CN104929373B - 大跨度方钢管桁架及其累积滑移施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大跨度方钢管桁架及其累积滑移的施工方法，大跨度方钢管桁架，包括两根上弦杆和两根下弦杆，上弦杆和下弦杆相互平行，其中任意一根上弦杆与两根下弦杆不共面，上弦杆通过多根斜腹杆与下弦杆相互连接，上弦杆与上弦杆之间、下弦杆与下弦杆之间均通过多根支撑杆相互连接，上弦杆的两端设有支撑座，支撑座垂直于上弦杆。本发明的大跨度方钢管桁架，在桁架上弦杆的两端设有支撑座，由于桁架的承力点设在桁架的上部(上弦杆)，可以降低桁架施工后的整体高度，减小了桁架受施工空间限制的影响，此外，桁架的受力点降落在支撑座上，在进行滑移时，桁架受到顶推设备施加的作用力，而使桁架受力变形，影响桁架的整体结构。

Description

大跨度方钢管桁架及其累积滑移施工方法

技术领域

本发明涉及一种大跨度方钢管桁架，此外，还涉及一种大跨度方钢管桁架的累积滑移施工方法。

背景技术

近年来钢管桁架在工业级民用建筑中的应用日益广泛，同时，在海洋工程、桥梁工程中也得到了广泛应用，随着钢管桁架的日益广泛使用，钢管桁架的安装跨度也不断增大，安装高度也不断增加。此外，钢管桁架具有结构重量轻，承载力强的特点，可满足大跨度需求，钢管桁架施工后，钢管桁架组成构件一般只承受拉力或者压力；现有的一些大跨度钢管桁架施工过程中，一般是以桁架的下部构件(下弦杆)作为桁架的整体承重点，但是，施工完成后处于对安装空间的限制，而桁架本身的体积一般都过于庞大，这样可能会人为的会导致建筑顶棚高度过高，影响棚顶的整体结构的紧凑性和稳定性；此外，桁架本身重量较重，因此，对桁架自身的承重点的结构强度要求较高。

传统桁架安装一般采用脚手架搭设支撑架安装的方法，搭设脚手架和支撑架需要使用大量的钢管及扣件等来在施工过程中作为周转，并且搭设脚手架及支撑架需要花费大量的时间、人力和施工场地，这样会对后续施工影响较大，造成施工成本过大，因此，在施工工艺日新月异的新形势下，大跨度钢管桁架工程采用传统的吊装方法已不能满足安装需要。

发明内容

本发明提供了一种大跨度方钢管桁架及其累积滑移施工方法，以解决上述问题中的至少一个。

大跨度方钢管桁架，包括两根上弦杆和两根下弦杆，上弦杆和下弦杆相互平行，其中任意一根上弦杆与两根下弦杆不共面，上弦杆通过多根斜腹杆与下弦杆相互连接，上弦杆与上弦杆之间通过多根支撑杆相互连接，下弦杆与下弦杆之间通过多根支撑杆相互连接，上弦杆的两端设有支撑座。

本发明的大跨度方钢管桁架，在桁架上弦杆的两端设有支撑座，由于桁架的承力点设在桁架的上部(上弦杆的两端)，因此，可以降低桁架施工后的整体高度，减小了桁架受施工空间限制的影响，此外，桁架的受力点降落在支撑座上，在进行滑移时，桁架受到顶推设备施加的作用力，而使桁架受力变形，影响桁架的整体结构。

在一些实施方式中，相邻的两根斜腹杆与上弦杆或下弦杆共同组成封闭的三角形。由此，可使得桁架的整体结构更加稳定。

在一些实施方式中，多根支撑杆相互平行。由此，可使得桁架的整体结构更加紧凑。

在一些实施方式中，支撑座包括两根相互平行的支撑杆，其中一根支撑杆的一端垂直的连接在上弦杆上，另一端悬空，另一根支撑杆的一端垂直连接在另一根上弦杆上，另一端悬空，两根支撑杆的悬空端均链接有水平支撑板。

在一些实施方式中，水平支撑板上设有多个螺栓连接通孔，水平支撑板上还设有滑移轨道挡板，滑移轨道挡板相对设置形成截面呈“八”字的轨道槽。由此，在桁架进行滑移时，“八”字的轨道槽可以具有自动对中矫正滑移方向的作用，减小了桁架滑移时，滑移轨道两端的滑移误差。

