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1、平煤神马建工集团科技进步奖（2013年度）研 究 报 告 项目名称：高大跨度钢结构栈桥整体吊装的实施与应用 申报单位：平煤神马建工集团有限公司土建处第一章 课题产生背景随着中国经济发展水平的提高，人们对能源的需求也就越来越大，这就促使能源企业必须增加能源的产量来满足人们日益增长能源需求，同时在市场经济条件下，各个企业之间的竞争愈加激烈，要想在在激烈的市场竞争中立于不败之地，就必须在有限的资金条件下缩短建设周期，让投资尽快的出效益。传统的钢筋混凝土结构虽然施工工艺也比较成熟，但是由于其施工周期较长，尤其是高大跨度的栈桥、通廊等结构，还会造成成本的大幅度增加。而钢结构的施工速度快，施工比较灵活等的
2、特点恰好弥补混凝土结构这方面的不足。但是钢结构构件的施工难点主要在于构件的吊装与就位，如果在吊装前没有进行精心的组织，科学的计算，不仅会造成施工成本的巨大浪费，还很有可能出现质量和安全事故。由我项目负责施工山西王家岭煤矿洗煤厂高大跨度钢结构栈桥整体吊装经过精心的组织安排，科学的计算，采用整体吊装方案，一次吊装就位，这样不仅保证了钢结构栈桥的质量，节约了一大笔施工成本，而且为今后此类工程的施工积累了丰富的施工经验。第二章 课题主要研究内容及技术经济指标项目研究主要内容：1、高大跨度钢结构栈桥整体吊装方案的选择和确定、吊装计算、吊装程序工艺以及安全保证措施。2、主要技术指标：1）、减少吊车进场次数
3、，节约施工成本2）、缩短施工工期，加快施工进度。3）、减少高空作业的安全隐患。4）、减少施工现场焊接工作量，保证工作质量。工程特点及难点：1、作业面多，施工工期紧。本工程需要整体吊装的栈桥有13榀，加上还有5榀钢结构栈桥支架，需吊装的钢结构构件有18榀之多。2、现场施工条件复杂，施工场地狭小，温度低且多大风天气，施工环境差。王家岭选煤厂位于一山沟当中，所有场地都是经过挖山回填而成。施工场地十分狭小，而且有部分栈桥位于山坡之上。给吊装带来了很大的难度。3、整体栈桥跨度大，且要穿过原有栈桥交叉施工，需要多台吊车配合施工。由于现场施工场地的限制，根据施工现场实际工程进度分批次安排栈桥进行吊装，这样就
4、造成了后期需要进行吊装的栈桥必须穿过原有栈桥进行施工。4、现场建筑物多，视野不好，指挥吊车具有难度。栈桥吊装时土建工程主体部分大部分已经施工完成，阻挡了吊装的视线，给吊装工作带来了很大的难度。5、栈桥安装精度高，吊装需要一次完成，有夜间施工。钢结构工程要求的精度很高，加上工期期限的限制，为了按照工期完成施工任务，就需要夜间施工。给安装工作带来了不小的挑战。第三章 工程施工范围一、工程概况山西王家岭煤业有限公司选煤厂工程，位于山西省忻州市保德县孙家沟乡王家岭工业园区，属于省重点工业园项目，典型的黄土高原地形，山路崎岖，距保德县城大约40公里，且没有公路与之直接相通，交通十分不便，加上施工现场场地
5、狭小，而且与土建施工相互交叉，给桁架组装以及后期吊装带来了很大的难度。 王家岭选煤厂栈桥主要以钢结构为主，其工程及相关详细数据见下表：工程名称桁架编号桁架总量桁架支座标高跨度桁架宽度桁架高度AB主井井口房至原煤仓栈桥（一平台）GHJ135T-3.892m5.595m34.45m4.4m3mGHJ232T5.703m12.718m28.125m4.4m3mGHJ370T14.347m22.36149.6m4.4m3mGHJ470T23.232m31.312m49.6m4.4m3mGHJ575T32.117m40.164m56.464m4.4m3m筛分破碎车间至主厂房栈桥（二平台）GHJ132T8
