钢桁架整体提升施工技术.docx

《钢桁架整体提升施工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢桁架整体提升施工技术.docx（11页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、钢桁架整体提升施工技术摘要：在景茂街工程钢桁架整体提升的工程中，采用倒提升的施工方法，通过对提升受力点和提升过程的模拟计算、分析，完成了钢桁架整体倒提升所需要解决的技术问题；结合钢桁架附着在箱型主梁的结构受力特点，制定了高空对接、焊接、测量控制及提升过程的主要安全措施，最终达到设计要求。关键词：钢桁架；整体提升；模拟计算；质量控制1工程概况本工程位于北京市东三环与光华路交口，根据场地情况、客观环境及起重设备的起重性能等因素综合考虑，拟采用倒提升方案将钢桁架安装就位。“倒提升”是指：钢桁架在拼装作业面自低层向高层逐层拼装，提升过程先提升顶层，再依次完成后续桁架提升。钢桁架共4层（13、14、15

2、、16）,结构体系为钢框架结构。提升系统支撑点为箱型混凝土组合柱，柱顶标高29.070m,箱型钢柱截面为1000mm1000mm40mm。钢柱之间布置2OOomm900mm45mm箱型主梁,主梁之间为跨度23m桁架（23.5t/根），两侧为长度9m悬挑桁架（3.3t/根），钢桁架结构见图1。图1钢桁架三维结构2工程难点1）4层钢桁架在景茂街市政道路上拼装，道路承力层为混凝土结构楼面和厚2.Om新回填土层，其中有燃气、水暖、电力管线，钢桁架拼装高度约10.56m,质量达1500to2）采用倒提升方案，16层钢桁架提升过程需历经15、14、13层预留牛腿，箱型主梁端与牛腿之间的缝隙较小。3）截面尺

3、寸为2OoOmm900mm45mm的箱型主梁与箱型柱预留牛腿（同截面箱型主梁）在高空对接焊接（平焊、立焊、仰焊），焊接量大，焊接变形较大。3整体提升技术3.1 整体提升方案的完善D设计复核。设计单位审查主体结构拼装发生的荷载是否在楼板设计承载力（40kNm2）范围之内、提升点荷载对原结构钢框架（提升支撑体系）受力和变形的影响、钢桁架在拼装阶段的受力和变形、胎架的稳定性。2）专家论证。依据建质200987号文，该方案须专家论证。专家论证意见：补充提升段与牛腿的对接措施；复核履带吊对地面最不利工况的碾压计算；根据工序完善安全设施与防护。3）召开整体提升专业人员、焊接专业人员及测量专业人员技术研讨会

4、。拼装、提升及高空对接过程，工序交叉较多，各专业分包专业人员结合方案，提出具体要求和建议：焊接作业时提升钢绞线的保护，测量控制坐标点的选择，测量与提升专业人员的配合。3.2 整体提升施工方法整体提升过程见图2o液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用1o当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线（钢绞线可上下活动）。当液压提升器重复周期动作时，被提升重物则可以一步步向上移动2-5o穿心式液压千斤顶；2-上部夹具；3-上部锚具；4-下部夹具；5-下部锚具；6-千斤顶支承点钢柱悬臂；7-提升钢绞线；8-被提升钢结构；9-下部固定锚。图2整体提升过程示意3.3 整体提升施工

5、工艺3.3.1吊点布置钢桁架在自重荷载作用下会产生变形，为保证对接接口轴线在同一水平线，选择合理的提升点尤为重要。吊点的选择要满足以下两个条件6：1）吊件两端的轴向相对变形等于或接近零；2）吊件的变形和弯矩分布比较均匀，且数值最小。通过有限元软件进行结构分析计算，钢桁架应力比和变形值在可控范围之内，得到吊件变形和弯矩绝对值最小的最佳吊点组合。该提升系统共设置4个整体提升点（SRC1、SRC2、SRC3、SRC4）,详见图3。3.3.2提升系统的支撑体系为保证拼装区域的地下室顶板楼面承载满足设计要求，同时拥有一定的安全储备，楼面须做满堂脚手架式的返顶支撑，路基表面铺设30mm厚钢板（分散荷载），

