張明亮，劉 維，曾治國(guó)

(湖南省第二工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410015)

1 工程概況

某電廠煤場(chǎng)封閉改造工程，采用預(yù)應(yīng)力拉索管桁架結(jié)構(gòu)，7榀設(shè)置平衡鋼索，桁架跨度185m、長(zhǎng)度254m。整體結(jié)構(gòu)模型由9榀主桁架和15道次桁架組成，主桁架為不對(duì)稱四邊形立體桁架，桁架頂標(biāo)高為51.779m，支座間距4，27m，支座底標(biāo)高為2.500m。桁架結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 桁架結(jié)構(gòu)布置

2 施工方案

制訂鋼結(jié)構(gòu)施工方案時(shí)需考慮結(jié)構(gòu)以下特點(diǎn)：①單榀主桁架跨度大、構(gòu)件長(zhǎng)、斷面大，對(duì)施工質(zhì)量要求高；②各榀屋架就位高度與傾斜角度不完全相同，安裝措施不能全重復(fù)利用；③主桁架為不對(duì)稱四邊形立體桁架；④鋼桁架體形龐大，需在起吊范圍內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

考慮以上工程特點(diǎn)、技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)性等因素，對(duì)2～5號(hào)主桁架采用累積滑移施工方案，其余桁架均采用原位分段安裝。施工總平面布置如圖2所示。

圖2 施工總平面布置

3 設(shè)備選型

1)起重設(shè)備 3臺(tái)25t汽車式起重機(jī)負(fù)責(zé)鋼桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸貨、倒運(yùn)和地面拼裝，200，280t履帶式起重機(jī)負(fù)責(zé)管桁架吊裝施工。

2)滑移頂推設(shè)備 8臺(tái)YS-PJ-100型液壓頂推器采用YS-PP-15型液壓泵源系統(tǒng)、YS-CS-01型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

4 施工工藝

圖3 滑移軌道及滑移頂推點(diǎn)位置示意

2)第2步 將主桁架分為A，B，C，D 4個(gè)施工段分別在地面完成拼裝。

4)第4步 分別利用1臺(tái)200t履帶式起重機(jī)將2號(hào)桁架A，D段吊至設(shè)計(jì)位置，一端支承在滑移軌道上，另一端支承在臨時(shí)支架上。

5)第5步 先利用1臺(tái)200t及1臺(tái)280t履帶式起重機(jī)將2號(hào)桁架B段吊裝至設(shè)計(jì)位置，一端與A段連接，另一端支承在臨時(shí)支架上，采用同樣方法將C段吊裝至設(shè)計(jì)位置，一端與D段連接，另一端與C段連接并完成2號(hào)桁架拉索安裝。

6)第6步 安裝3號(hào)桁架A，D段及相應(yīng)的次桁架，然后安裝3號(hào)桁架B，C段及拉索。

7)第7步 安裝2，3號(hào)桁架間次桁架，并將拉索一端初張拉至30%張拉力，另一端將拉索拉至100%張拉力，安裝檁條、馬道等構(gòu)件。然后將2，3號(hào)桁架滑移至⑦，⑧軸線。

8)第8步 按上述步驟依次完成4～6號(hào)桁架、拉索、檁條及馬道等構(gòu)件安裝和滑移。然后將支撐架移動(dòng)至～軸，安裝8號(hào)桁架、拉索、檁條及馬道等構(gòu)件。

9)第9步 安裝1，9號(hào)山墻桁架、檁條及馬道等。

5 施工驗(yàn)算

5.1 起重設(shè)備驗(yàn)算

工程吊裝最大起重為64t，所需起吊高度為30.6m，采用1臺(tái)280t履帶式起重機(jī)起吊，主臂50m，副臂21m，不存在扛臂問題，起吊高度滿足要求，最大負(fù)載率為64/81.7=78.3%<80%，滿足要求。

5.2 管桁架吊裝驗(yàn)算

利用MIDAS有限元模擬軟件建立結(jié)構(gòu)模型，以最大3號(hào)桁架B，C段為例，考慮1.4倍動(dòng)力系數(shù)，計(jì)算結(jié)果如圖4所示，可知應(yīng)力比0.799<1，滿足要求。