在一些实施方式中，支撑杆一侧设有顶推耳板，顶推耳板成对设置且相互平行，顶推耳板上设有铰接孔。由此，在桁架进行顶推滑移时，可通过顶推耳板来连接滑移顶推设备。

大跨度方钢管桁架的累积滑移施工方法，包括以下步骤：

(1)、将两榀桁架在地面组装成单组桁架后，采用双机台吊的方式将单组桁架吊装到滑移轨道上，使得第一组单组桁架两端的支撑座落在滑移轨道上，并保证支撑座的位置与滑移轨道的端面留有足够的空间来容纳滑移顶推设备；

(2)、将滑移顶推设备固定在滑移轨道上，并将滑移顶推设备的液压油缸连接在第一组单组桁架的支撑座上，同时开启第一组单组桁架两端的滑移顶推设备，将第一组单组桁架滑移一个轴距；

(3)、吊装第二组单组桁架至滑移轨道上，将第一组单组桁架和第二组单组桁架的相邻的上弦杆采用次构件以焊接的方式连接，使得第一组单组桁架和第二组单组桁架形成一个整体，启动滑移顶推设备将第一组单组桁架和第二组单组桁架同时滑移一个轴距；

(4)、重复步骤(3)的工序，直至最后一组单组桁架连接完成后，采用液压千斤顶将滑移完成的桁架组整体抬升，使得桁架组离开滑移轨道，将滑移轨道拆除；

(5)、将液压千斤顶统一卸载，液压千斤顶的每次卸载的高度应保持一致，直至桁架组的整体重量加载在混凝土支座上为止。

本发明采用的大跨度方钢管桁架采用累积滑移的施工方法，在施工过程中不需要搭设脚手架和支撑架，因此，可以避免使用大量的钢管及扣件等来在施工过程中作为周转而在施工周期、财力及施工场地上造成的浪费，达到了节约施工成本的目的。

在一些实施方式中，在步骤(2)、(3)中，单组桁架滑移的速度不超过5m/s，滑移轨道两端的滑移偏差不超过30mm，滑移顶推设备完成一个行程的滑移后，需检查单组桁架两端的滑移距离是否一致。由此，可以将滑移速度控制在5m/s以内，可以防止单组桁架在滑移过程中造成攒动，可以确保桁架滑移的安全性，滑移轨道两端的滑移偏差不超过30mm，可以保证单组桁架两端的滑移速率的一致性，可以确保单组桁架滑移的平稳性。

在一些实施方式中，步骤(2)、(3)中，滑移顶推设备移动至留有预埋螺栓的混凝土支座的位置时，保持液压顶推设备的液压油缸处于伸长状态，将液压油缸从滑移顶推设备上拆下，并使液压油缸收缩，在液压油缸自由端位置相当的轨道两侧焊接固定装置，将液压油缸自由端与固定装置连接，开始滑移。由此，可以解决滑移顶推设备在经过预埋螺栓时，受到预埋螺栓的干扰，使得滑移顶推设备不能正常的通过留有预埋螺栓位置的滑移轨道。

在一些实施方式中，步骤(5)之后还包括将桁架的下弦杆拆除的步骤。由此，将滑移完成后的桁架组的下弦杆拆除，可以减轻桁架组的整体重量，从而减轻了桁架组受力点的承重负担。

附图说明

图1为本发明一实施例的大跨度方钢管桁架的结构示意图；

图2为图1所示大跨度方钢管桁架A-A截面示意图；

图3为图1所示大跨度方钢管桁架B局部放大图；

图4为图1所示大跨度方钢管桁架与滑移轨道配合结构示意图；

图5为图1所示大跨度方钢管桁架滑移轨道挡板与水平支撑板连接结构示意图；

图6双机台吊吊装单组桁架的示意图；

图7为滑移顶推设备、滑移轨道及单组桁架的连接结构示意图；

图8为采用液压千斤顶将桁架组整体抬升时液压千斤顶与桁架组的连接结构示意图；

图9为滑移完成拆除滑移轨道后桁架组与混凝土梁的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1至图5示意性的显示了本发明一实施例的大跨度方钢管桁架。