6、.486m16.796m27.5m4.4m3mGHJ268T19.171m27.305m48.342m4.4m3m1#转载点至筛分破碎车间栈桥（二平台）GHJ184T12.448m21.180m48.128m4.4m3m主厂房至矸石仓、产品仓栈桥（GHJ1、GHJ2二平台GHJ3、GHJ4、GHJ5一平台）GHJ142T4.8m11.117m34.45m3.8m3mGHJ231T12.118m16.5m28.62m3.8m3mGHJ352T4.832m13.749m34.98m6.1m3mGHJ482T15.184m27.223m48.08m6.1m3mGHJ582T27.429m38.386
7、m43.76m6.1m3m原煤仓至产品仓栈桥GHJ135T36.075m37.779m31.61m4.1m3m注：一平台地面标高为-13.5m、二平台地面标高-0.300m。二、工程施工范围工程施工范围包括：王家岭所有钢桁架栈桥的加工及吊装。包含主井井口房至原煤仓栈桥桁架5榀，1#转载点至筛分破碎车间栈桥1榀，筛分破碎车间至主厂房栈桥2榀，主厂房至矸石仓、产品仓栈桥5榀，原煤仓至产品仓栈桥1榀，共计13榀。具体参数见上表。三、吊装方案的选择吊装布局示意图根据现场施工实际条件，经过几种方案相互比选，最终确定才用构件在工厂加工完成后，运至施工现场进行拼接组装，最后进行整体吊装施工，吊装与土建施工相
8、结合，在达到吊装条件后，根据施工进度分批次进行，这样既保证了构件焊接质量，减少了施工现场焊接的工作量，加快了施工进度，同时还减少了吊车进场次数，降低了施工成本。最后制定的吊装方案如下：第一次吊装主厂房至矸石仓产品仓栈桥GHJ1、GHJ2、GHJ3，筛分破碎车间至主厂房GHJ1、GHJ2，主井井口房至原煤仓栈桥GHJ1、GHJ2，进场吊机100T及160吨各一辆，第二次待土建施工完成后一次性吊装剩余所有钢桁架。进场吊机300T及500T各一辆。根据现场实际条件分析，主井井口房至原煤仓栈桥GHJ5吊装场地最小，施工高度最高，桁架重量大，吊装难度最大，下面就以主井井口房至原煤仓栈桥GHJ-5为例进行
9、吊装验算。 吊装布局示意图 桁架立面示意图四、吊装计算: 双机吊装计算（因为主井井口房至原煤仓栈桥GHJ-5重量大，吊装高度最高，施工难度最大，故以主井井口房至原煤仓栈桥GHJ-5为例进行计算）（一）计算钢结构重心位置 1. 桁架形状图形左右上下对称,重心位置在结构几何位置,如下图. 2.桁架计算吊装载荷P P=(Q+q)K1K2=(75+1)1.11.1=91.96T F1=F2=1/2P=45.98TP:吊装载荷Q:吊装钢结构重量为75Tq:吊索和钩头重量为 1T;K1: 动载系数,一般取1.1;K2: 不平衡系数,一般取1.1;QAY300吊车10米工作能力为96T45.98T,满足要求
10、。QAY500吊车10米工作能力为200T45.98T,满足要求。3计算起升高度HA端：HA=H1+ H2+ H3=47.66mB端：HB=H1+ H2+ H3=60.5m吊带长8m,去掉捆扎长度1m,实际吊带长度7m,钢结构宽3m,即H1=7*sin(cos-1(2.2/7)=6.64mH2=钢结构就位时与基础间操作空间,一般取0.2m;H3=牛腿高度距地面高度A端40.82m，B端53.66m；4计算吊臂长度LLA=(H-h+B)2+(R+r)2)1/2 =(52.46-3.75+4)2+(10+1)2)1/2=49.2mLB=(60.5-2.8+4)2+(10+1.3)2)1/2=62.
