大廈超大截面鋼管混凝土柱施工技術(shù)綜合研究報(bào)告

大廈超大截面鋼管混凝土柱施工技術(shù)綜合研究報(bào)告

目錄綜合研究報(bào)告 I1.任務(wù)來源 11.1.工程簡介 11.2.現(xiàn)有施工技術(shù)存在的問題 11.3.任務(wù)的提出 22.應(yīng)用領(lǐng)域和核心技術(shù) 22.1.應(yīng)用領(lǐng)域 22.2.核心技術(shù) 23.性能指標(biāo) 513.1.模擬試驗(yàn)中鋼管混凝土柱完整性檢測 513.2.模擬試驗(yàn)中考慮浮漿強(qiáng)度和焊接對混凝土強(qiáng)度的影響 513.3.混凝土澆筑高度對鋼管殘余應(yīng)力的影響 513.4.現(xiàn)場殘余應(yīng)力檢測 513.5.施工縫處理措施 513.6.混凝土超高泵送 514.與國內(nèi)外同類技術(shù)的比較 514.1.本綜合施工技術(shù)覆蓋內(nèi)容較多 514.2.本綜合施工技術(shù)難度大具有一定的開創(chuàng)性 514.3.本綜合施工技術(shù)注意技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合 524.4.綜合施工技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平 525.成果的創(chuàng)新性先進(jìn)性 525.1.進(jìn)行了箱形鋼管柱混凝土柱鋼板殘余應(yīng)力的控制 525.2.壓電陶瓷檢測 525.3.泵送系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新 525.4.焊接對混凝土強(qiáng)度影響的研究 536.作用意義（直接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益） 536.1.直接經(jīng)濟(jì)效益 536.2.社會效益 537.推廣應(yīng)用等情況 547.1.推廣應(yīng)用范圍和條件 547.2.推廣應(yīng)用的前景 547.3.存在的問題和改進(jìn)意見 54任務(wù)來源工程簡介深圳*******由深圳市**房地產(chǎn)股份有限公司開發(fā)興建，位于深圳市羅湖區(qū)***，北臨紅寶路，西面臨深圳市**劇院。本工程由A、B、C、D、E座組成的群體建筑，地下四層，地上裙樓四層，其中A座主塔樓為地上100層，高度441.8m。B～E座附樓為26～32層，為普通超高層。建筑面積共602401.75m2，其中地下室建筑面積為126163.13m2。該工程是集超五星級豪華酒店、辦公、大型商業(yè)、高級公寓、住宅為一體的大型綜合性建筑群。A座建筑輪廓平面南北為弧形，東西面為直線的垂直立面，外筒由16根箱型鋼管砼柱和矩形斜撐組成，外筒通過伸臂桁架與核心筒剪力墻型鋼柱連接成一體，大樓頂部94層以上為拱結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有施工技術(shù)存在的問題鋼管柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混凝土施工質(zhì)量難以保證。國內(nèi)常用的鋼管混凝土柱內(nèi)部無栓釘、隔板及鋼筋，施工較為方便，本工程鋼管柱內(nèi)部復(fù)雜，要保證混凝土施工質(zhì)量難度較大?，F(xiàn)有技術(shù)未考慮混凝土澆筑對鋼板產(chǎn)生殘余應(yīng)用的影響。過大的殘余應(yīng)用會影響鋼管柱的正常使用，現(xiàn)有施工技術(shù)未充分關(guān)注這一影響。現(xiàn)有技術(shù)未考慮鋼筋、混凝土與鋼結(jié)構(gòu)施工的協(xié)調(diào)性。本項(xiàng)目的鋼管混凝土柱尺寸大，單層重量重，需要進(jìn)行大量水平焊縫的焊接，如何控制鋼筋的接頭位置和混凝土的澆筑位置，使鋼結(jié)構(gòu)焊接施工最為方便是本項(xiàng)目需要解決的一個問題。C60、C80混凝土的超高泵送尚無成熟經(jīng)驗(yàn)。本項(xiàng)目需將C60、C80鋼管柱內(nèi)的混凝土泵送至402米的高度，現(xiàn)有技術(shù)尚無成熟經(jīng)驗(yàn)。復(fù)雜鋼管混凝土（內(nèi)部有縱橫向隔板及三層鋼筋）完整性與剝離情況檢測尚無成熟經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)有技術(shù)一般采用超聲波對內(nèi)部簡單的鋼管混凝土進(jìn)行檢測，本項(xiàng)目所涉及的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能采用超聲波檢測?，F(xiàn)有技術(shù)未考慮焊接溫度對鋼管混凝土質(zhì)量的影響。本項(xiàng)目施工的鋼管柱外部需進(jìn)行焊接，焊接引起的溫度升高對混凝土質(zhì)量有何影響，目前尚無成熟經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)一步研究總結(jié)。任務(wù)的提出中國建筑*****有限公司承擔(dān)了深圳*****金融中心工程后，面臨有規(guī)定的時間內(nèi)完成該工程的任務(wù)，由于該工程時間緊，工程量大，施工技術(shù)難度較大，因此，公司要求項(xiàng)目開展專項(xiàng)研究，力爭在規(guī)定的時間內(nèi)以優(yōu)良的質(zhì)量完成工程任務(wù)。應(yīng)用領(lǐng)域和核心技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域本研究主要應(yīng)用于超高層建筑施工中超大截面鋼管混凝土柱的施工，對于類似工程的設(shè)計(jì)、施工也具有一定的指導(dǎo)意義。