如图1及图2所示，大跨度方钢管桁架包括两根上弦杆1、两根下弦杆2，两根上弦杆1与两根下弦杆2均相互平行，并且任意一根上弦杆1与两根下弦杆2不共面，上弦杆1与上弦杆1之间或下弦杆2与下弦杆2之间均通过多根支撑杆4相互连接，相邻的支撑杆4相互平行，上弦杆1的两端设有支撑座5，支撑座5垂直于上弦杆1，上弦杆1与下弦杆2通过多根斜腹杆3相互连接，相邻的斜腹杆3与上弦杆1共同组成封闭的三角，或者，相邻的斜腹杆3与下弦杆2共同组成封闭的三角形。

如图1及图2所示，本实施例中，支撑杆4与斜腹杆3沿桁架的端面投影共同组成一个长方形结构，上弦杆1与下弦杆2的投影分别位于该长方形的四个拐角处。在其它实施例中，支撑杆4与斜腹杆3沿桁架的端面投影也可以是梯形或平行四边形，上弦杆1与下弦杆2的投影也分别位于该梯形或平行四边形的四个拐角处。

如图3和图5所示，支撑座5分别设在桁架的两端，支撑座5包括两根竖直支撑杆51，其中一根竖直支撑杆51的一端焊接固定在上弦杆1上，另一端悬空，该竖直支撑杆51与上弦杆1相互垂直，另一根竖直支撑杆51的一端焊接固定在另一根上弦杆1上，另一端悬空，支撑杆51的悬空端焊接有水平支撑板52，水平支撑板52上设有多个螺纹连接通孔(未图示)，水平支撑板52的下端面固定连接有滑移轨道挡板55，滑移轨道挡板55沿水平支撑板52相对设置，并沿水平支撑板52的端面投影呈“八”字形。在其它实施例中，水平支撑板52的下端面还可设有连接板53，连接板53通过螺纹连接的方式与水平支撑板52固定连接，滑移轨道挡板52则设在连接板53的下端面上。

如图3和图4所示，竖直支撑杆51的侧面焊接有顶推耳板54，顶推耳板54相对设置且相互平行，在顶推耳板相对应的位置设有铰接孔(未图示)，通过该铰接孔可与顶推设备的液压油缸相连接；桁架通过支撑座5整体架设在滑移轨道7上，滑移轨道7则铺设在混凝土支座8上，此时，桁架的整体重量通过两侧的支撑座5加载在滑移轨道7上。

本发明的大跨度方管桁架在施工时，采用累积滑移的方法，具体步骤如下：首先，在地面完成单组桁架的组装焊接工作，本方法中所提到的单组桁架为前述所描述的大跨度方管桁架，单组桁架一般由两个单品桁架组装而成，单组桁架组装完成后，进行第一组单组桁架的吊装，如图6所示，利用双机台吊将单组桁架200吊装到滑移轨道上，在双机台吊的过程中，出于对单组桁架200跨度会大于两台吊车100直线距离的考虑，应当将吊车100相互错位，在正式吊装前，先将单组桁架200调离底面500mm，作为试吊装，以确定单组桁架200的起吊点，待试吊装运行平稳后，进行正式吊装，在吊装的过程中，需要避开已经施工完毕的混凝土斜柱，同时，避免单组桁架200碰撞到吊车100的大臂，当单组桁架200即将吊落至滑移轨道上时，应事先将单组桁架的落点位置标注在滑移轨道及混凝土梁上，以便于单组桁架200两端的支撑座能够顺利地降落在落点位置上，完成第一组单组桁架200的吊装。

此外，在单组桁架落点位置的选择上应当保证滑移轨道与单组桁架之间留有足够的空间来设置顶推设备，一般情况下，单组桁架的在滑移轨道上的落点位置距离滑移轨道的长度不小于2.5m。

当第一组单组桁架吊装至滑移轨道的落点位置上后，开始对第一组单组桁架进行顶推滑移，在滑移之前，应当在铺设滑移轨道的混凝土梁上设置尺寸标码，并保证尺寸标码清晰可见，以方便监测人员实时了解单组桁架的滑移速度和滑移距离，接着，安装滑移顶推设备，如图7所示，将滑移顶推设备9的固定装置92固定在滑移轨道10上，使得固定装置92与滑移轨道10相对静止，将滑移顶推设备9的液压油缸91连接至单组桁架的支撑座5的顶推耳板54上，此时应当保证液压油缸91处于收缩状态，连接完成后，调试滑移顶推设备9是否可以正常运行，调试完毕后开始滑移，由于单组桁架两端的滑移顶推设备9是同时对单组桁架进行滑移的，滑移速率应当控制在5m/s以内，以保证单组桁架在滑移过程中不会产生跳动，滑移轨道两侧的滑移距离偏差不得大于30mm，以避免单组桁架的支撑座的滑移轨道挡板脱离滑移轨道，使得支撑座偏离滑移轨道。

