钢管混凝土柱与钢梁组合节点施工技术研究.pdf

钢管混凝土柱与钢梁组合节点施工技术研究赵 源姜鸿升胡兵兵(中铁三局集团建筑安装工程有限公司山西 太原)收稿日期:作者简介:赵源()男吉林辽源人大专工程师主要研究方向:钢结构施工摘 要:采用创新技术进行大截面矩形钢管混凝土柱与钢梁组合节点施工即采用滑动式全断面传感器量测技术精准控制钢柱曲率采用组立胎架进行钢梁连接段的施工来保证大截面钢管梁柱节点施工效率具有较好的综合效益关键词:大截面钢管柱梁柱节点中图分类号:文献标志码:文章编号:():/(.):.:引 言箱形梁柱由于其截面特性矩形截面两侧腹板焊接施工完成后需采取相关措施保证其稳定性且矩形截面四面围合时易产生较大弯曲应力且焊接工作面较窄故其施工方式较 型钢复杂由于矩形截面特性为保证箱型截面结构稳定通常会在截面内部增设横隔板由于横隔板的限制采用常规施工方法的箱形梁柱容易产生变形一旦变形产生后很难调校至符合规范及设计要求 箱形钢梁柱在两个主轴的回转半径基本相同对于受力及经济性而言施工一般采用两个方向长细比尽可能一致的构件故其受力状况要比单轴对称截面型钢梁柱优越 但是大截面矩形钢管柱的梁柱节点在制作时工序复杂由于焊接引起较大残余应力该应力能极大影响梁柱节点受力性能且施工一旦产生偏差就很难调校至安装精度要求鉴于此针对箱型梁柱节点施工工序复杂制作后调校难等问题亟待发明一种简单有效的组合梁柱节点及施工方法来提高组合梁柱节点拼装的施工质量和施工效率 工程概况 工程位置本工程位于乌鲁木齐市经济技术开发区二期延伸区玄武湖路以东岳麓山街以南天柱山街以北东临高铁片区卫星路(在建)本项目地下室和裙房为混凝土框架结构地下塔楼为混凝土框架结构(有劲性混凝土柱)顶部设有机房层、屋面层、停机坪总建筑总高度 酒店公寓楼 层(含 层)建筑总高度 标准层高 和 配套裙房(含 层)总建筑高度 工程难点本项目钢结构工程的构件数量多施工现场的焊接量巨大由于构件体型大受到现场布置塔吊起重性能、运输设备与公路运输条件的限制地下室及地上下部结构构件的分段数增加部分超宽构件只能分主构件和直发件发运至工地由此产生大量的横焊缝、平焊和立焊缝及现场组装的各种对接焊缝导致现场焊接量的进一步加大而且焊缝的质量要求高 结构特点与施工步骤本文所阐述的主要施工创新为:采用滑动式全断面传感器量测技术精准控制钢柱曲率采用组立胎架进行钢梁连接段的施工针对箱型截面梁采用箱型梁连接段组立胎架针对型钢梁采用型钢梁连接段组立胎架钢梁拼接采用自固定操作平台施工以此来保证大截面钢管梁柱节点施工效率具体结构特点如下 结构特点本文所提出的大截面钢管混凝土柱与梁组合节点结构主要包括钢柱、曲率测量传感器、箱型梁连接段组立胎架、型钢梁连接段组立胎架、水平交叉支撑、水平型钢梁连接段、斜向型钢梁连接段、工字钢等一种组合梁柱节点及施工方法其特征在于所述钢柱曲率控制采用滑动式全断面传感器 量测采用箱型梁时设置箱型梁连接段组立胎架采用型钢梁时设置型钢梁连接段组立胎架钢梁焊接时采用柱上自固定操作平台钢梁对接时采用箱型梁对接导向支架)曲率调整装置 滑动式全断面传感器置于钢柱安装的钢柱胎架上并可在钢柱胎架上移动钢柱胎架底部设有平台支座滑动式全断面传感器量测扭曲下翼缘板及扭曲上翼缘板曲率发现曲率不满足后采用火焰处理形成调直上翼缘板及调直下翼缘板 曲率调整装置见图 图 曲率调整装置)箱型梁连接段组立胎架 箱型梁连接段组立胎架由箱型梁连接段组立胎架上立柱、箱型梁连接段组立胎架上立柱调节孔、箱型梁连接段组立胎架 螺栓箱型梁连接段组立胎架下立柱调节孔箱型梁连接段组立胎架底座等组成箱型梁连接段组立胎架设置在钢柱胎架一侧箱型梁连接段组立胎架底座上设置箱型梁连接段组立胎架下立柱箱型梁连接段组立胎架下立柱间设置箱型梁连接段组立胎架下交叉支撑箱型梁连接段组立胎架下立柱上设置箱型梁连接段组立胎架上立柱箱型梁连接段组立胎架下立柱端部设置箱型梁连接段组立胎架下立柱调节孔箱型梁连接段组立胎架上立柱底部设置箱型梁连接段组立胎架上立柱调节孔箱型梁连接段组立胎架上立柱插入箱型梁连接段组立胎架下立柱两者通过调节孔调节整段立柱的高度并通过箱型梁连接段组立胎架固定螺栓固定箱型梁连接段组立胎架上立柱顶面设置箱型多头连接段搁置板箱型多头连接段搁置板上放置箱型多头连接段钢柱胎架横梁上设置防滑垫片防滑垫片上设置可更换方垫钢可更换方垫钢上设置箱型多头连接段搁置板钢柱顶面设置箱型梁单头连接段箱型梁单头连接段一侧设置箱型梁连接段临时定位块 