核心技術(shù)模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)簡介本試驗(yàn)在**金融中心項(xiàng)目工地進(jìn)行，該建筑總高度441.8m，100層，結(jié)構(gòu)形式為框架核心筒結(jié)構(gòu)，核心筒為鋼筋混凝土剪力墻，外框筒由16根大截面的箱形(矩形)鋼管混凝土柱組成。為了進(jìn)行對比分析，本試驗(yàn)制作兩個同樣鋼管柱試件，混凝土級別分別為：C60、C80。鋼管混凝土柱子尺寸為2.1m×2.1m×1.5m，與在建的深圳**金融中心大廈的鋼管混凝土柱按1：1比例制作，鋼板取40mm厚鋼板制作，柱四壁栓釘照深化圖按實(shí)際設(shè)置，橫隔板30mm厚按深化圖設(shè)置兩道，四側(cè)30mm厚的豎向隔板按深化圖設(shè)置，90mm的豎板和鋼梁連接牛腿不設(shè)置，鋼筋籠及其他豎向鋼筋按深化圖設(shè)置。分別編號為試件1、試件2，混凝土強(qiáng)度分別為C60、C80。圖1模擬試驗(yàn)柱試驗(yàn)主要內(nèi)容(1)浮漿強(qiáng)度試驗(yàn)(2)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)(3)焊接對鋼管混凝土強(qiáng)度的影響(4)混凝土完整性檢驗(yàn)（超聲波檢測與壓電陶瓷檢測）浮漿強(qiáng)度試驗(yàn)浮漿是混凝土澆筑必然會存在的一個問題，但是對于鋼管混凝土柱高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土的浮漿研究并不多見，因此針對該項(xiàng)目自密實(shí)混凝土，對上表面進(jìn)行抽芯試驗(yàn)，芯樣直徑為74mm，高度為76mm，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。結(jié)果如下表所示：表1混凝土抗壓強(qiáng)度混凝土級別C60C80齡期28天28天試驗(yàn)柱上部抽芯試驗(yàn)（MPa）74.981.1從數(shù)據(jù)結(jié)果可以得到結(jié)論：對于鋼管混凝土柱自密實(shí)混凝土的浮漿強(qiáng)度偏低于設(shè)計(jì)要求，主要由于混凝土的養(yǎng)護(hù)條件不夠。另外隨著混凝土的標(biāo)號的提高，浮漿所帶來的影響越來越小，甚至可以忽略。強(qiáng)度試驗(yàn) 在試驗(yàn)柱中心做三組抽芯試驗(yàn)，芯樣直徑為74mm，高度為76mm。每個試件鉆芯抽取模型中間部位的混凝土進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，檢查兩個試件28天的強(qiáng)度。表2混凝土抽芯試驗(yàn)強(qiáng)度混凝土級別C60C80齡期28天28天試驗(yàn)柱上部抽芯試驗(yàn)（MPa）74.981.1試驗(yàn)柱中部抽芯試驗(yàn)（MPa）61.282試驗(yàn)柱下部抽芯試驗(yàn)（MPa）63.984.5從上面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：強(qiáng)度都滿足設(shè)計(jì)要求；試驗(yàn)柱中部的混凝土強(qiáng)度比設(shè)計(jì)強(qiáng)度高2%左右，而且偏低于其它部位抽芯試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中C80的上部試驗(yàn)強(qiáng)度與下部試驗(yàn)強(qiáng)度相差不大。主要原因是因?yàn)槟Ｐ驮囼?yàn)試件采用蓄水養(yǎng)護(hù)，所以上部試件強(qiáng)度偏高一些，而下部混凝土經(jīng)過沉淀作用也會偏高一些，中部的試件最接近設(shè)計(jì)強(qiáng)度。焊接對鋼管混凝土強(qiáng)度的影響為了研究焊接對鋼管混凝土的影響，模擬現(xiàn)場的焊接情況，分別對試件1、試件2做“焊接影響試驗(yàn)”，試件1、試件2按下圖設(shè)置3塊鋼板，鋼板在工廠加工制作時隨模型一并制作好。在三塊鋼板端頭分別焊接一塊300mm×100mm×30mm的鋼板，采用單面坡口全熔透焊接在距離鋼柱170mm、370mm、570mm的位置，如下圖所示。圖2模擬試驗(yàn)柱鋼板焊接位置示意圖混凝土澆筑后28天，分別鉆芯抽取離焊接部位較近的點(diǎn)，位置如下圖，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，檢查圓柱體抗壓強(qiáng)度。圖3模擬試驗(yàn)柱抽芯位置示意圖表3混凝土抽芯取樣強(qiáng)度構(gòu)件名稱構(gòu)件標(biāo)號取樣直徑高度抗壓強(qiáng)度外觀質(zhì)量焊接170mm位置C6074mm75mm72.3MPa完好C8074mm76mm88.2MPa完好焊接370mm位置C6074mm75mm72.7MPa完好C8074mm76mm102.1MPa完好焊接570mm位置C6074mm76mm73.7MPa完好C8074mm76mm84.8MPa完好圖4混凝土強(qiáng)度隨焊接位置變化曲線圖從上圖可以清晰的看到：焊接后混凝土強(qiáng)度均明顯高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此可以認(rèn)為，焊接對混凝土強(qiáng)度基本沒有影響，即在混凝土澆筑后7天后，在距離混凝土表面170mm的土方進(jìn)行外部鋼梁的焊接對混凝土質(zhì)量是沒有明顯影響的。完整性試驗(yàn)-超聲波檢測鋼管柱混凝土澆灌以后，由于混凝土在凝固的過程中和凝固以后隨時間的推移會產(chǎn)生收縮，而鋼材自身的變形則較小，有可能在混凝土與鋼管柱側(cè)壁、隔板等接觸部位產(chǎn)生縫隙，特別是橫隔板下，由于重力作用及無法振搗等因素影響，縫隙可能比較明顯，為了研究驗(yàn)證混凝土自收縮變形情況及是否產(chǎn)生縫隙，特采用超聲波法進(jìn)行檢測。試件1、試件2均埋設(shè)有超聲波管，可用來檢測混凝土內(nèi)部及混凝土與柱壁之間是否存在縫隙。監(jiān)測時，在超聲波管內(nèi)發(fā)射信號，在埋設(shè)在混凝土內(nèi)部及鋼管柱外部超聲波管內(nèi)接收信號，通過接收到的超聲波進(jìn)行分析判斷。