全悬臂的纵向拖拉指在两个永久性墩 (台) 之间不设置任何临时中间支承的纵向拖拉架梁方法。拖拉钢桁梁的滑道可以布置在纵梁下, 也可以布置在主桁下。纵梁中心距通常为2m, 主桁中心对单线梁通常为5.75m。牵引滑轮组根据计算牵引力设置。两副牵引滑车组应选用同样类型的设备, 以便控制两侧牵引前进的速度一致。

3 整孔架设

3.1 用架桥机架梁

与钢筋混凝土梁一样, 用架桥机架梁有既快又省的效果。目前常用的架桥机有胜利型架梁桥机、红旗型窄式架桥机。

3.2 钓鱼法架梁

钓鱼法是通过立在前方墩台上有效高度不小于梁长1/3的扒杆, 用固定于扒杆顶的滑轮组牵引梁的前端 (悬空) 到前方墩台上。梁后端设制动滑轮组控制梁的前进速度。前后每端至少用两台千斤顶顶梁, 以便交替拆除两侧枕木垛。

3.3 整孔架设

钢桥施工除小跨度的钢板梁可用整孔架设外, 大跨度钢梁用整孔架设的例子较少。近年来, 随着起重能力的提高, 国外也曾用浮吊整孔架设重达3500t桥梁的例子。

4 膺架法拼组钢梁

在满布支架上拼组钢梁和在场地上拼组钢梁的技术要求基本一致, 其工序可分为杆件预拼、场地及支架布置、钢梁拼装、钢梁铆合或栓合等几部分。

4.1 杆件预拼

首先应将工厂发送到工地的钢梁的单根杆件和有关的拼接件在场地上预拼, 拼组成吊装单元。

4.2 支架和拼装场地布置

支架最好用万能杆件拼装, 支架基础可用木桩基础。在较密实的地层上, 当施工过程中不受水淹时, 可整平夯实后密铺方木或木枕, 在方木或木枕上固定支架支承梁。支架顶面铺木板, 板面标高应低于支承垫石面, 以便于梁落到支座上。根据钢梁设计位置, 在每个钢梁节点处设木垛。木垛间留有千斤顶的位置, 可供设置千斤顶调整节点的标高。木垛的最上一层用木楔, 以便调整钢梁节点标高。

4.3 钢梁拼装

钢梁拼装用的吊机类型很多, 在支架上和场地上拼装钢梁可用万能杆件组成的龙门吊机, 也可用轨道吊机。钢梁常用的拼装顺序有两种:一种是从梁的一端逐节向另一端拼装;另一种是先从一端拼装下弦桥面系和下平纵联到另一端, 然后再从一端拼装桁架的腹杆、上弦杆、上平联及横联到另一端。

4.4 钢梁栓合

钢梁拼装完毕后应根据精度的要求, 经过复测检查调整后才能进行栓合。钢梁在支架上拼装组合完毕后, 可落梁到支座上。落梁方法可用千斤顶在端横梁下将梁顶起, 逐渐拆除节点下的木垛, 然后落梁到支座上。当落梁高度很小时, 也可逐步将节点下木楔放松, 使钢梁徐徐下落。

支座位置应十分正确, 活动支座的辊轴位置应按安装支座时的温度通过计算确定。对连续梁的支座, 应以带压力表的液压千斤顶量测钢梁自重下的反力值, 与设计值相符合才能安装。必要时应调整支座高度。

5 横移法施工

有些旧桥改建工程, 只需要更换桥跨结构, 此时可采用横移法施工。在采用横移法换梁时, 对于运输繁忙的线路, 如何缩短线路封锁时间, 是极为重要的问题。

横移法施工的要点是:在移梁脚手架上设滚轴滑道, 滚轴滑道上放置用方木制成的大平车。大平车一端用沙袋支垫新梁, 其高度使新梁稍高于支承垫石, 便于新梁就位。另一端搭枕木垛, 枕木垛位置正好在旧梁下面。枕木垛上设置千斤顶, 以备换梁的时候起顶旧梁之用。新梁的桥面事先完全做好, 此外在滑道上作移梁到位的标记, 并在大平车上安放指针, 当指针正对准滑道上的标记时, 表示新梁已正确就位。当一切准备妥当后, 可封锁交通, 起顶旧梁, 用绞车牵引大平车到位, 然后割破砂袋, 新梁即落到支座上, 就可开放通车。采取横移法的主要缺点是辅助结构工程量大, 当孔数较多或桥高水深时, 尤为显著。

6 浮运法施工

浮运施工是在桥位下游侧的岸上将钢梁拼铆 (或栓合) 成整孔后, 利用码头把钢梁滚移到浮船上, 再浮运至预定架设的桥孔上落梁就位。

浮运支承主要由浮船、船上支架、浮船加固桁架以及各种系绳工具组成。浮运一孔钢梁的支承不宜多于两个, 以保证荷载分布明确。如果钢梁较重, 在每一处支承下, 可用两艘或多艘浮船联结使用, 每个支承上设两个支点承托钢梁, 以保证稳定性。浮船可用铁驳船、坚固的木船, 或常备式的浮箱拼组。船上支架通常由拆装式杆件拼成, 其高度应使浮船进大桥孔内时钢梁底面高出支座顶0.2～0.3m。