圖4 3號(hào)管桁架B，C段吊裝驗(yàn)算結(jié)果

5.3 吊裝鋼絲繩計(jì)算

僅對(duì)構(gòu)件吊索進(jìn)行驗(yàn)算，不包括起重機(jī)自身吊索。最大桁架吊裝重約70t，采用8點(diǎn)綁扎起吊，鋼絲繩間夾角α取60°，則每根鋼絲繩所受拉力為：

ΣS0=PK/b=700×8/

(8×cos30°×0.82)=985.7kN

(1)

式中：P為桁架段總重,取700kN；K為鋼絲繩使用安全系數(shù)，取6；b為鋼絲繩間荷載不均勻系數(shù)，取0.82。

根據(jù)GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》選擇6×37M類FC纖維芯鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度為1 770MPa，直徑為44mm，最小破斷拉力1 010kN>985.7kN，滿足吊裝安全要求。

5.4 支撐驗(yàn)算

1)支撐地基承載力驗(yàn)算

支撐架分為H形塔式起重機(jī)(見圖5a)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐架和T形支撐架(見圖5b)，地基承載力按120kPa進(jìn)行計(jì)算。H形支撐架地基承載力為3m×3m×120kPa=1 080kN≥900kN，T形支撐架地基承載力為2×2m×2m×120kPa=960kN≥800kN，地基承載力均滿足要求。

圖5 塔式起重機(jī)形式

2)支撐架驗(yàn)算

T形和H形支撐架均按最不利工況驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果如圖6所示。各構(gòu)件應(yīng)力比均<1.0，滿足結(jié)構(gòu)安全性要求。

圖6 支撐架驗(yàn)算結(jié)果

3)支撐架纜風(fēng)繩驗(yàn)算

按最不利工況計(jì)算，最大拉力值為65kN，安全系數(shù)選用3.5，不均勻系數(shù)為0.82，則每根鋼絲繩實(shí)際所受拉力為65kN×3.5/0.82=277.4kN。根據(jù)GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》選擇6×37M類FC纖維芯鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度為1 770MPa， 直徑為24mm最小破斷拉力301kN>277.4kN，滿足吊裝安全性要求。

5.5 滑移梁驗(yàn)算

滑移梁按雙支座1 200kN水平力進(jìn)行驗(yàn)算，組合工況為1.0D+1.3L，計(jì)算結(jié)果如圖7所示，可知應(yīng)力比為0.959<1，位移為56.492mm

圖7 滑移梁驗(yàn)算云圖

5.6 施工過程仿真計(jì)算

1)計(jì)算說明

利用MIDAS軟件，按圖紙建立計(jì)算模型，構(gòu)件規(guī)格、邊界條件和圖紙保持一致，并考慮1.1倍系數(shù)，對(duì)整個(gè)桁架安裝過程進(jìn)行仿真模擬計(jì)算。受篇幅所限，選取部分主要施工階段計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。

2)計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果如圖8所示。由圖8可知：

圖8 計(jì)算結(jié)果(單位：mm)

1)桁架進(jìn)行拉索張拉時(shí)，原桁架B，C段最大位移值明顯減小，A，D段位移增大，即拉索因其自身內(nèi)力平衡，可有效減小下部受力構(gòu)件水平推力，充分發(fā)揮材料性能。因此，拉索對(duì)保證大跨度管桁架穩(wěn)定性有關(guān)鍵性作用。在施工中應(yīng)控制好拉索張拉施工，確保拉索與鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到共同受力設(shè)計(jì)狀態(tài)。

2)桁架滑移施工時(shí)，位移發(fā)生明顯增大，跨中位置尤為明顯。因此，在實(shí)際滑移施工中，應(yīng)著重對(duì)軌道水平支撐、桁架跨中位置位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3)隨著施工推進(jìn)，施工長(zhǎng)度逐步增加，桁架位移也隨之增大，最大幅度為77.62mm，但仍處于安全變形范圍內(nèi)。因此，采用原位安裝與累計(jì)滑移施工相結(jié)合的方法可行。

6 結(jié)語(yǔ)

某電廠煤場(chǎng)封閉改造工程具有超大跨度、高質(zhì)量和不對(duì)稱等特點(diǎn)。采用原位安裝和累計(jì)滑移施工相結(jié)合方法，確保了實(shí)際施工安全。