如下圖所示:1、2號試件均做該超聲波檢測試驗(yàn)，每個試件由中心向4個方向，分上、中、下分別發(fā)射超聲波，每個試件得出12個數(shù)據(jù)，全面檢測混凝土的密實(shí)情況。圖5模擬試驗(yàn)柱超聲波控制點(diǎn)示意圖超聲波的檢測情況如下表所示：表4超聲波檢測數(shù)據(jù)編號構(gòu)件尺寸剖面測試深度（m）平均聲速（km/s）聲速異常判定值(km/s)聲速標(biāo)準(zhǔn)值（km/s）離散系數(shù)（%）聲波透射法檢測各剖面情況描述11500*2100*2100211.53.692.8110.42311.50.66m-1.31m信號微弱，無法辨識首波271.54.6884.3120.1783.8信號正常321.54.4724.2640.0982.2構(gòu)件頂面至0.6m信號紊亂，無法辨識首波，其余測點(diǎn)正常141.53.7932.1280.78120.60.5m-1.25m信號微弱，無法辨識首波，其余測點(diǎn)信號正常461.54.43.8130.286.4信號正常531.54.1183.7930.1593.90.35m-0.45m信號微弱，無法辨識首波，其余測點(diǎn)信號正常561.54.4794.0170.2245.0柱身大部分信號紊亂，無法辨識首波671.54.2863.8550.2325.4柱身大部分信號紊亂，無法辨識首波21500*2100*2100121.54.4213.4880.4399.9信號首波較為明顯，波速不穩(wěn)定131.54.443.5530.4510.10.23m-0.33m，0.75-0.88信號微弱，無法辨識首波141.53.3532.0880.64219.20.45-1.1信號微弱，無法辨識首波231.53.5782.3530.59916.70.1-0.33信號微弱，無法辨識首波241.54.3763.5880.3758.6信號首波較為明顯，波速不穩(wěn)定271.54.84.6750.061.2信號正常341.53.5772.550.50314.10.1-0.23信號微弱，大部分信號紊亂，無法辨識首波461.54.8394.7120.0611.3信號正常531.54.69441680.2645.6柱身大部分信號紊亂，無法辨識首波檢測結(jié)論：本次通過超聲波檢測的2根鋼管混凝土模型柱，由于大部分信號紊亂，無法識別首波，無法對混凝土的完整性及混凝土與鋼管之間的剝離情況進(jìn)行有效判斷，因此對于大型復(fù)雜鋼管混凝土柱（內(nèi)部設(shè)有縱橫向隔板以及多層鋼筋籠的鋼管混凝土柱）應(yīng)該尋求新的檢測方式來判斷鋼管混凝土柱的完整情況，以及混凝土與鋼管壁之間的剝離情況。完整性試驗(yàn)-壓電陶瓷采用壓電材料對結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測的方法主要分為被動法和主動法，而后者又可劃分為機(jī)械阻抗法和波傳播法，本次監(jiān)測采用的是波傳播法。應(yīng)力波在各向異性的混凝土中傳播時會發(fā)生衰減，同時在不同介質(zhì)表面處還會發(fā)生反射和折射。下圖中WI、WT、WR分別為在裂縫處附近的入射波、透射波和反射波，EI、ET、ER分別為相應(yīng)的應(yīng)力波能量。根據(jù)能量守恒原理得：EI=EH+ER+ET(1)式中EH為由于材料的不均勻以及質(zhì)點(diǎn)間的摩擦等造成的能量損失。WRWTWRWTWI圖6應(yīng)力波在裂縫處的傳播過程在入射波能量不變時，傳播基體中微裂縫數(shù)量越多，應(yīng)力波被反射的幾率越大，即ER不斷增大；又因EH的產(chǎn)生過程不可逆，即EH不減小，因而在激勵能源恒定時，ET將隨裂縫數(shù)目的增多而不斷減小。本次監(jiān)測即是基于此能量守恒原理，通過分析透射波能量變化來判定是否存在缺陷。采用小波包對本次監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該分析方法比小波分析法更精細(xì)，可對小波分析沒有細(xì)分的高頻部分進(jìn)一步分解，并能根據(jù)被分析信號的特征，自適應(yīng)的選擇相應(yīng)頻帶，使之與信號的頻譜相匹配，提高了時-頻分辨率。假設(shè)S為含有n個采樣點(diǎn)的原始監(jiān)測信號，s為S經(jīng)N層小波包分解重構(gòu)后得到的末層各頻帶的子信號，則：（2）定義表征原始信號經(jīng)小波包分解后的末層信號中各頻帶子信號能量的向量為：（3）式中e為末層各頻帶子信號的能量，且（4）式中xk為S分解重構(gòu)后所得末層各頻帶信號中的數(shù)據(jù)點(diǎn)。S經(jīng)小波包分解后所得的向量EI中各點(diǎn)的和為（5）本試驗(yàn)中對信號選用‘db1’小波進(jìn)行3層小波包分解。由于不同面PZT傳感器能量指標(biāo)水平不一樣，所以先將每面的能量指標(biāo)進(jìn)行歸一化，即(N=A,.,D；k=1..n)(6)式中N代表CFST柱的A、B、C和D四個面，n為一個激勵源下每個面PZT片的數(shù)目，為一個激勵源下N面所有PZT傳感器接受到的能量平均值。(7)式中為N面第k個PZT傳感器歸一化后的能量。定義損傷指標(biāo)即均方根偏差（RMSD）如下(8)定義的評估指標(biāo)代表了每組壓電陶瓷傳感器測得能量的離散性。由于壓電陶瓷傳感器的輸出與傳播的應(yīng)力波強(qiáng)度有關(guān)，損傷或者剝離處接受到的能量和幅值會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無損處，并且各測點(diǎn)能量的離散性會超過正常水平，即RMSD過大。壓電陶瓷片布置現(xiàn)場實(shí)物圖和內(nèi)部智能骨料綁扎實(shí)物圖見下圖。柱子立面分別為A、B、C、D四個面，上表面為E面，每個側(cè)面面均黏貼9個壓電陶瓷片，上面黏貼8個壓電陶瓷片；橫隔板將柱子分成三層，每層中間安置一個智能骨料，綁扎在鋼筋籠上。第二層四個角部上分別安裝一個，綁扎在豎向鋼筋上。