6、胎架位置应避开燃气、水暖、电力管线。箱型混凝土组合柱作为提升系统支撑点，为使钢柱在提升过程中形成合理的受力体系，控制柱顶位移，确保提升过程的安全和后期箱型主梁与牛腿的精准对接，需将钢柱和部分桁架提前安装就位，见图4o经有限元模拟计算，提升点SRC1处的钢柱应力最大值为39.7MPa,柱顶最大水平位移为2.1mmo图4支撑体系安装实景3.3.3被提升结构拼装胎架设计与模拟计算：132a的工字钢组焊成高度640mm的胎架，分7段支撑主梁和中间主桁架，首层箱型主梁下部的胎架长度2.5mm,中间主桁架和首层以上箱型主梁下部的胎架长度1Ommo经有限元模拟分析，型钢的最大变形满足设计要求，对拼装过程的起

7、拱影响甚微。地面拼装：将13-16层箱型主梁的梁端和上、下吊点垂直投影定位,以最长牛腿长度控制箱型主梁的拼装长度，确保箱型主梁顺利穿过牛腿、对接接口不易过宽。选用100t的汽车吊将箱型主梁和桁架吊装在胎架上，参照桁架预拼装尺寸记录及主桁架25mm和悬挑桁架35mm设计起拱度的要求，按“下弦一腹杆一上弦”顺序7进行拼装。箱型主梁和主桁架的截断位置不应在同一平面内，即焊缝不在同一垂直线上，保证剪切承载力。3.3.4提升受力点（上、下吊点）的计算和分析1）提升上吊点工装。提升支撑平台上设置液压千斤顶，液压提升千斤顶通过提升专用钢绞线与钢结构提升单元上的对应下吊点相连接。上吊点设置在牛腿与柱相接触面，

8、在千斤顶座位置施加提升支撑平台荷载，见图5ao2）提升下吊点工装。为了使钢梁端部能顺利穿过牛腿，下吊点的设置需避开提升中心线，两侧挑杆、竖杆与结构梁侧面预留30nun缝隙，将专用工装等强焊接在桁架上弦箱型主梁两侧，提升力加载在提升钢丝绳卡盘上，见图5b。图5提升吊点工装示意在简化力学模型计算得出的截面基础上，考虑开孔、加劲板等影响,进行建模和有限元分析，对各截面尺寸进行校核。经过有限元分析发现:1）开孔对板的强度影响较大，故将有开孔的箱型翼缘板板厚由20mm调整为30mm,另附30mm厚孔加劲板；2）下吊点的下挑杆处弯矩会导致下压横杆的角部产生局部应力，故将下压横杆箱型加宽至孔边缘处，翼缘加厚

9、至30mm,减小该点局部应力；3）下吊点除上压杆外，其他工字形翼缘厚度均调整至30mm,防止局部应力过大。3. 3.5计算分析千斤顶不同步，上、下吊点在最不利工况下的应力云图见图6。由图可知：上吊点结构强度、刚度均满足要求；下吊点仅下压横杆角部出现一处应力集中（发生在单个千斤顶工作的时刻），可通过在该角部补焊一道焊缝进行补强解决。aba-上吊点；b-下吊点。图6应力云图MPa4. 3.6提升过程跟踪模拟计算提升过程归纳为初始提升阶段、匀速提升阶段和最终就位阶段。对每个阶段被提升结构、提升柱及提升系统受力和位移进行模拟计算，找到最不利工况，从而提出针对性的要求。1）同步工况计算。对被提升结构建立

10、三维有限元模型，运用大型有限元软件MIDAS进行同步提升过程中应力及变形的分析计算，箱型混凝土组合柱偏安全考虑，按纯钢结构柱计算，被提升结构的最大应力为37.75MPa,最大竖向变形为9.89Innb各杆件应力及变形均未超出限值,且应力比适当。2）不同步工况计算。不同步工况的选取原则：一个提升点的位移变化只会影响该提升点附近的构件内力，而对于较远位置的构件其影响可以忽略不计；一个提升点的位移变化会对跨度较小的相邻构件的内力产生显著影响，而对跨度较大的相邻构件则影响不大。分两类不同步工况进行计算：a.与相邻提升点位移不同步。b.与远端位移差最大提升点位移不同步。经分析比较，SRC2提升点提升过快

