1、云南驰宏锌锗股份有限公司矿冶研究院云南曲靖；2、云南省铅锌资源综合利用企业重点实验室云南曲靖；3、云南省铅冶金工程技术研究中心云南曲靖；4、云南省企业技术中心655011
摘要：钢结构具有质量轻，造价低，施工周期短，施工环境污染少，抗震性能好，可回收利用等显著优点被广泛应用于实际工程。与此同时，钢结构建筑出现的质量问题也随之增多。许多钢结构建筑往往在设计、制造和施工等环节达不到钢结构设计和施工的相关技术标准的要求，不能保证结构的安全性、适用性和耐久性。因此，加固和改造工作日益受到重视。如何在保证结构安全性、适用性和耐久性的同时，降低加固施工成本、提高施工效率等成为业界不断追求和探索的目标。
关键词：大跨度钢桁架梁；焊接拼接；节点加固设计；监测
1工程概况
该工程位于某公司厂区技改项目新增室外管桥架，管桥架共350余米。由于本项目属于厂区技改项目，厂区道路、厂房等受现场场地限制，桁架跨度数目较多；为了不影响公司正常生产、工期紧张的诸多因素，所以该项目采用全钢桁架结构，并在现场制作安装；
部分桁架布置见下图
2.1大跨度钢桁架安装方法选择
2.1安装方法比较
大跨度钢桁架的安装应根据现场场地条件、桁架结构情况等选择合理经济的安装方法。目前大跨度桁架结构体系的安装方法主要有如下几种：1）高空散装法：需要搭设满堂支撑胎架，将小拼单元或散件在高空进行总拼。该方法对起重设备要求低，但需要搭设大量支撑体系，工期长，对场地要求高。2）分段拼装法：根据起重机负荷能力和桁架结构特点将桁架分成若干段，吊至安装位置进行高空拼装。各分段桁架需自成体系，有足够的强度和刚度，在地面进行焊接、拼装，桁架分段处一般设置支撑胎架辅助安装。该方法可以节省高空作业时间，支撑胎架也大量减少。3）高空滑移法：需要搭设拼装平台及滑轨，分单元在拼装平台上拼装，滑移至设计位置，最后各单元拼装成一个整体。该方法允许下部土建平行施工，节省工期，不需大型吊装设备。4）单元或整体提升法：利用提升装置将在地面拼装的结构沿着垂直轨道逐步提升至设计位置进行安装。该方法不需要大型吊装设备，提升构件需有很好的刚度，下部空间无阻挡。5）整体吊装法：将整体构件在地面拼装好，利用大型吊装设备吊至设计位置进行安装。该方法对起吊设备要求高，必须对吊点个数、位置、钢丝绳强度等进行计算和校核。
2.2安装方法选择
网架吊装方法对保证网架质量、施工进度、施工安全及经济性是十分重要的,经过对整体吊装、高空拼装、滑移、分条分块等多个方案的对比选择,整体吊装具有施工速度快、杆件内力均衡、应力应变小等多项优势。该工程选择倒链整体吊装法。
3分段吊装关键施工技术
3.1主要的工艺方案
我们在进行大跨度钢箱梁的焊接变形控制时，还需要根据实际的需要进行批量的控制与管理，具体来说，就是要在施工与管理的过程中采用以单元件为中间产品来进行必要的托盘管理，在管理的过程中采用先进技术来有效的组织批量生产，并在此基础上按工序来相应的工作人员、设备以及作业对象，包括工艺方案以及场地都需要在这样一种基础上来进行确定。下文中就多个方面来对这样一些具体的问题予以说明和分析；一是在双钢梁的制造过程中采用单元件的分段制造、预制装制造以及工地的拼装制造，这样一种施工工艺方案是后续所有工作进行的大前提和基础；二是在零件下料的时候保证采用补偿料下料的工艺方案；三是保证在施工的过程中板的单元件在专用的平胎架上进行制造；四是钢梁在制造的过程中采用分段单节以腹板为基准卧装的制造工艺方案，在此过程中，带下悬梁钢梁的胎架控制线性与加放预拱以后设计线性保持一致，这样就能够保证在后续的施工中钢柱钢梁的胎架控制线性与设计线性保持绝对的一致；五是在施工的过程中尽量保证钢梁的预拼装采用分段匹配技术正装预拼装工艺方案来进行，檩条装焊是直接贯穿整个钢梁的，因此应当保证其在焊接的过程中与钢梁的预拼装保持在同一个胎架上完成，带下的悬梁钢梁预拼装纵向控制线性则需要与加放预拱值设计线性保持一致；六是在板对接缝的位置处应当衬垫药芯焊丝，并采用二氧化碳气体进行保护焊打底，采用埋弧自动焊技术与盖面焊接技术的组合应用。