PZT片PZT片圖7壓電陶瓷片布置實(shí)物圖SASA圖8內(nèi)部智能骨料綁扎實(shí)物圖2008.08.13試件1和試件2在監(jiān)測時間內(nèi)鋼管壁和混凝土粘結(jié)情況的損傷指標(biāo)見圖9所示。圖9C60和C80CFST柱在監(jiān)測時間內(nèi)鋼管壁和混凝土粘結(jié)情況的損傷指標(biāo)試件在監(jiān)測時間內(nèi)混凝土與橫隔板粘結(jié)情況的損傷指標(biāo)見圖10。2008年8月13日監(jiān)測結(jié)果2008.08.15監(jiān)測結(jié)果圖10C60和C80CFST柱在監(jiān)測時間內(nèi)混凝土與橫隔板粘結(jié)情況的損傷指標(biāo)試件1和試件2在監(jiān)測時間內(nèi)混凝土內(nèi)部完整性監(jiān)測的損傷指標(biāo)。表5混凝土內(nèi)部完整性監(jiān)測結(jié)果激勵SA編號內(nèi)部SA編號RMSD24567C602011.8.131.11740.92910.97580.97768.4%2011.8.151.15230.87660.94861.022611.7%C802011.8.131.06450.86630.98911.08009.76%2011.8.150.94451.12461.04530.885610.6%從圖表中可以看出，不同監(jiān)測工況下PZT片或者SA接受信號的能量損傷指標(biāo)即均方根偏差基本在12%以內(nèi)，這與實(shí)驗(yàn)室中得出的參考值相差不大，說明相同激勵源下不同測點(diǎn)接受到信號的能量較穩(wěn)定，離散性小，即應(yīng)力波在傳播過程中沒有大幅度的衰減。由此說明鋼管壁與混凝土，橫隔板與混凝土之間沒有明顯的剝離損傷且內(nèi)部混凝土質(zhì)量均勻，通過比較不同監(jiān)測時間內(nèi)的損傷指標(biāo)，其值變化幅度不大，說明能量離散性隨時間的變化趨勢不大，即隨著時間的增加，鋼管混凝土柱的均勻程度基本一致。大型有限元軟件分析由于箱形鋼管混凝土是受力較為不利的一種截面，因此，設(shè)計(jì)單位要求要控制混凝土的澆筑高度，使混凝土澆筑過程中對鋼管壁側(cè)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力不要超過鋼材強(qiáng)度的20%，以避免該應(yīng)力過大影響鋼管自身的正常受力。經(jīng)過對鋼管柱采用有限元分析計(jì)算，當(dāng)采用兩層高度（2*4.2=8.4米）連續(xù)澆筑混凝土?xí)r，混凝土側(cè)壓力在鋼管柱中產(chǎn)生的最大應(yīng)力是49.36MPa，外壁柱最大變形為3.392mm，為相應(yīng)截面尺寸的1/1164，此應(yīng)力小于鋼板抗拉強(qiáng)度250MPa（鋼板厚度按70mm考慮，鋼材為Q345）的20%，滿足設(shè)計(jì)要求。因此，本工程的混凝土一次最大澆筑高度不能超過8米。ANASYS模型介紹柱截面采用Z2A，截面尺寸為3950×2700×70；豎向加勁肋截面尺寸為400×50，沿高度方向設(shè)置2道，沿寬度方向設(shè)置1道；橫隔板截面尺寸為400×30，樓層板面位置加兩道加勁環(huán)板（分別位于梁上下翼緣的位置），樓層中間加一道加勁環(huán)板；采用典型樓層層高4.2m，建立四層模型；梁高按照700mm考慮計(jì)算模型Z2A內(nèi)橫隔板、豎向加勁肋設(shè)置橫隔板截面網(wǎng)格劃分圖11ANASYS有限元模型ANASYS應(yīng)力、應(yīng)變分析考察2層（8.4米）混凝土產(chǎn)生的側(cè)向壓力對矩形柱的影響。由于施工過程中混凝土產(chǎn)生的側(cè)向壓力位置的不確定性，將采用均布加載的方式，采用最大側(cè)壓力。側(cè)壓系數(shù)（考慮施工的動荷載）：底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)：產(chǎn)生的側(cè)向力：通過提取外壁柱、縱向加勁板、橫向加勁板的應(yīng)力和變形來進(jìn)行分析，云圖如下所示：外壁柱VonMises應(yīng)力豎向加勁肋VonMises應(yīng)力橫向加勁肋VonMises應(yīng)力圖12應(yīng)力云圖ANASYS有限元分析總結(jié)（1）外壁柱應(yīng)力情況：最大VonMises應(yīng)力為49.373N/mm2，最大應(yīng)力位置發(fā)生在外壁柱的四角，即橫向壁板與豎向壁板的相交處。變形情況：外壁柱產(chǎn)生的最大位移值為3.392mm，為相應(yīng)截面尺寸的1/1164（2）豎向加勁肋應(yīng)力情況：最大VonMises應(yīng)力為45.67N/mm2，最大應(yīng)力位置發(fā)生在樓層處。變形情況：產(chǎn)生的最大位移值為2.714mm，為相應(yīng)截面尺寸的1/1455（3）橫向加勁肋應(yīng)力情況：最大VonMises應(yīng)力為171.545N/mm2，最大應(yīng)力位置發(fā)生在樓層中部的加勁板位置，橫向加勁板的中部以及四個角部應(yīng)力最大。變形情況：產(chǎn)生的最大位移值為3.101mm，為相應(yīng)截面尺寸的1/1274通過大型有限元軟件ANASYS的分析可以得出結(jié)論：混凝土澆筑高度不超過8米是滿足設(shè)計(jì)要求的。ABAQUS有限元分析總結(jié)在鋼管混凝土澆筑階段，技術(shù)人員對位于第62層，高程為267.87米的西北側(cè)角柱進(jìn)行了應(yīng)力跟蹤監(jiān)測。為此，本次midas分析選取該處鋼管混凝土柱進(jìn)行澆筑高度分析。主要研究內(nèi)容有以下部分：不同澆筑高度（4.2m、8.4m、12.6m）下鋼管混凝土柱的應(yīng)力應(yīng)變分析、澆筑分析結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)對比分析以及不同混凝土澆筑高度產(chǎn)生的初應(yīng)力對鋼管混凝土長期性能的影響。鋼管柱有限元模型本報(bào)告采用有限元軟件ABAQUS對鋼管混凝土的澆筑過程進(jìn)行模擬分析。