当滑移顶推设备9的液压油缸91滑移完成一个行程时，检测人员应当对单组桁架两端的滑移距离进行检测，判断单组桁架两端的滑移距离是否一致，依次类推，滑移顶推设备9每完成一个行程的滑移，都需要对单组桁架两端的滑移距离进行检测及核对，单组桁架两端的滑移顶推设备保持一致的滑移速率。

如图7所示，当滑移顶推设备9滑移至混凝土支座上的预埋螺栓11的位置时，受到预埋螺栓11的干涉，滑移顶推设备9的固定装置92将不能顺利地从预埋螺栓11上通过，此时，应当将滑移顶推设备9的固定装置92拆除，只保留液压油缸91与单组桁架的支撑座5的顶推耳板54保持连接，将液压油缸91恢复至收缩状态，以液压油缸91另一端相对应的滑移轨道上的位置作为固定点，在该固定点位置上焊接临时钢板(未图示)以代替滑移顶推设备9的固定装置92，将液压油缸91连接至临时钢板上，完成一个行程的滑移后，将液压油缸91与临时钢板脱离，然后将液压油缸91退回，此时滑移顶推设备9的位置已经远离预埋螺栓11，因此，可以重新将固定装置92与液压油缸91连接。

当第一组单组桁架滑移完成一个轴距(本实施例中，轴距为11m)时，开始进行第二组单组桁架的组装和吊装，第二组单组桁架的组装和吊装的方法与第一组单组桁架的组装和吊装方法相似。

第二组单组桁架吊装至滑移轨道上后，将第一组单组桁架和第二组单组桁架的上弦杆采用方案管以焊接的方式固定连接起来，同时，采用高强度螺栓将次构件连接至两组单组桁架的上弦杆之间，连接完成后，采用滑移顶推设备9同时将两组单组桁架同时滑移一个轴距，后续的单组桁架依次重复上述步骤，直至最后一组单组桁架滑移完成，形成一个完整的桁架组结构。

如图8所示，在桁架组的每个单组桁架的支撑座的竖直支撑杆51之间焊接临时钢梁13，液压千斤顶14介于混凝土支座8与临时钢梁13之间，液压千斤顶14向外推出时，桁架组的整体重量将加载在临时钢梁13上，以此，液压千斤顶将桁架组整体抬升，使得桁架组的支撑座远离滑移轨道7，以便于将滑移轨道7从混凝土支座8上拆除。

当滑移轨道7从混泥土支座8上拆除完毕后，将液压千斤顶14统一卸载，液压千斤顶的每次卸载的高度应保持一致，以确保桁架组的受力均衡，直至桁架组的支撑座降落到混凝土支座8上，接着将液压千斤顶14移除，如图9所示，此时，支撑座5的水平支撑板上的螺栓连接通孔应当与混凝土斜柱12上的混凝土支座8上的预埋螺栓11相配合，采用螺母将水平支撑板与预埋螺栓紧固。

上述紧固工作完成后，将桁架组的下弦杆及临时钢梁拆除，由于桁架组的下弦杆与斜腹杆之间采用焊接的方式固定连接，以保证单组桁架在吊装和滑移时的结构强度，因此，采用分段切割的方式将斜腹杆逐段拆除，并保留斜腹杆与下弦杆连接点间的材料不被切割掉，以保证斜腹杆与斜腹杆之间的连接强度。

以下为大跨度放管桁架采用累积滑移的施工方法与采用搭设钢管脚手架做施工平台并高空组装方法相比较时，在经济效益上的优势：

传统方法采用搭设架体支撑施工：

脚手架钢管、扣件租赁费：1000吨×3.2元×45天+220000个×0.008元×45天＝22.32万元

脚手架搭设及拆除人工费：30人×30天×100元＝7.2万元

机械设备等费用：8万元×5+3万元×20天100万元

滑移施工:

操作架搭设费用:140吨×3.2元×30天+30000×0.008元×30天＝2.0640万元

钢管折旧费:3000元×2吨＝0.6万元

机械台班费：6台×3万元＝18万元

滑移费用：15万元+5万元＝20万元

节约资金:传统方法采用搭设架体支撑-钢管临时支撑＝100+22.32+7.2-0.6-18-20-2.1＝88.82万元

由以上比较可以看出，大跨度放管桁架采用累积滑移的施工方法相较于采用搭设钢管脚手架做施工平台并高空组装方法，具有比较明显的经济效益优势。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.大跨度方钢管桁架，其特征在于，包括两根上弦杆(1)和两根下弦杆(2)，所述上弦杆(1)和下弦杆(2)相互平行，其中任意一根上弦杆(1)与两根下弦杆(2)不共面，上弦杆(1)通过多根斜腹杆(3)与下弦杆(2)相互连接，上弦杆(1)与上弦杆(1)之间通过多根水平支撑杆(4)相互连接，下弦杆(2)与下弦杆(2)之间通过多根水平支撑杆(4)相互连接，所述上弦杆(1)的两端均设有支撑座(5)；所述支撑座(5)包括两根相互平行的竖直支撑杆(51)，其中一根竖直支撑杆(51)的一端垂直的连接在上弦杆(1)上，另一端悬空，另一根竖直支撑杆(51)的一端垂直连接在另一根上弦杆(1)上，另一端悬空，两根竖直支撑杆(51)的悬空端均连接有水平支撑板(52)，所述水平支撑板(52)上设有多个螺栓连接通孔，所述水平支撑板(52)上还设有滑移轨道挡板(55)，所述滑移轨道挡板(55)相对设置形成截面呈“八”字的轨道槽，所述支撑杆一侧设有顶推耳板(54)，所述顶推耳板(54)成对设置且相互平行，所述顶推耳板(54)上设有铰接孔。

2.根据权利要求1所述的大跨度方钢管桁架，其特征在于，相邻的两根斜腹杆(3)与上弦杆(1)或下弦杆(2)共同组成封闭的三角形。

3.根据权利要求2所述的大跨度方钢管桁架，其特征在于，所述多根水平支撑杆(4)相互平行。

4.利用权利要求1～3中任意一项所述的大跨度方钢管桁架的大跨度方钢管桁架的累积滑移施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将两榀桁架在地面组装成单组桁架后，采用双机台吊的方式将单组桁架吊装到滑移轨道上，使得第一组单组桁架两端的支撑座落在滑移轨道上，并保证支撑座的位置与滑移轨道的端面留有足够的空间来容纳滑移顶推设备；

(2)、将顶推设备固定在滑移轨道上，并将顶推设备的液压油缸连接在第一组单组桁架的支撑座上，同时开启第一组单组桁架两端的滑移顶推设备将第一组单组桁架滑移一个轴距；

(3)、吊装第二组单组桁架至滑移轨道上，将第一组单组桁架和第二组单组桁架的相邻的上弦杆采用次构件以焊接的方式连接，使得第一组单组桁架和第二组单组桁架形成一个整体，启动滑移顶推设备将第一组单组桁架和第二组单组桁架同时滑移一个轴距；

(4)、重复步骤(3)的工序，直至最后一组单组桁架连接完成后，采用液压千斤顶将滑移完成的桁架组整体抬升，使得桁架组离开滑移轨道，将滑移轨道拆除；

(5)、将液压千斤顶统一卸载，液压千斤顶的每次卸载的高度应保持一致，直至桁架组的整体重量加载在混凝土支座上为止。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)、(3)中，单组桁架的滑移速度不超过5m/s，滑移轨道两侧的滑移偏差不超过30mm，滑移顶推设备完成一个行程的滑移后，需检查单组桁架两端的滑移距离是否一致。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)、(3)中，滑移顶推设备移动至混凝土支座留有预埋螺栓的混凝土支座位置时，保持滑移顶推设备的液压油缸处于伸长状态，将液压油缸从滑移顶推设备上拆下，并使液压油缸收缩，在液压油缸自由端位置相当的轨道两侧焊接固定装置，将液压油缸自由端与固定装置连接，开始滑移。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)之后还包括将桁架组的下弦杆拆除的步骤。