國家會展中心(天津)工程大跨度超重人行天橋高空散裝技術

張加鑫，魏 鵬，劉 飛，王 博，周志健

(中國建筑第八工程局有限公司，上海 200135)

1 工程概況

國家會展中心(天津)工程位于天津市津南區，是我國北方首個國家級超大型會展中心，總建筑面積138萬m2。本工程分兩期建設，一期展館區建筑面積47.86萬m2，二期建筑面積59.86萬m2，主要由展廳、交通連廊、中央大廳、人行天橋等組成(見圖1)。

圖1 人行天橋鋼結構三維模型

該工程二期項目共2座人行天橋，位于國展一期和二期之間，南北跨越市政道路國展大道，主供國展一期和二期的參展人員相互觀展，兼供海沽道兩側行人使用，不考慮機動車輛通行。鋼結構主要由主構件(桁架)、次構件(水平橫桿、水平斜撐、鋼次梁、平臺梁等)、樓梯等附屬結構組成。橋長157.0m，其中1號人行天橋橫跨地鐵出入口，最大跨度90.2m，最大吊重約60t(下弦桿)。橋上部結構為鋼桁架，橋凈寬10.0m，結構高度6.25m，鋼結構體量為4 600t， 材料等級Q345qD，個別構件采用Q420qD，最大板厚50mm，橋每米結構重達14.6t，弦桿均為箱型梁，桁架間設置水平構件連接，并設置水平撐。

2 施工重難點

1)施工工期 人行天橋于2020年11月30日—2021年2月18日施工，整個施工階段均處于冬季。在負溫情況下，現場焊接要求工藝繁瑣，焊接質量控制難度大。

2)構件制作 人行天橋桁架橋桿件空間狹小，橋桁架桿件內部由相對密集的通長加勁肋焊接在箱體翼緣板及腹板上，且加勁肋分段同箱體主體齊口斷開，并且過人孔與橋桁架形成方洞套圓洞，部分孔洞錯位排列。對接時加勁肋被箱體翼緣板及腹板封閉在箱體內部，焊接難度大，難以控制焊接質量。

3)施工安裝 人行天橋南北跨越市政道路，最大跨度90.2m，橋每米結構重達14.6t，最大吊重約60t，采用支撐胎架體系應用技術安裝大跨度超重人行天橋。最大箱體截面為1.2m，最大板厚50mm，現場焊接包含橫、平、立、仰形式，且存在不同板厚、不同材質對接的情況?，F場施工既不能影響市政道路通行，又要保證人行天橋安裝效率，縮短施工周期，減少占路時間。

4)安全防護 橋桁架桿件內部空間狹小、構造復雜，有限空間內作業存在中毒、缺氧、燃爆等安全隱患。人行天橋分階段占路導行施工，車輛導行控制分區復雜，作業區需單獨設置人行通道保證行人安全。

3 結構構件分類與安裝方法

3.1 人行天橋結構構件分類

利用BIM技術，結合確定的施工方案與構件運輸對長度、寬度、質量的要求，將天橋結構分為下弦桿、腹桿、上弦桿等主結構，水平橫桿、鋼次梁、平臺板等次結構，樓梯等附屬結構，經過分解避免運輸超載、超長、超寬現象(見圖2)。

圖2 人行天橋構件分類

3.2 人行天橋安裝方法

人行天橋南北橫跨市政道路，為不影響市政道路通行，現場分為3個施工段，第1施工段處于一期正常施工，第2,3施工段的1，2號人行天橋同時施工，采用分段占路導行施工，既不影響市政道路通行，又提高人行天橋安裝效率，縮短施工周期，減少占路時間。施工占路導行控制區分為警告區、上游過渡區、緩沖區、作業區、下游過渡區、終止區。作業區單獨設置人行通道保證行人安全。

第1施工段人行天橋施工區域位于市政道路以南，屬于一期施工現場用地。

第2施工段施工區域為市政道路主路中心線以北區域，占用一半道路，施工時進行車輛導行，西行車輛向左變道在原主路東行車道上行駛，東行車輛向右變道至輔路行駛，利用水馬、反光錐分隔車道。

第3施工段位于市政道路中心線以南的主路，占用一半道路，施工時進行車輛導行，西行車輛向右變道至輔路行駛。東行車輛向左變道在原主路西行車道上行駛。本階段車輛臨時動線位于天橋結構下方，需設置4.5m限高桿及防砸措施。

經過設計確認及現場指導取消所有桁架橋桿件上仰焊縫，并在橋桁架上開設蓋板，避免有限空間作業。上弦桿與腹桿拼裝成K字形構件進行吊裝，與下弦桿焊接，減少現場焊接工序(見圖3)。

圖3 地面K形拼裝

4 施工流程及施工要點

4.1 施工流程

人行天橋高空散裝，施工流程如下(見圖4)：①第 1步 人行天橋第1段施工，第1段支撐胎架及主桁架下弦桿安裝；②第2步 第1段第1組主桁架K形吊裝單元同步安裝，同時連接桁架間次構件，形成穩定吊裝單元；③第3步 依次安裝第1段K形吊裝單元；④第4步 安裝第1段下橫桿等次構件，主構件繼續推進施工；⑤第5步 安裝第1段鋼板橋面、上橫桿等次構件；⑥第6步 安裝第1段次構件及樓梯、平臺等附屬構件，完成人行天橋第1段主次構件施工；⑦第7步 第2段封路、施工；⑧第 8步 第3段封路、施工。

