专利名称：一种大跨度钢连桥及其整体吊装方法
技术领域：
本发明涉及一种大跨度钢连桥及其整体吊装技术，特别是一种在现有建筑和新 建建筑之间搭设的钢连桥。
背景技术：
钢连桥的搭设一般都与主体建筑同时施工或在主体建筑设计之初就有规划，而实 际工程中存在在主体建筑完成之后，在使用过程中或后期工程需要与原建筑进行连接，此 时，原建筑上未预留与钢连桥连接的相关构件，则钢连桥与原有建筑的连接就成了搭设钢 连桥的难点所在，连接不当会改变原有建筑的受力模式，引发结构安全隐患，本发明所提供 的连接方法可有效减少后搭钢连桥对原有建筑的影响，并起到有效隔振作用。同时一般的 钢连桥自重都较大，其安装可采用整体提升、高空散拼、分段提升等方法。高空散拼施工周 期长、影响原建筑的正常 后采用1Π400/2履带吊，直接吊装可缩短施工时间，且不影响原建筑的正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种大跨度钢连桥及其整体吊装技术，要解决后搭钢连桥与 原建筑的连接的技术问题；并解决在狭窄空间实现大跨度钢连桥快速吊装的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种大跨度钢连桥，为由上弦杆、中弦杆、下弦杆、钢柱和连接杆组成的钢桁架，所述连 接杆包括水平连接杆和斜连接杆，其特征在于钢连桥一端与新建筑通过高强螺栓连接，另 一端与原建筑连接，原建筑两侧安装两根加固柱，在钢连桥设计安装位置的底面两加固柱 之间有新钢梁，新钢梁与钢连桥的下弦杆连接，下弦杆为H型钢，H型钢的下翼缘通过高强 螺栓与铅芯橡胶支座连接，铅芯橡胶支座焊接在新钢梁上，在新钢梁的上面原建筑的相邻 两层楼面位置各有一根钢支撑，钢支撑的中央套接阻尼器，钢支撑一端与加固柱通过水平 销节点连接，另一端与中弦杆或上弦杆通过水平销节点连接。所述阻尼器为铅阻尼器，其由铅芯、外套筒和端板组成，端板与钢支撑焊接，外套 筒的长度大于铅芯的长度，外套筒的内径大于钢支撑的外径，外套筒套在钢支撑外面，其中 一端和钢支撑焊接，另一端与钢支撑不连接，钢支撑与外套筒之间缝隙内涂有润滑油。一种大跨度钢连桥的整体吊装方法步骤如下
步骤一，根据吊装重量及提升高度，选择履带吊和汽车吊的型号。步骤二，根据履带吊和汽车吊的站位位置及吊装要求，对履带吊和汽车吊的行走 路面及停放位置铺垫至少50mm的厚沙子，同时对履带吊和汽车吊的站位位置及履带吊和 汽车吊的行走路面承载力验算，确保对原建筑不会造成破坏。步骤三，根据钢连桥的重量、吊点数量及起重臂的角度，选择钢丝绳及耳板，并验 算其安全性。
步骤四，在拼接焊接好的钢连桥内部捆绑搭设爬梯。步骤五，按照计算确定的吊点位置，在钢连桥设计吊点位置处焊接耳板，将钢丝绳 通过卡环与耳板连接。步骤六，以钢连桥水平投影为钢连桥安装控制线，在地面整体放线，做出安装控制 线；并在原建筑、地面、新建筑上设置观测点。
步骤七，钢连桥倒运履带吊在进入主吊位置前，先与汽车吊抬吊，将钢连桥向安 装位置移动，直到钢连桥的中心距履带吊的回转中心12米的距离后，钢连桥落地，履带吊 进入主吊位置，准备吊装。步骤八，钢连桥试吊；履带吊起升吊钩至钢连桥最低处距地面50毫米，停止起吊； 检查耳板、起吊臂的受力变形，检查履带吊履带下地基开裂及下陷情况；确保起吊臂上无坠 落物；用圆管用力敲击钢丝绳，保证各钢丝绳受力基本均勻。