3.2临时支撑胎架的设置
吊装前桁架分段处设置格构式支撑胎架，支撑胎架需进行计算复核。对于大跨桁架的标高控制，为保证桁架在卸载后的标高能满足设计要求，各个桁架下的支撑胎架标高需考虑施工时的起拱高度。1）起拱高度的确定：我们采用软件对桁架的施工过程进行安装应力验算，结合设计起拱要求，确定了各支撑胎架的起拱高度。2）临时支撑架胎架设计计算：对于支撑胎架的验算，选取最重桁架GHJ25.5的支撑进行验算，最大设计高度12.0m，最大承受力约190kN，主要承受自身质量、上部桁架传来的荷载、风荷载及施工活荷载。我们对支撑胎架在施工各阶段的受力与变形进行了模拟计算与分析。3）支撑架缆风绳：支撑架缆风绳的上端系于支撑架主杆连接节点处，节点位置选择在支撑架上部1/3高度处，下端系于混凝土柱或梁连接节点处。缆风绳端部连接采用锚具连接或固定。
首先就是进行胎架的制造；然后依次进行第六分段、第五分段以及第四分段的定位，并匹配各个分段之间的端口，以此来对实际的线性进行调整；再次就是进行檩条和附件的安装，并分段的安装临时连接件，在临时连接件上做出标识；上述工作完成以后就可以将四、五、六以此从胎架上直接拆离，并将各个分段都放到涂装间内进行涂改和存放。上文过程的进行基本上就能够保证分段工艺流程的良好进行与实施。在每一个步骤进行的过程中以及进行以后都要进行必要的工艺合格，只有在上一个工艺合格的情况下才能够进入到下一个工艺当中去，否则就需要针对实际的情况并根据需求进行必要的调整。
3.3焊接质量的控制
本工程现场焊接主要采用手工电弧焊、CO2气体保护半自动焊2种方法。焊接过程中严格控制焊接变形，尽可能保持连续施焊，焊缝的层间温度始终控制在100～150℃之间，母材厚度25mm≤t≤80mm的焊缝，立即进行焊后热保温处理，焊件冷至常温24h后，对焊缝进行无损检验。焊接施工按照先柱后桁架再钢梁，先主梁后次梁的顺序，分层分区进行，保证每个区域都形成一个空间框架体系，提高结构在施工过程中的整体稳定性，减少安装过程中的累积误差。对钢骨柱、梁而言，焊接时无偏差的钢骨柱，严格遵循2人对向同速；有偏差的地方，应按向左倒、右先焊，向右倒、左先焊的顺序施焊，从而确保钢骨柱的安装精度。梁焊接时，先焊上翼缘板，后焊下翼缘板。桁架焊接时应先焊接主桁架再进行次桁架的焊接，对于桁架间平梁，应先焊桁架中部一端接头，不得同一桁架间梁2处接头同时开焊。焊接过程中，要始终进行柱、桁架、梁标高、水平度、垂直度的监控，发现异常，应及时暂停，通过改变焊接顺序和加热校正等进行特殊处理。特别在焊接完层间斜支撑梁上部接头，进行下接头焊接前，以及在施焊完柱间水平连梁一端接头进行另一端接头焊接前，必须对前一接头焊后收缩数据进行核查，对于本应变形较大的未变形、本应收缩值很低的产生较大收缩的，应查明原因，采取促使收缩、释放等措施，确保安装精度。
结论
针对现场出现的结构问题，列举几种加固方案，综合考量其适用性、经济性、可靠性等，最终确定有针对性的最优加固方案。对大面积焊接加固的结构，应采取一定的措施(如搭设支撑架)，保证施工过程的安全性，在实际条件允许的情况下，须对架构进行卸载，保证加固效果。在施工过程中对构件进行监测，分析发现监测数据与有限元软件模拟数据吻合较好，说明有限元软件模拟值能较准确反映结构实际受力情况。同时也证明了该加固方案的合理性和可靠性，为类似工程的加固设计提供参考。
参考文献：
[1]谢巍.大跨度钢桁架结构分段吊装技术研究与应用[D].重庆大学,2008.
[2]蔡禄荣.大跨度钢桁架拱桥预拱度设置及拼装误差理论研究[D].华南理工大学,2012.
[3]孙海涛.大跨度钢桁架拱桥关键问题研究[D].同济大学,2007.
[4]翁凯.大跨度钢管桁架结构的施工技术研究[D].天津大学,2012.