圖4 施工流程

兩座橋同時同步分段施工完成，解除封路。

4.2 施工要點

1，2號人行天橋結構形式一致，但1號人行天橋橫跨地鐵出入口，最大跨度90.2m，最大吊裝重約60t(下弦桿)，施工難度較大，故以1號人行天橋為例進行分析。

4.2.1構件吊裝分段

圖5 軸分段及吊重布置

圖6 軸分段及吊重布置

4.2.2起重機選擇與占位

1)QY50t汽車式起重機 用于水平橫桿、水平斜撐等次構件及附屬構件吊裝，次構件最重5.3t，選用33m長標準主臂工況，作業半徑15m時額定起重量為5.8t，滿足吊裝要求。

2)QY130Kt汽車式起重機 用于主桁架下弦桿及K形吊裝單元安裝，最大質量39t，選用主臂工況，主臂長21.28m，作業半徑9m時，額定起重量為50t，故作業半徑≤9m時均滿足吊裝要求。

3)QAY400-XCMG400t汽車式起重機 在1號天橋2號橋墩附近安裝弦桿，最大質量60t，選用100t配重主臂工況，主臂長31.2m，作業半徑14m時，額定起重量77t，故作業半徑≤14m時均滿足吊裝要求。

綜合考慮選型起重機起重能力及作業半徑，將人行天橋主構件吊裝路線定于兩榀主桁架外側，次構件吊裝路線以兩榀桁架內側為主，按施工階段依次封路施工。

4.2.3臨時支撐工藝

人行天橋桁架噸位重、跨度大，現場安裝時在下弦桿分段位置設置臨時支撐胎架。通過計算天橋各胎架支撐點的內力可知最大內力TJ6為1 218.34kN。 胎架頂部內力計算節點編號如圖7所示。

圖7 胎架頂部內力計算節點編號

根據計算，選擇200t標準型鋼胎架(支撐高度40m時，承載力標準值為2 000kN)。其中每座天橋設置胎架24組，共48組胎架，胎架根據下弦桿分段長度進行設置(見圖8)。

圖8 天橋支撐胎架布置

由于市政道路地面高低不平，考慮胎架通用性原則，采用標準節+調整段形式，根據現場實際需求制作支撐胎架(見圖9,10)。胎架底部焊接在路基箱上，選用高3m、重200t標準節胎架，調整段采取現場制作形式調整高度。胎架底部與頂部構造分別采用HW300×300×10×15和HW350×350×12×19截面型鋼，頂部承力梁為HW428×407×20×35，分配梁為HW350×350×12×19。調節段通過加勁刀板與上部支撐主梁進行臨時焊接固定，材質均為Q235B。

圖9 支撐胎架節點

圖10 胎架模型

4.2.4卸載工藝

本工程卸載過程既是拆除支撐胎架的過程，又是結構體系逐步轉換的過程。卸載過程中，結構本身桿件內力和臨時支撐受力均發生變化。卸載時，既要確保安全、方便施工，又不能改變設計意圖，對構件力學性能產生較大影響。為保證卸載時相鄰支撐胎架受力不發生過大變化，同時保證結構體系桿件內力不超出規定容許應力，避免支撐胎架內力或結構體系桿件內力過大被破壞，保證結構體系可靠、穩步形成。卸載必須遵循以下原則：①確保結構自身安全和變形協調；②確保支撐胎架安全；③以理論計算為依據、以變形控制為核心、以測量監測為手段、以安全平穩為目標。

胎架卸載應根據變形協調、卸載均衡的原則，按先次后主的順序進行同步等比卸載，卸載時每座天橋的兩榀主桁架需同時同步。每榀桁架卸載順序如圖11所示。

圖11 桁架卸載順序

因卸載過程中每個卸載點豎向位移值不同，且根據計算機模擬結果，1號人行天橋最大卸載值為61.80mm，卸載方法如下。

1)步驟1 卸載前在各支撐胎架頂部設置卸載用工裝，并調試液壓千斤頂(見圖12)。

圖12 胎架卸載千斤頂設置

2)步驟2 根據各點分步卸載值，在鋼梁下部支撐板處由下而上依次畫好卸載分步切割線。

3)步驟3 啟動鋼梁兩側液壓千斤頂，使千斤頂緩慢受力，然后切割鋼梁下部支撐板根部。

4)步驟4 緩慢啟動液壓千斤頂，使液壓頂向下移動直至鋼梁下部支撐板接觸支撐胎架頂部，停止液壓千斤頂，待穩定5min后，開始第2次卸載量切割。卸載過程中若某些節點提前完全脫開，應暫停卸載，查看該節點處相關焊縫、連接接頭有無脫落，如無脫落，將實際情況在計算模型上進行模擬，得出后續卸載步驟及工況。

5)待結構穩定后，重復步驟4的操作方法，依次進行第3～7次卸載量切割。

6)卸載過程中若提前脫落點號，應測量實際卸載值，然后分析計算模型，核對剩余點號卸載值是否需要修正，如有修正，按照新計算結果進行卸載。

5 結語

1)人行天橋橫跨市政道路，且跨地鐵出入口，分段施工占路導行，能提升人行天橋的安裝效率，縮短施工周期，減少占路時間。

2)合理分解主體結構，取消仰焊縫，通過天橋桁架開設蓋板，使桿件內部構造加勁板有足夠空間，可在室外環境下進行焊接作業，避免有限空間作業可能帶來的中毒、缺氧、燃爆等危害，消除安全隱患。

3)通過對超大跨度超重人行天橋采用格構柱支撐體系應用技術，解決大跨度超重人行天橋的安裝難題。