步骤九，正式吊装钢连桥；检查完毕，继续起升吊钩至钢连桥最低处超过安装位置 基础，然后通过遛绳将钢连桥旋转，使钢连桥斜向转进原建筑和新建筑间的空间。步骤十，然后将钢连桥回转吊至安装位置基础正上方，缓慢落吊钩至基础上，找正 方位，找对垂直度；将钢连桥安装就位。步骤十一，通过预先在钢连桥内部爬梯摘除吊钩和钢丝绳，并清理现场工具。步骤四中所述耳板为斜耳板和直耳板。所述履带吊为lrl400/2履带吊，汽车吊为130t汽车吊。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
首先，通过隔震支座的设置，实现了在未预留安装位置的原建筑和新建筑之间搭设大 跨度钢连桥，可有效减少后搭钢连桥对原有建筑的影响，并起到有效隔振作用；
其次，本发明提及的钢连桥的整体吊装方法，通过履带吊和汽车吊抬吊，实现了大跨度 的钢连桥整体吊装，克服了施工场地限制、地下结构复杂限制、整体吊装就位空间结构狭窄 限制等困难，可缩短施工时间，且不影响原建筑的正常使用。本发明克服了传统钢连桥与主体建筑的连接可能改变原有建筑的受力模式，引发 结构安全隐患的缺点以及钢连桥的安装采用高空散拼施工周期长、影响原建筑的正常使 用；采用分段吊装需要设置较高的支撑架两座，并且现场场地必须满足吊车站位等缺点，解 决了减少搭设钢连桥后对原有建筑的影响，并起到有效隔振作用，同时通过整体吊装技术， 克服了施工场地限制、地下结构复杂限制、整体吊装就位空间结构狭窄限制等困难。本发明可广泛应用于在原有建筑和新建建筑之间搭设钢连桥的施工。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明的钢连桥平面布置示意图。图2是图1的A-A剖面图。图3是图1的B-B剖面图。图4是钢连桥与原有建筑的连接示意图。图5是图4的C-C剖面图。图6是铅阻尼器连接示意图。
图7是铅阻尼器铅芯与钢支撑连接详图。图8是铅阻尼器外套筒与钢支撑连接详图。附图标记1 一上弦杆、2 —中弦杆、3 —下弦杆、4 一钢柱、5 —水平连接杆、6 —高 强螺栓、7 —铅芯橡胶支座、8 —新钢梁、9 一加固柱、10 —钢支撑、11 一阻尼器、11. 1 一铅 芯、11. 2 一外套筒、11. 3-端板、12 —斜连接杆。
具体实施例方式实施例参见图1 图8所示，某办公楼一期和二期分期施工，二期为新建结构。要 在原有钢结构八、九和十层与新建钢结构间增设钢连桥(共两座，东西各一座，对称布置)。 连桥轴线尺寸跨度36. lm、宽2. 7m,高8. Olm,共分两层，底标高32. 87m,钢连桥顶标高 40. 880m，整座钢连桥重约122吨。所述大跨度钢连桥，为由上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3、钢 柱4和连接杆组成的钢桁架，所述连接杆包括水平连接5和斜连接杆12，钢连桥一端与新建 筑通过高强螺栓连接，另一端与原建筑连接，原建筑两侧安装两根加固柱9，在钢连桥设计 安装位置的底面两加固柱之间有新钢梁8，新钢梁8与钢连桥的下弦杆3连接，下弦杆3为 H型钢，H型钢的下翼缘通过高强螺栓6与铅芯橡胶支座7连接，铅芯橡胶支座7焊接在新 钢梁 8上，在新钢梁8的上面原建筑的相邻两层楼面位置各有一根钢支撑10，钢支撑10的 中央套接阻尼器11，钢支撑10 —端与加固柱9通过水平销节点连接，另一端与中弦杆2或 上弦杆1通过水平销节点连接。所述阻尼器11为铅阻尼器，其由铅芯11. 1、外套筒11. 2和端板11. 3组成，端板 11. 3与钢支撑10焊接，外套筒11. 2的长度大于铅芯11. 1的长度，外套筒11. 2的内径大于 钢支撑10的外径，外套筒套11. 2在钢支撑10上，其中一端和钢支撑10焊接，另一端与钢 支撑10不连接，钢支撑10与外套筒11. 2之间缝隙内涂有润滑油。所述大跨度钢连桥的整体吊装方法，其步骤如下