鋼管、橫向加勁肋和縱向加勁肋均采用實(shí)體單元。取鋼管柱高為4.2m、8.4m和12.6m三種工況進(jìn)行分析。其中4.2m鋼管柱如圖13所示，平面尺寸為1.8m×3.0m,鋼管壁厚長向?yàn)?5mm，短向?yàn)?0mm。縱向加勁肋厚40mm，橫向加勁肋柱中處20mm厚，梁相交處為25mm厚，鋼材采用Q345。整體結(jié)構(gòu)在上部逐漸收縮，其中第62層西北角柱向南傾斜成1.7o，為使分析結(jié)果更能真實(shí)的反應(yīng)空鋼管在混凝土澆筑時的應(yīng)力變形狀態(tài)，建模時將柱與重力方向的傾角同樣取為1.7°。圖134.2m高鋼管柱有限元模型荷載根據(jù)《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》中泵送混凝土對模板壓力計(jì)算公式，及施工單位審核意見，按照自密實(shí)混凝土的規(guī)范（自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程CECS203：2006）要求，混凝土的側(cè)壓力應(yīng)按液態(tài)計(jì)算，即按規(guī)范取大值，因此壓力計(jì)算公式為F＝γcH，γc=2400KN/M3，呈倒三角分布。邊界條件為底部固接。工況一.4.2米澆筑高度分析當(dāng)混凝土澆筑高度為4.2m時，鋼管壁側(cè)向最大鼓起位移為0.641mm，位于鋼管長邊方向下部。加勁肋將鋼管壁分割成幾個小塊，每個小塊鋼板變形類似于雙向板，如圖14所示。加勁肋約束每小塊鋼板的變形，從而減小了鋼管壁的鼓起位移，類似于雙向板的約束邊界。鋼管壁最大應(yīng)力位于鋼管壁與加勁肋交接處，為17.9MPa，如圖15所示。整個鋼管的最大應(yīng)力位于加勁肋，為35.4MPa，如圖16所示。圖14鋼管柱變形圖

圖15鋼管壁應(yīng)力圖圖16加勁肋應(yīng)力圖工況二.8.4米澆筑高度分析鋼管壁側(cè)向最大鼓起位移為1.625mm，位于鋼管長邊方向中下部，雖然此處所受荷載比底部小，但由于底部固接，因此最大位移出現(xiàn)在底部偏上的位置，如圖17所示。鋼管壁最大應(yīng)力為38.1MPa，位于鋼管壁與加勁肋交接處，如圖18所示。整個鋼管的最大應(yīng)力位于加勁肋，為98.8MPa，如圖19所示。圖17鋼管柱變形圖圖18鋼管壁應(yīng)力圖圖19加勁肋應(yīng)力圖工況三.12.6米澆筑高度分析鋼管壁側(cè)向最大鼓起位移為2.931mm，位于鋼管長邊方向中下部，如圖20所示。鋼管壁最大應(yīng)力為61.4MPa，位于鋼管壁與加勁肋交接處，如圖21所示。整個鋼管的最大應(yīng)力位于加勁肋處，為162.9MPa，如圖22所示。圖20鋼管柱變形圖圖21鋼管壁應(yīng)力圖圖22加勁肋應(yīng)力圖小結(jié)由以上分析可知，隨著一次性混凝土澆筑高度的增大，鋼管柱的變形與應(yīng)力也隨之增大。最大側(cè)向鼓起位移位于中下部，最大應(yīng)力位于加勁肋處。當(dāng)一次性澆筑三層，即澆筑高度為12.6m時，鋼管壁最大應(yīng)力為61.4MPa，加勁肋最大應(yīng)力達(dá)到162.9MPa，因此混凝土澆筑引起的初應(yīng)力對鋼管的影響需引起重視。有限元分析與實(shí)測數(shù)據(jù)對比對空鋼管進(jìn)行8.4m澆筑高度的有限元分析，應(yīng)力監(jiān)測部位如圖23所示。截取南面與東面監(jiān)測部位，細(xì)部應(yīng)力圖如圖24-26所示。圖上藍(lán)色線條所圈部位為應(yīng)力監(jiān)測位置。監(jiān)測區(qū)域的平均應(yīng)力及實(shí)測數(shù)據(jù)對比，結(jié)果如表6所示。圖23監(jiān)測部位圖24南面監(jiān)測部位縱向應(yīng)力圖圖25南面監(jiān)測部位橫向應(yīng)力圖圖26東面監(jiān)測部位縱向應(yīng)力圖表6監(jiān)測區(qū)域的平均應(yīng)力及實(shí)測數(shù)據(jù)對比監(jiān)測部位1-11-22-12-2監(jiān)測結(jié)果應(yīng)力（MPa）-0.992.81-1.063.57計(jì)算結(jié)果應(yīng)力（MPa）-1.232.73-0.663.30由以上分析可知有限元分析與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果較為一致。但由于現(xiàn)場施工工況比較復(fù)雜，同時監(jiān)測位置為角部（相當(dāng)于雙向板角部約束處），應(yīng)力變化比較大，因此有限元分析得到的應(yīng)力值與監(jiān)測值有一定的誤差。計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果較為吻合，說明利用有限元分析方法能夠模擬澆筑階段流動混凝土對空鋼管的作用。長期效應(yīng)分析為研究混凝土澆筑初應(yīng)力對鋼管長期性能的影響，本工程對鋼管混凝土柱從安裝完畢時刻到施工完畢，以及結(jié)構(gòu)使用5年這段時間內(nèi)進(jìn)行分步分析。具體分析方法為提取各個階段第62-64層西北角柱所受的荷載，利用ABAQUS生死單元技術(shù)模擬鋼管混凝土從空鋼管到整體的過程，分析鋼管在各個階段的應(yīng)力及變形狀態(tài)。該監(jiān)測正在進(jìn)行中。鋼管混凝土柱的主要施工措施項(xiàng)目概況本項(xiàng)目A棟外框鋼柱最大截面為2.7×3.9米箱形鋼管柱，鋼管柱內(nèi)每邊均設(shè)計(jì)有豎向鋼板，樓層中部設(shè)計(jì)有水平橫隔板，樓層處設(shè)計(jì)有兩道水平橫隔板，同時鋼柱內(nèi)從內(nèi)向外設(shè)有三層柱鋼筋，具體為：中心部分為鋼管柱內(nèi)芯柱，主要形狀為圓形或橢圓形，對于截面尺寸較大的鋼管柱，其芯柱為兩個圓形的芯柱；其次是緊鄰樓層的水平橫隔板內(nèi)邊設(shè)計(jì)有一道柱鋼筋；同時水平橫隔板中部設(shè)計(jì)有一道穿越該板的柱鋼筋。柱鋼筋均為40，并采用直螺紋套筒連接。