11、，典型工况计算结果：被提升结构的最大应力为37.78MPa,最大竖向变形为21.49mm,均未超出限值。4质量控制和安全保证措施4.1 高空对接控制措施D桁架提升就位前,箱型主梁两侧焊接定位卡板,防止桁架出现左右偏移；桁架提升就位后,进行人工单点微调,调整后锁死提升系统，在箱型主梁上表面等强焊接4个30mm50mm定位卡板，将整个桁架形成一个“刚性框架”。2）高空对接成功后，测量整个桁架的标高和位移，并记录数值。3）钢绞线与焊口之间距离较近，焊接火花飞溅，可能会引起钢绞线崩断，可采用石棉布包裹钢绞线，避开焊接干扰。4.2 焊接应力、焊接变形的控制措施现场焊接为全熔透焊缝，为减小焊接应力，减少焊

12、缝收缩，在施工安排上考虑：1）先焊接收缩量大、拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊收缩量小和拘束度小而能自由收缩的焊缝；2）焊缝填充量相同，采用多层多道焊缝；3）同一箱型主梁，安排两名焊接速度基本相同的焊工同时从箱型主梁两个对称面焊接，焊接顺序为一。焊接腹板至焊缝高度1/3（两侧腹板同时对称焊接）一焊接上、下翼缘至焊缝高度1/3-焊接腹板至焊缝高度2/3一焊接上、下翼缘至焊接完成一焊接腹板至焊接完成，见图7。图7箱型主梁对接焊接顺序4.3 测量控制及过程监测针对提升单元具有自重和跨度较大、高空对接精度较高的特点，将箱型牛腿复测、拼装测量控制、提升过程监测组成三元闭合测量系统，采用自动化传输系统

13、进行监测和人工监测相结合的方式方法，以MIDAS仿真分析结果为指导，对被提升结构关键部位的关键点进行监测，并将监测数据及时回馈给主控制台，提高提升过程和高空对接精度。人工监测主要监测钢桁架挠度变形，在被提升结构选取7个关键点进行变形监测，其具体布置见图3o4.4 提升过程的主要安全保证措施4.4.1提升油缸的安全措施D在钢绞线承重系统中增设多道锚具，如上锚、下锚、安全锚等。2）每台提升油缸上装有液压锁，防止失速下降；即使油管破裂，重物也不会下坠。3）安装溢流阀，控制提升油缸的最高负载；安装节流阀，控制提升油缸的缩缸速度。4.4.2液压泵站的安全措施液压泵站上安装有安全阀，通过调节安全阀的设定压

14、力，限制每点的最高提升能力，确保不会因为提升力过大而破坏结构。4. 4.3计算机控制系统的安全措施1）液压和电控系统采用联锁设计，通过硬件和软件闭锁，以保证提升系统不会出现由于误操作带来的不良后果；2）控制系统具有异常自动停机、断电保护停机、高差超差停机等功能；3）控制系统采用容错设计，具有较强的抗干扰能力。5结束语在景茂街工程钢桁架整体拼装、提升过程中，变形监测数据均小于模拟计算值，满足设计和相关规范要求。在前期方案准备阶段，对整体提升的关键技术进行了系列的模拟、分析、计算，提高了提升效率，降低了安全隐患，可供相关工程参考借鉴。参考文献1程浩，苏铁斌，邹义任,大跨度钢网架与钢桁架组合结构整体

15、提61.升技术J钢结构，2014,29（2）:572中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册M.北京：中国计划出版社，2002:971-980.3蓝天，张毅刚.大跨度屋盖结构抗震设计M.北京：中国建筑工业出版社，2004.4易静蓉，吴庆鸣，李远波，等.液压提升技术在缆机塔架安装中的应用J.制冷空调与电力机械，2001,22(2):40-42.5陆宁.大跨度钢结构网架整体液压提升技术及安全措施J.建筑施工，2011,33(3):194-195.6郭彦林，崔晓强.大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨J,工业建筑，2004,34(12):1-5.38.7严传中，赵春潮，陈钧颐，等.大跨度组合连体钢桁架整体提升施工技术J施工技术，2012,33(增刊1):34