步骤一，根据吊装重量及提升高度，选择履带吊和汽车吊的型号。钢连桥吊装自身重量约122t，楼承板3. It,弦杆栓钉0. 15t,需要焊接的幕墙连接 件3. 7t,除连桥自身重量外的附加重量共3. 1+0. 15+3. 7=6. 95 (t)
下表构件在连桥吊装后安装
考虑吊索吊具等，连桥吊装总重量以130t算，连桥安装位置40. 88m，地面相对标高小 于-2m。按_2m考虑，提升高度为43m。主吊履带吊机械选择1Π400/2履带吊，主杆选择 63m长，回转半径IOm时，最大起重量175t，最大提升高度59m;回转半径12m时，最大起重 量139t，最大提升高度57m ；因此，lrl400/2履带吊满足钢连桥的吊装需要。步骤二，根据履带吊和汽车吊的站位位置及吊装要求，对履带吊和汽车吊的行走 路面及停放位置铺垫至少50mm厚的沙子，同时对履带吊和汽车吊的站位位置及履带吊和 汽车吊的行走路面承载力验算，确保对原建筑不会造成破坏。经过对吊装场地的实地勘测调查，靠近二期M轴线左边12m处有一自行车道直通 地下室，自行车道下为一独立的L型地下室，自行车道为300mm厚钢筋混凝土现浇板，地下 室挡土墙为500mm厚钢筋混凝土墙。吊车持力土层范围内没有管沟、输水管道等安全隐患， 在吊车吊装周围高空环境无障碍物，可以进行吊装。在吊装作业时，起重机每条履带下垫五块路箱基板，路箱基板尺寸为2. 3mX 5m, 履带下基础承载力计算吊车加配重总重380t，设备重130t，总重量约为510t。10块箱基 板尺寸长5mX宽2. 3m。总面积115m2。lrl400/2履带作业时对地面压强，根据利勃海 尔工作计划软件演示，吊装天桥时，吊重130t，主臂与履带呈45°角时，该轴最大承载压力 为161t，通过路基板对地面压强为
P=161/(2. 3X5X3) =4. 67 (t/m2)
吊装时对地面平均压强为
Pl=(380+130)/115=4. 435 (t/m2)
履带接触地面面积=10. 4X1. 2X2=24. 96 (m2)
履带吊行走时对地压强为
P2= (380-45)/24. 96=13. 42 (t/m2)
履带吊途经新建筑1轴线时，距离地下油库距离按专家建议不小于3mm，电信检查井采 取脚手架管进行加固支撑，其余管井检查井采取填砂的方法进行加固。
经过计算，吊车站位、在施工现场转场行走地面承载力符合吊装要求，对原建筑和 新建筑挡土墙均不会造成破坏。步骤三，根据钢连桥的重量、吊点数量及起重臂的角度，选择钢丝绳及耳板，并验 算其安全性。选择钢丝绳
通过计算结果所示，结构应力最大为38MPa ；竖向位移最大为9. 2mm ；水平方向纵向位 移累计最大为0. 99mm，三项数值均对安装不造成影响。吊装绳索选用6X37钢丝绳，绳长 12m、直径Φ 52mm (双根)、公称抗拉强度为1700N/mm2。吊装总重量130t
四点绑扎，每点吊索承重130 + 4 + sin60=37. 53 (t) 因为吊索采用两根，且每根均采取双根，每根承重37. 53 + 2=18. 77 (t) 6 X 37+1-1700 Φ 52mm钢丝绳许用拉力