鋼管柱內(nèi)混凝土為C80和C60兩種強(qiáng)度等級。圖27外框鋼柱設(shè)計(jì)大樣混凝土面高度控制以及泄水孔設(shè)置（1）混凝土收縮的影響由于本工程鋼管柱內(nèi)設(shè)置有水平橫隔板，為了避免鋼管柱內(nèi)的混凝土澆筑的自身收縮或壓縮變形，所以每次澆筑混凝土的完成面距離鋼柱的最后一道橫隔板不少于300mm，且位于橫隔板的下方，目的是避免因?yàn)闄M隔板下部新澆的混凝土高度太小影響其正常水化和強(qiáng)度增長，影響柱內(nèi)混凝土的受力傳遞。（2）焊接要求為了保證鋼柱內(nèi)縱向隔板的焊接方便，焊接人員需站立在澆筑完成的混凝土表面操作焊接作業(yè)。因此，泄水孔（DN20）應(yīng)設(shè)置在兩段鋼柱焊接部位以下1100-1500的位置。（3）后期清理和修補(bǔ)由于鋼柱泄水孔在澆筑和養(yǎng)護(hù)過程中會有水泥漿流出，從而污染鋼柱及損壞鋼柱表面油漆。因此，要求所有的泄水孔應(yīng)留設(shè)在靠近核心筒的方向，以方便后期的水泥漿清洗及破損油漆的修補(bǔ)。（4）泄水孔的深化設(shè)計(jì)和加工確定了上述高度及平面要求后，項(xiàng)目部即要求鋼結(jié)構(gòu)加工單位按上述要求進(jìn)行泄水孔的深化設(shè)計(jì)和制作廠的加工，以方便現(xiàn)場混凝土的澆筑。圖28泄水孔、橫隔板、混凝土完成之間的關(guān)系示意圖外框鋼柱鋼筋施工（1）外框鋼柱鋼筋連接本工程外框鋼柱均使用直徑為40，根據(jù)規(guī)范要求必須采用直螺紋連接，因此在施工所有外框鋼柱鋼筋時均采用直螺紋進(jìn)行連接。由于鋼柱內(nèi)最外排鋼筋需穿過橫隔板，為了方便直螺紋套筒在橫隔板位置的施工，因此，橫隔板上的鋼筋穿孔孔徑應(yīng)比鋼筋所使用的直螺紋套筒外徑大2mm。（2）鋼筋下料高度控制由于外框鋼柱采用分段焊接安裝，為了不影響鋼柱的焊接連接，每次鋼柱最外側(cè)的柱內(nèi)鋼筋（第三排鋼筋）連接處均不能高于下一節(jié)鋼柱的焊接位置。雖然鋼柱內(nèi)的第二排鋼筋距離鋼柱周邊的焊縫位置相對較遠(yuǎn)，但是由于第二排鋼筋是緊靠鋼柱內(nèi)的橫隔板邊沿，施工中難免會因?yàn)殇摻畹膬A斜碰到下一節(jié)鋼柱的橫隔板，而且因?yàn)橹鶅?nèi)鋼筋直徑較大難以調(diào)整，致使下一節(jié)鋼柱難以就位。因此鋼柱內(nèi)的第二排鋼筋的連接位置應(yīng)不高于下一節(jié)鋼柱內(nèi)的橫隔板的位置。圖29鋼柱內(nèi)鋼筋布置示意圖采用自密實(shí)混凝土（1）主塔樓外框鋼柱內(nèi)設(shè)計(jì)有水平橫隔板，同時為了保證鋼柱內(nèi)混凝凝固后，不會因?yàn)榛炷恋淖允湛s在鋼柱與混凝土接觸部位產(chǎn)生裂縫，因此，項(xiàng)目部決定對鋼管混凝土采用自密實(shí)混凝土。（2）由于混凝土的性能受到比如砂石原材料、外加劑的品種、混凝土的強(qiáng)度等級等多方面的影響，要使混凝土達(dá)到自密實(shí)混凝土的要求，必須對所使用的廠家的混凝土進(jìn)行試配。（3）根據(jù)自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，采用二級自密實(shí)性能指標(biāo)配置了該工程的自密實(shí)混凝配合比。即U型箱試驗(yàn)填充高度為320mm以上，擴(kuò)展度為650±50mm?；炷潦┕たp處理鋼管柱內(nèi)空間狹小，每次混凝土澆筑完成后施工縫留設(shè)，采用普通鑿毛處理不利于混凝土鑿除碎屑清理，且鋼管柱內(nèi)空間狹小不利于操作。因此，本工程鋼管柱混凝土澆筑完成初凝前，采用帶肋鋼筋在混凝土表面壓出肋痕，作為前后混凝土接縫處理。裂縫控制由于本工程鋼柱內(nèi)的混凝土屬于大體積混凝土，為了了解鋼管柱內(nèi)的混凝土凝固過程中混凝土內(nèi)部溫度的變化情況，施工中采取在鋼柱內(nèi)進(jìn)行測溫。測溫結(jié)果表明，鋼管表面無需采取保溫措施，也能保證混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，可以保證混凝土質(zhì)量。通過對鋼柱內(nèi)混凝土測溫觀測，以及鋼柱內(nèi)混凝澆筑后所處的環(huán)境條件，明確了鋼柱混凝土凝固過程中內(nèi)部溫度不會對混凝土質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。超高泵送高性能混凝土施工技術(shù)輸送泵的選擇(1)泵送壓力計(jì)算公式超高壓輸送泵的選擇主要根據(jù)泵送的最大高度決定，由于混凝土在輸送過程中產(chǎn)生的壓力主要來自混凝土自身的重力和沿程混凝土與管道之間的摩擦力，同時混凝土自身的級配和粘度因數(shù)，以及混凝土移動的速度因素所產(chǎn)生的壓力也必須綜合考慮。因此，除了根據(jù)JGJ/T10-95《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》推薦的計(jì)算方法，選擇較高壓力損失計(jì)算的S.Morinaga公式計(jì)算外，900垂直彎管半徑1米應(yīng)折合成14米水平管：…S.Morinaga公式以上公式只能進(jìn)行前期的粗略的計(jì)算，施工中還應(yīng)根據(jù)具體工程所使用的本地區(qū)混凝土澆筑過程所收集的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行具體的測算，以確保理論與實(shí)際更趨接近。(2)泵送壓力計(jì)算現(xiàn)以**混凝土最高泵送高度427.33米計(jì)算作比較：根據(jù)技術(shù)規(guī)程計(jì)算：經(jīng)濟(jì)計(jì)算每米混凝土沿程損失為：0.015-0.052MPa/m，這其中垂直泵管按照其4倍進(jìn)行計(jì)算。已知：垂直高度427.33(m)×4×0.015=25.64MPa，預(yù)計(jì)：水平管道（178+123.6+70.25+45.655）×0.015=6.26MPa，空機(jī)壓力：3MPa。