图 为箱型梁连接段组立胎架结构图图 箱型梁连接段组立胎架结构图)型钢梁连接段组立胎架 型钢梁连接段组立胎架设置在钢柱胎架一侧型钢梁连接段组立胎架底部设置型钢梁连接段组立胎架底座型钢梁连接段组立胎架底座上部设置型钢梁连接段组立胎架下立柱型钢梁连接段组立胎架下立柱之间设置型钢梁连接段组立胎架交叉支撑 型钢梁连接段组立胎架下立柱上设置弧形上立柱型钢梁连接段组立胎架下立柱端部设置型钢梁连接段组立胎架下立柱预留孔弧形上立柱底部设置弧形上立柱预留孔弧形上立柱顶面设置型钢梁连接段斜垫板钢柱胎架横梁上设置型钢梁连接段组立胎架支撑垫板 图 为型钢梁连接段组立胎架图 型钢梁连接段组立胎架型钢梁连接段组立胎架支撑垫板上设置型钢梁连接段组立胎架横杆型钢梁连接段组立胎架横杆上设置带铰接头的可旋转斜杆可旋转斜杆上设置型钢梁连接段斜垫板型钢梁连接段组立胎架横杆间设置水平交叉支撑弧形上立柱插入型钢梁连接段组立胎架下立柱内通过调整孔位调节型钢梁连接段斜垫板的斜率并通过型钢梁连接段组立胎架固定螺杆固定型钢梁连接段斜垫板上设置水平型钢梁连接段钢柱另一侧设置斜向型钢梁连接段斜向型钢梁连接段置于梯形方钢上梯形方钢置于可更换方垫钢上可更换方垫钢置于防滑垫板上钢柱胎架上设置防滑垫板)自固定操作平台 自固定操作平台置于钢柱耳板上钢柱耳板置于钢柱上自固定操作平台由槽钢、工字钢、铺板加劲板、施工平台立柱、护栏等组成槽钢置于钢柱耳板上槽钢截面内设置槽钢加劲板钢柱两侧槽钢间设置对拉螺杆固定槽钢顶面设置工字钢工字钢与槽钢间设置工字钢固定螺栓工字钢顶面设置铺板铺板底部设置铺板加劲板铺板与工字钢间设置铺板连接螺栓工字钢两端及外侧工字钢中部设置预埋套筒预埋套筒上设置施工平台立柱施工平台立柱间设置护栏 图 为自固定操作平台图 自固定操作平台导向支架的自锁式滚轮置于自固定操作平台上自锁式滚轮安装于导向支架底板上导向支架底板上设置导向支架下立柱导向支架下立柱端部设置导向支架上立柱导向支架上下立柱均设置导向支架调节孔支架调节孔内设置导向支架固定螺栓两导向支架下立柱间设置导向支架斜撑导向支架上立柱顶面设置钢梁托板 图 为导向支架图 导向支架 关键性施工步骤 钢柱曲率控制钢柱在钢柱胎架上组装在钢柱胎架上安装曲率测量传感器轨道并在轨道上安装曲率测量传感器通过监测和调整将弯曲的上下翼缘板调直 箱型梁连接段安装若钢柱一侧的钢梁为箱型结构则在钢柱胎架一侧安装箱型梁连接段组立胎架在钢柱胎架上放置防滑垫板根据箱型梁多头连接段需安装的位置选择相应尺寸的可更换方垫钢尺寸并安装随后调节箱型梁连接段组立胎架上下立柱的孔位至合适高度并通过箱型梁连接段组立胎架固定螺栓固定然后在胎架的箱型梁多头连接段搁置板上放置箱型梁多头连接段并焊接在钢柱另一侧设计位置放置箱型梁连接段临时定位块然后放置箱型梁单头连接段首先焊接外漏的两侧随后拿开箱型梁连接段临时定位块将另外两侧焊接 型钢梁组立胎架安装若钢柱一侧的钢梁为型钢结构则在钢柱胎架一侧安装型钢梁连接段组立胎架调整型钢梁连接段组立胎架下立柱及弧形上立柱间孔位型钢梁连接段斜垫板通过铰接头旋转调整至设计斜率并用型钢梁连接段组立胎架固定螺栓固定随后在型钢梁连接段斜垫板上放置水平型钢梁连接段在钢柱另一侧的钢柱胎架上放置防滑垫板根据设计需要选择相应尺寸的可更换方垫钢并安装随后在可更换方垫钢上放置梯形方钢然后在梯形方钢上放置斜向型钢梁连接段并焊接 自固定操作平台安装首先在槽钢内截面焊接槽钢加劲板工字钢上设计位置安装预埋套筒在铺板底部焊接铺板加劲板钢柱吊装完成后在钢柱耳板上安装槽钢两对位槽钢两两通过对拉螺栓对拉固定然后在槽钢上用工字钢固定螺栓安装工字钢随后在工字钢上安装铺板铺板用铺板连接螺栓固定铺板安装完成后在预埋套筒内安装施工平台立柱最后安装护栏(下转第 