11、7mh:吊车回转中心高度B:吊车滑轮组的作业余量,一般取35m,R:吊车回转半径,根据现场实际情况选取,取10m,r:吊车臂支点与回转中心的水平距离,相对吊装方向格构臂吊车一般在回转中心的前方,液压臂吊车一般在回转中心的后方,从吊车性能表查取。5索具选择的计算:F2=F1=51.1T单个吊点的受力F3=F4=F2/2/COS(sin-1(2.2/7)=26.8TSp：钢丝绳破断拉力，根据钢丝绳的结构查取，SP=60000F SP 符合要求第五章 吊装程序及工艺一、吊装基本程序1）吊车进场就位；按方案要求选取索具，做好吊装前准备工作；2）试吊、检查；3）正式吊装；二吊装工艺1、吊车按计算选用配置
12、的要求和主吊臂臂长，主配重总量，将主吊车安装好，吊索按吊装要求挂设好；2、式起吊前，检查吊车站位，接杆是否符合要求，支腿的垫铁是否牢固，起重索具穿绕挂设和工具安装是否符合规范要求等，全部检查无误，报吊装总指挥批准后进行试吊；3、吊：拆除临时固定索具，指挥吊车缓将钢结构吊离支撑约200mm，停车检查吊车的受力情况，吊车支腿处地基沉降情况，工索具受力情况，起重指挥信号联系是否畅通无误，如无异常情况，将钢结构缓慢落回原位准备正式吊装；4、式起吊：指挥吊车缓慢起吊，钢结构离支撑物约200mm，停车按试吊要求检查各部位，如无异常，开始正式起吊，在吊装过程中，随时检查吊车配合作业过程中吊车滑轮组是否垂直受
13、力，吊车支腿的垫设及地基沉降情况等；5、车缓慢将钢结构就位，就位时应密切关注吊车掉臂是否与钢结构抗杆，检查确认操作半径6、认钢结构安装符合要求后，摘除吊索，吊车转场，吊装结束。第六章 施工安全保证措施一、安全操作一般要求 1. 吊装前应编制结构吊装施工组织设计或制定施工方案，明确起重吊装安全技术要点和保证安全技术措施。须经有关技术部门审核、批准后，方可进行。2.施工队负责人必须对工程的高处作业安全技术负责，并建立相应的责任制。3.所有参加吊装人员必须先进行体格检查，年老体弱、患有高血压、心脏病、癫痫病等患者不得从事吊装工作。4. 在开始吊装作业前，必须对吊装人员进行安全技术教育和安全技术交底和
14、培训；配备好安全防护用品；熟悉吊装工程内容、安装方法、程序、使用的机具性能，安全技术要点和措施；学习有关安全技术操作规程和各项安全技术规章制度，并严格执行。5. 吊装工作开始前，应组织有关部门，根据吊装方案要求，对运输和吊装起重设备以及所用索具、吊环、夹具、卡具、缆风绳等的规格、技术性能进行仔细、全面的检查或试验；起重机械要进行试运转，发现机件转动不灵活或有磨损、损坏、松动等现象，应视情况修理或对已磨损严重或有隐患的及时更换；滑轮组和机械的轴承等转动部分应加润滑油，经检查合格方可吊装。重要构件在正式吊装前，应进行试吊，检查各部受力情况，当一切正常，才可进行正式吊装。所有吊装机具在吊装进行中还应定期检查，发现问题随时处理。6.高空作业中的安全标志、工具、仪表、电气设施必须在施工前加以检查，确认其是否完好，方能投入使用。7. 在施工前和施工过程中，要做好现场清理，清除一切障碍物，以利于吊装安全操作。8. 吊装作业应执行交接班制度，在交接班时，应进行吊装作业有关安全注意事项等内容的交接工作。吊装工具应在交接班时