因此，混凝土泵的出口壓力要大于P＞25.64+6.26+3=34.9MPa根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)計(jì)算：經(jīng)測定泵管的垂直沿程壓力損失為：0.052MPa/m水平管沿程壓力損失值為：0.027MP/m泵管的垂直高度壓力損失為：427.33*0.052=22.22MPa水平管的壓力損失為：（178+123.6+70.25+45.655）*0.027=11.27MPa總的壓力損失為：22.22+11.27=33.39MPa根據(jù)以上兩種混凝土的壓力損失計(jì)算來看，后期的實(shí)際測量結(jié)果與理論實(shí)際相差較小，經(jīng)過第二種情況的測算說明施工中根據(jù)第一種情況選擇輸送泵可滿足工程的實(shí)際需要。泵機(jī)的選用**金融中心項(xiàng)目選用湖南中聯(lián)重科生產(chǎn)的HBT90.40.572RS超高壓混凝土泵，其液壓系統(tǒng)最大壓力32MPa，混凝土出口壓力可達(dá)40MPa，理論泵送高度為800m，完全可以滿足本工程的泵送要求。圖30中聯(lián)重科HBT90.40.572RS型超高壓輸送泵（1）泵送設(shè)備柔性換向控制技術(shù)高壓力，大沖擊直接影響混凝土泵的泵送性能，是超高壓泵送設(shè)備使用的一大瓶頸，項(xiàng)目組在泵送設(shè)備液壓系統(tǒng)中創(chuàng)新運(yùn)用“泵送設(shè)備柔性換向控制技術(shù)”技術(shù)，解決了泵送設(shè)備大流量液壓系統(tǒng)換向沖擊問題。泵送設(shè)備柔性換向控制技術(shù)是指泵送機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作狀態(tài)發(fā)生突變時的自適應(yīng)控制技術(shù)，它以降低系統(tǒng)沖擊，減小設(shè)備及管道振動，提高元件壽命，降低混凝土泌水和堵管幾率等為控制目標(biāo)。下圖為增加柔性控制前后系統(tǒng)的流量、壓力的對比圖：a)不增加柔性控制系統(tǒng)的流量、壓力曲線b）增加后的流量、壓力曲線圖31流量、壓力對比曲線（2）工況適應(yīng)性控制技術(shù)超高壓泵送設(shè)備施工過程中，施工高度、管路鋪設(shè)、料況的變化經(jīng)常引起的整機(jī)輸出性能需求的波動，單一的系統(tǒng)控制必將引起不必要的能量浪費(fèi)及沖擊，有時甚至引起結(jié)構(gòu)件損壞及堵管。針對該難題泵機(jī)供應(yīng)單位開發(fā)了工況適應(yīng)性控制技術(shù)，通過對泵送過程中，各環(huán)節(jié)使用狀態(tài)的全面監(jiān)測，使用自學(xué)習(xí)控制算法對系統(tǒng)工況進(jìn)行反演，準(zhǔn)確識別并計(jì)算出泵送所需的各種參數(shù)及狀態(tài)，使設(shè)備時刻工作在最優(yōu)化的模式下，避免了因施工進(jìn)度的變化而引起的諸多問題。（3）超高壓冗余控制技術(shù)高層施工過程中，工作的連續(xù)性尤為重要，設(shè)備故障造成的損失將直接影響工程進(jìn)度及其它設(shè)備的重大損失。針對該施工特點(diǎn)，本工程采用了保證設(shè)備的持續(xù)工作的硬件及軟件雙重冗余技術(shù)。該種冗余技術(shù)并非軟件或硬件的簡單疊加，而是通過對系統(tǒng)原件的高密度復(fù)用結(jié)合精確的控制算法形成的智能冗余控制，主要包括：a泵送設(shè)備自帶傳感器復(fù)用換向信號的控制技術(shù)，它可以在換向系統(tǒng)發(fā)生故障時及時接管系統(tǒng)控制，使設(shè)備保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)；b雙泵獨(dú)立工控系統(tǒng)，在其中一套泵送系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可及時調(diào)整并切斷故障源，保持系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；c擺動油缸復(fù)用控制。在單邊擺缸失效的情況下，切換工作擺缸至雙作用狀態(tài)，以完成應(yīng)急工作。冗余控制的應(yīng)用極大的提高了系統(tǒng)的可靠性，是超高壓泵送施工中必不可少的控制環(huán)節(jié)。（4）節(jié)能控制技術(shù)對于大功率、高油耗的超高壓泵送設(shè)備，節(jié)能性的好壞直接關(guān)系到施工成本的高低及環(huán)境污染程度，因此，高效、節(jié)能是該設(shè)備追求的主要指標(biāo)之一。圖32節(jié)能控制系統(tǒng)邏輯框圖超高壓泵送設(shè)備的油耗控制技術(shù)，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速反饋和用戶泵送速度要求，以及用戶選擇的發(fā)動機(jī)工作功率模式(選擇最佳工作點(diǎn)：最大功率點(diǎn)或最佳節(jié)能點(diǎn))，控制器隨時調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)油門和主油泵排量，實(shí)現(xiàn)負(fù)載-發(fā)動機(jī)功率匹配，使設(shè)備在負(fù)載功率大跨度變化下可達(dá)到26%的節(jié)能效果。（5）分配閥的自補(bǔ)償密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)40MPa高壓下的可靠密封分配閥采用復(fù)合聚氨酯彈性材料，波紋結(jié)構(gòu)形式，保證運(yùn)動副之間在高壓下實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償密封。