破断拉力总和X不均勻系数+安全系数=170. 5X0. 82 + 7=19. 98 (t) 19. 98 > 18. 77
因此6 X 37+1-1700 Φ 52mm钢丝绳能满足吊装要求。选择耳板
按钢连桥自重130t计算，采用四点绑扎，选择S-BX55型卡环，卡环横销直径为70mm，耳 板钻孔直径Φ 80mm，耳板选择30mm厚Q345B钢板，设计屈服强度为325N/mm2，以90%计取 为
325x0.9=292. 5(N/mm2)
卡环横销与耳板接触按1/3横销直径计取，接触面积为 70 + 3 X 30=700 (mm2)
单点受力按38t计算，则接触面积需要值 380000 + 292. 5=1299. 15(mm2) 因此耳板孔需要加强环厚度
(1299.15-700)+ (70 + 3) =25. 7 (mm) 根据上述计算，加强环确定采用12mm厚Q345B钢板双面加强。吊耳孔与耳板边缘宽度以剪力计算，设计许用剪力以175N/mm2计算，则该宽度 为
350000 + 2 + 175 + 30=33. 33 (mm) 根据所选定卡环和吊装钢丝绳的尺寸，耳板孔与耳板边缘宽度允许值为200mm，因此 选择该宽度为100mm，加强环宽度为80mm。步骤四，在拼接焊接好的钢连桥内部捆绑搭设爬梯。步骤五，按照计算确定的吊点位置，在钢连桥设计吊点位置处焊接耳板，将钢丝绳 通过卡环与耳板连接。步骤六，以钢连桥水平投影为钢连桥安装控制线，在地面整体放线，做出安装控制 线；并在原建筑、地面、新建筑上设置观测点。步骤七，钢连桥倒运履带吊在进入主吊位置前，先与汽车吊抬吊，将钢连桥向安 装位置移动，直到钢连桥的中心距履带吊的回转中心12米的距离后，钢连桥落地，履带吊进入主吊位置，准备吊装。步骤八，钢连桥试吊；履带吊起升吊钩至钢连桥最低处距地面50毫米，停止起吊； 检查耳板、起吊臂的受力变形，检查履带吊履带下地基开裂及下陷情况；确保起吊臂上无坠 落物；用圆管用力敲击钢丝绳，保证各钢丝绳受力基本均勻。步骤九，正式吊装钢连桥；检查完毕，继续起升吊钩至钢连桥最低处超过安装位置 基础，然后通过遛绳将钢连桥旋转，使钢连桥斜向转进原建筑和新建筑间的空间。步骤十，将钢连桥回转吊至安装位置基础正上方，缓慢落吊钩至基础上，找正方 位，找对垂直度；将钢连桥安装就位。步骤十一，通过预先在钢连桥内部爬梯摘除吊钩和钢丝绳，并清理现场工具。
所述履带吊为Ir 1400/2履带吊，汽车吊为130t汽车吊。
权利要求
一种大跨度钢连桥，为由上弦杆(1)、中弦杆(2)、下弦杆(3)、钢柱(4)和连接杆组成的钢桁架，所述连接杆包括水平连接杆(5)和斜连接杆(12)，其特征在于钢连桥一端与新建筑通过高强螺栓连接，另一端与原建筑连接，原建筑两侧安装两根加固柱(9)，在钢连桥设计安装位置的底面两加固柱之间有新钢梁(8)，新钢梁(8)与钢连桥的下弦杆(3)连接，下弦杆(3)为H型钢，H型钢的下翼缘通过高强螺栓(6)与铅芯橡胶支座(7)连接，铅芯橡胶支座(7)焊接在新钢梁(8)上，在新钢梁(8)的上面原建筑的相邻两层楼面位置各有一根钢支撑(10)，钢支撑(10)的中央套接阻尼器(11)，钢支撑(10)一端与加固柱(9)通过水平销节点连接，另一端与中弦杆(2)或上弦杆(1)通过水平销节点连接。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度钢连桥，其特征在于所述阻尼器为铅阻尼器，其 由铅芯(11. 1)、外套筒(11. 2)和端板(11. 3)组成，端板(11. 3)与钢支撑(10)焊接，外套筒 (11. 2)的长度大于铅芯(11. 1)的长度，外套筒(11. 2)的内径大于钢支撑(10)的外径，夕卜 套筒(11. 2)套在钢支撑(10)外面，其中一端和钢支撑(10)焊接，另一端与钢支撑(10)不 连接，钢支撑(10)与外套筒(11.2)之间缝隙内涂有润滑油。