施工时利用排水和充水调整浮船的标高, 有条件时可利用潮涨潮落的规律完成, 也可在浮船支架顶部设千斤顶, 但在浮运途中应将千斤顶拆除, 以防钢梁翻倒。

浮船在浮运过程中, 船底高出河底应大于40cm, 以防搁浅或接触杂物。浮船承受全部荷载后, 露出水面的船舷高度应大于50cm, 在风力的作用下, 纵、横向倾覆稳定系数庳不小于2, 浮船纵、横向倾角应小于5°, 以保证浮运过程中浮运系统的稳定性。浮船的移动可用锚索、人工或电动绞车绞紧或放松锚索来使浮船前进或横移, 有时也用拖轮以帮靠、顶推或牵引浮船的方式进行。需用的绞车能力或拖轮功率都可根据施工风力和水流阻力由计算决定。

选用和布置锚锭设备是浮运钢梁的一件重要而细致的工作, 所布置的绞车、地垅或锚锭应使浮船前进或横移方便可靠。锚索与水流方向夹角不宜太大, 锚索也不要太松太长, 以免浮船位置难于控制。

浮运前应做好浮运系统的试验工作, 如浮船隔舱的水密性试验, 必须保证不漏水;探测浮运经过的河道, 充分掌握河床情况, 以防浮运时搁浅;其他如锚锭、地垅, 绞车、支座、将军柱等, 在条件许可时, 均需进行强度试验, 并核定压舱水数量及抽水设备的能力。

结语

综上所述, 钢梁架设的施工方法多种多样, 只有根据施工现场的不同情况采取不同的架设方法方可保证施工又好又快的进行, 从而使得桥梁充分发挥其经济和社会效益

参考文献

[1]张引.大跨多跨连续钢梁架设及施工监控研究[J].公路交通技术, 2007-06-25.

变截面悬臂钢梁稳定性分析 篇8

钢结构稳定问题是钢结构设计中最核心最重要的问题之一[1]。现行钢结构设计规范中仅给出了常用的几种截面、约束形式下钢梁的稳定计算方法,在实际工程中为适应建筑美观的需要,经常会碰到一些超出规范范围的稳定计算问题。本文以一实际工程为例,通过有限元方法分析了不同约束边界条件下钢梁的极限稳定承载力,得出一些有益的结论,为工程设计提供参考。

1 计算模型

本文模型源自杭州市地标建筑西湖文化广场钢屋面。此钢梁的特点在于:不规则大开孔、变截面、悬臂大,显然按常规杆系单元计算无法得到科学、合理、经济的设计,本文重点讨论悬臂端的稳定问题。由于GB 50017-2003钢结构设计规范对此种钢梁未给出合适的稳定计算方法[2],只能借助通用有限元软件MARC来分析它的整体稳定。采用4节点Shell单元进行分割划分,模型梁的一端和中部采用固定铰支座,另一端为外伸悬臂梁,悬臂端有一钢箱梁连接各榀钢梁,计算时悬臂端考虑三种约束条件:Z方向的位移和绕X轴的转动约束、绕X轴的转动约束和自由悬臂梁。有限元模型考虑了材料非线性和几何非线性,材料应力—应变关系简化为理想弹塑性,服从Von Mises屈服准则。材料为各向同性,弹性模量取2.06×105 MPa,泊松比为0.3,屈服强度为235 MPa。

2 钢梁特征值屈曲分析

线性屈曲分析方法也称为弹性特征值屈曲分析,用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度,等同于弹性屈曲分析方法,由于初始缺陷的影响,很多实际结构的屈曲行为不是线弹性的,所以特征值分析得到的结构稳定承载力偏不安全,只能作为稳定承载力的上限,对结构稳定承载力有一个大概的估计,线性屈曲分析通常不直接应用于实际的工程分析中,是提供结构最可能失稳的模态,以便于进一步进行非线性屈曲分析[3]。

线性屈曲分析的特征值公式为:

其中,[K]为线弹性刚度矩阵;[S]为几何刚度矩阵;[Χ]为位移特征矢量;λ为特征值。特征值表示给定载荷的比例因子,如果给定载荷是单位载荷,则特征值表示屈曲荷载。在钢梁上翼缘作用0.035 MPa的面荷载(相当于11.67 kN/m的设计线荷载),考虑三种不同悬臂端约束,一阶特征值屈曲形态结果见图1～图3。

由图1～图3可以看出,在不同约束情况下,钢梁的失稳模式是不一样的。而实际工程中的钢梁约束应介于端部自由和端部Z向全截面约束之间。

3 钢梁的非线性屈曲分析

悬臂梁的初始缺陷按第一阶屈曲模态施加,采用弧长法进行荷载—位移平衡路径的跟踪分析,同时考虑几何非线性和材料的非线性[5]。研究悬臂梁一阶失稳模态下平面外位移最大点的荷载—位移曲线来分析结构的整体稳定性,不同约束情况下的应力分布变形图和荷载位移曲线见图4～图6。

此外为考察檩条约束受拉侧(悬臂端上翼缘)情况下,钢梁的极限承载力变化,对钢梁也做了非线性分析,由分析结果可知,在本算例中,随着悬臂端约束的加强,钢梁的极限承载力得到提高;端部全截面Z向位移约束时,极限承载力约为端部无约束时的1.7倍,考虑檩条作用下更是达到2倍。

4 结语

对本算例的变截面大悬臂钢梁,采用MARC通用有限元软件,计算了合乎工程实际的悬臂端三种不同约束情况下的极限承载力。结果表明,不同的端部约束条件对钢梁的极限承载力影响明显,同时也证明了在设计荷载作用下钢梁的稳定性。

参考文献

[1]陈翼.钢结构稳定理论及应用[M].北京:科学技术文献出版社,2006.

[2]GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].

[3]郎婷,赵滇生.蜂窝钢梁的强度和刚度研究[J].浙江工业大学学报,2005,33(5):538-543.

[4]刘辉,孙一挥.浅谈变截面连续梁设计中应注意的问题[J].山西建筑,2008,34(32):83-84.