页)当钻机的速度越来越快的时候就可以按照步骤进行钻孔必要的时候要优化送风路径提供足够的压力使钻孔操作能够顺利的进行 另外操作人员要充分认识到质量管控的重要性能够严格按照粉喷桩的规定进行高效钻孔越接近设定的深度越要慢下来在质检人员做好相应的检测后在确保没有任何差错的情况下再完成最后的操作 喷粉施工在进行粉喷桩施工的时候为了确保操作能够高质量地进行粉体计量的多少一定要把控好其中喷粉要具有一定的持续性且粉分配合理水泥适当这可以通过钻进的多少和电子秤测量协同配合共同调节确保喷粉能够满足相应的指标当钻到一定程度最好保持 这可以起到一个加固的作用当加固料达到所要求的深度后搅拌均匀就能够反转速度开展喷粉施工 当加固料送达灰口的地方就要着手进行喷粉提升但要边旋转边提升如果喷粉小于 的话压强大概是 如果大于 的话压强基本处于 换填垫层此种方法用于软土地基的时候先要对地基进行开挖把里面强度不达标的软土清理掉然后把强度满足标准的土质再填埋进去在具体操作的时候土质的开挖深度一定要合理大概控制在 的范围内就行倘若大于 或者小于 都是不符合要求的 还要进行实际勘察并综合考虑各方面的情况判断该方法是否适合在此种土质中使用因为换填垫层只是针对于像湿陷性黄土、淤泥和暗沟这些地方使用除此之外在别的软土中一般作用不大 另外对于道路工程来说还要充分考虑到载荷量的影响各种类型的土质所应用的回填土也是不一样的实际的操作步骤也有着一定的区别为了确保该方法可以起到相应的效果要提前准备好排水系统确保地下水能够以正确的方式排出由于部分软土常常会发生倾斜的现象为了避免这种情况出现要分阶段地实施填土工作虽然此种方法能够改变土壤的类型对软土地基起到一定的修理作用但这是一项非常巨大的工程需要付出大量的人力物力而且施工比较复杂成本支出也非常多如果大范围的软土需要换填此种方法不可行 结束语公路路基工程施工管理直接影响软土地基处理效果因此规范施工行为、强化施工管理非常重要 为更好地保证软土地基处理效果加强软土地基施工管理是必要的参 考 文 献:杨萍余麟.公路桥梁施工中软土路基施工技术.交通世界():.欧力强.公路工程中软土路基施工技术分析研究.门窗():.张玉会.公路桥梁工程中软土地基施工技术要点分析.山西建筑():.武晓燕.公路桥梁工程中软土地基施工技术分析.山西建筑():.刘磊.公路桥梁施工中软土路基施工技术探讨.城市建设理论研究():.陈中明.公路桥梁工程中软土地基施工技术要点分析.城市建设理论研究():.王大洋.公路施工中软土路基的施工技术处理探讨.四川建材():.(上接第 页)钢梁焊接在自固定操作平台上安装导向支架首先将自锁式滚轮锁定调节导向支架上下立柱总高度并用导向支架固定螺栓固定随后吊装钢梁将钢梁放置在钢梁托板上随后解开自锁式滚轮将钢梁贴近箱型梁单头连接段最后进行焊接作业 结 论)钢柱曲率控制采用滑动式全断面传感器量测通过滑动式全断面传感器对钢柱进行全断面监控量测其曲率发现曲率不满足规范允许要求后及时调整保证了钢柱制作的施工质量)钢柱与箱型梁连接段的施工采用箱型梁连接段组立胎架箱型梁连接段组立胎架在一定高度范围内可调节适用于多种尺寸连接段的施工经济性较好)钢柱与型钢梁连接段的施工采用型钢梁连接段组立胎架该胎架同样也适用于一定范围内角度的调节即可多次重复使用经济性较好)钢梁焊接时采用柱上自固定操作平台该平台拆装方便且稳定性较好钢梁对接时采用箱型梁对接导向支架可提高钢柱与钢梁焊接的施工质量和施工效率)钢梁安装时采用导向支架可提高施工质量和施工效率:参 考 文 献:谢凤华.钢管混凝土柱钢梁新型组合节点的实验模型设计.门窗():.黄杰鹏.浅析钢管混凝土组合柱钢梁节点创新设计.工程技术():.魏国强魏宏亮.装配式钢管混凝土柱钢梁组合节点温度场分析.天水师范学院学报():.庞树涛.方钢管混凝土柱工字钢梁穿筋节点的受力性能分析.大连:大连理工大学.丁鑫标杨锋.方钢管混凝土柱 冷弯 形钢梁隔板贯通节点的试验研究及有限元分析.工业建筑():.