3.根据权利要求1所述的一种大跨度钢连桥的整体吊装方法，其特征在于步骤如下步骤一，根据吊装重量及提升高度，选择履带吊和汽车吊的型号；步骤二，根据履带吊和汽车吊的站位位置及吊装要求，对履带吊和汽车吊的行走路面 及停放位置铺垫至少50mm厚的沙子，同时对履带吊和汽车吊的站位位置及履带吊和汽车 吊的行走路面承载力验算，确保对原建筑不会造成破坏；步骤三，根据钢连桥的重量、吊点数量及起重臂的角度，选择钢丝绳及耳板，并验算其 安全性；步骤四，在拼接焊接好的钢连桥内部捆绑搭设爬梯；步骤五，按照计算确定的吊点位置，在钢连桥设计吊点位置处焊接耳板，将钢丝绳通过 卡环与耳板连接；步骤六，以钢连桥水平投影为钢连桥安装控制线，在地面整体放线，做出安装控制线； 并在原建筑、地面、新建筑上设置观测点；步骤七，钢连桥倒运履带吊在进入主吊位置前，先与汽车吊抬吊，将钢连桥向安装位 置移动，直到钢连桥的中心距履带吊的回转中心12米的距离后，钢连桥落地，履带吊进入 主吊位置，准备吊装；步骤八，钢连桥试吊；履带吊起升吊钩至钢连桥最低处距地面50毫米，停止起吊；检 查耳板、起吊臂的受力变形，检查履带吊履带下地基开裂及下陷情况；确保起吊臂上无坠落 物；用圆管用力敲击钢丝绳，保证各钢丝绳受力基本均勻；步骤九，正式吊装钢连桥；检查完毕，继续起升吊钩至钢连桥最低处超过安装位置基 础，然后通过遛绳将钢连桥旋转，使钢连桥斜向转进原建筑和新建筑间的空间；步骤十，将钢连桥回转吊至安装位置基础正上方，缓慢落吊钩至基础上，找正方位，找 对垂直度；将钢连桥安装就位；步骤十一，通过预先在钢连桥内部爬梯摘除吊钩和钢丝绳，并清理现场工具。
4.根据权利要求3所述的一种大跨度钢连桥的整体吊装技术，其特征在于，步骤四中 所述耳板为斜耳板和直耳板。
5.根据权利要求3所述的一种大跨度钢连桥的整体吊装技术，其特征在于，所述履带 吊为lrl400/2履带吊，汽车吊为130t汽车吊。
全文摘要
本发明涉及一种大跨度钢连桥及其整体吊装方法。钢连桥一端与原建筑通过高强螺栓连接，另一端通过铅芯橡胶支座新建筑连接；其吊装过程中采用整体吊装方法，在履带吊在进入主吊位置前，先与汽车吊抬吊，将钢连桥向安装位置移动，直到钢中心距吊履带主吊范围内后然后通过履带吊直接整体吊装到位。本发明通过隔震支座及阻尼器的设置，实现了在未预留安装位置的原建筑和新建筑之间搭设大跨度钢连桥，并在其吊装过程中克服了施工场地限制、地下结构复杂限制、整体吊装就位空间结构狭窄限制等困难，保证了原建筑正常使用，缩短了施工周期。本发明可广泛应用于在现有建筑上搭设的连桥的施工。
文档编号E04B1/58GK101845848SQ20101020582
公开日2010年9月29日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者安凤杰, 张桂敏, 张辉, 杨凯明, 翟雷, 胡大川, 荣军成, 贺国强, 韩阳 申请人:中国建筑第二工程局有限公司