（6）關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)技術(shù)為了滿足超高層高強(qiáng)高性能混凝土的泵送需要，對泵送單元中關(guān)鍵件如料斗、分配閥系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對關(guān)鍵受力部件進(jìn)行了有限元分析，對S管閥進(jìn)行了流場分析，從而保證了關(guān)鍵零部件的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，下圖為超高壓混凝土泵料斗結(jié)構(gòu)有限元分析和超高壓混凝土泵S管閥結(jié)構(gòu)有限元分析：圖33料斗有限元分析圖34S管閥有限元分析對S管閥進(jìn)行了布局優(yōu)化和流場分析，改善了S管閥的結(jié)構(gòu)型式及工藝性，減少了S管閥的擺動阻力，實(shí)現(xiàn)S管傳動軸和本體無間隙連結(jié)，由過去的單一斷面承受扭矩變?yōu)槎鄠€斷面共同承受扭矩，提升了S管閥承受扭矩及抗沖擊能力，大大提升了泵送設(shè)備的可靠性。（7）遠(yuǎn)程智能實(shí)時控制技術(shù)超高壓混凝土輸送泵要求具有故障預(yù)警檢測功能，項(xiàng)目組研發(fā)出適用于超高壓施工工藝的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控技術(shù)，采用智能化監(jiān)控和維護(hù)技術(shù)，極大的提高了施工效率，使高性能混凝土的輸送工藝得到較大提升。下圖為GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)顯示界面圖：

圖35GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)顯示界面圖超高壓泵管的選擇（1）泵管的規(guī)格由于超高層建筑一般均使用高性能混凝土，其粘度非常大，泵送壓力很大?；炷凛斔凸芤瞬捎?5Mn2鋼，調(diào)質(zhì)后內(nèi)表面高頻淬火，硬度可達(dá)HRC45～55，壽命比普通管可提高3～5倍。隨著樓層升高，管徑及壁厚均作相應(yīng)的調(diào)整。由于混凝土彎管處一般承受的壓力和管壁摩擦力均較大。因此，彎管宜采用耐磨鑄鋼，厚度不小于12mm。本工程管徑使用情況如下表所示：序號樓層位置高度管規(guī)格備注15層以下23.90Φ152×1225-73層315.90Φ146×10373-98層421.98Φ140×7（2）泵管接頭形式超高壓和高壓耐磨管道密封，采用密封性能可靠的O形圈端面密封形式?？赡?00MPa的高壓。普通耐磨管道的密封采用外箍式，裝拆方便。高壓耐磨管接頭連接普通管接頭連接圖36泵管接頭形式（3）截止閥的應(yīng)用水平截止閥主要用于泵機(jī)出現(xiàn)故障時的修理和泵管的清洗工作。因此，水平截止閥一般設(shè)置在離泵機(jī)10米左右即可。當(dāng)泵機(jī)如眼鏡片、切割環(huán)等突然損壞時，可使用水平截止閥阻止混凝土泵管立管內(nèi)的混凝土回流，造成混凝土材料的浪費(fèi)和影響輸送泵的維修時間。本工程在五層樓板上安裝了一個豎向截止閥，主要作用是90°向上的彎頭堵管或爆管時，能關(guān)閉此截止閥，進(jìn)行彎頭的修理，避免上部立管內(nèi)的混凝土回流造成浪費(fèi)。超高壓輸送系統(tǒng)的布置（1）管路布置基本要求為了不影響超高層混凝土澆筑的連續(xù)供應(yīng)，超高壓輸送管一般至少應(yīng)布置兩路，輸送泵兩臺，另外還需備用一臺輸送泵，以免影響混凝土的連續(xù)施工?；炷敛脊軕?yīng)注意以下問題：超高壓輸送泵管應(yīng)盡量避開人流量比較大的地方；第一水平彎管距離輸送泵最短應(yīng)不小于3米；水平管應(yīng)采用埋設(shè)于水泥墩上的管夾將其固定；距離輸送泵10米左右應(yīng)設(shè)置一個水平截止閥；豎向管道應(yīng)在第一次穿越樓層處設(shè)置一個截止閥；豎向管道應(yīng)每隔4-5米設(shè)置一個固定管夾；水平管的長度應(yīng)不低于泵送高度的15%，包括彎管折算長度；水平管兩邊應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)設(shè)置。（2）立管固定措施為使泵管在豎向有可靠的固定措施，結(jié)合本工程框筒結(jié)構(gòu)體系，且采用頂模系統(tǒng)施工，必須要先施工核心筒混凝土墻體結(jié)構(gòu)，才能施工水平樓板的特點(diǎn)，我們將混凝土泵管附著在核心筒的連梁上，在頂模的吊架內(nèi)，則依靠頂模系統(tǒng)的鋼平臺來承受上部管道的重量。如果采用在樓板上固定，由于核心筒內(nèi)樓板滯后墻體6層左右，需要采取措施將滯后部位管道接上，且水平結(jié)構(gòu)的樓板施工太慢就會影響核心筒墻體的施工，因此，在樓板上的泵管固定措施是不好的。泵管的固定措施如下圖所示：圖37豎向泵管與連梁固定由于混凝土立管需穿越頂模系統(tǒng)的吊架上升到頂模平臺上，因此，立管的平面位置考慮時，避開了頂模的桁架梁、吊架立桿等主要受力構(gòu)件。（3）立管長度的配制和調(diào)整為了保證施工過程中布管工作順利進(jìn)行，項(xiàng)目部要求本工程混凝土泵送設(shè)備供應(yīng)單位設(shè)計(jì)了整個管路系統(tǒng)，該單位根據(jù)項(xiàng)目部的泵管平面位置圖及每層施工高度要求，設(shè)計(jì)了管路配置要求，并按該設(shè)計(jì)文件定制了符合本工程生產(chǎn)要求的不同長度的泵管。每層頂升時，按設(shè)計(jì)管長增加一段立管即可。由于本工程布料機(jī)及其輔助管固定在頂模鋼平臺上，每次頂升時，只需將頂模掛架內(nèi)的一段立管松開，頂升到位后加上實(shí)際頂升的管長即可。由于現(xiàn)場施工情況變化較多，頂模受伸臂桁架鋼骨影響等原因，實(shí)際的頂升步距與最初設(shè)計(jì)時的頂升高度可能不同，頂升過程中可能也存在一些高度的微調(diào)，在這種情況下，泵機(jī)生產(chǎn)單位專門生產(chǎn)了不同厚度的橡膠墊圈（厚度分別為5、10、15、20、50mm等）及加長的連接螺栓，采用這些墊圈及部分短尺寸鋼管（長度分別為100、200、500、1000mm等），就可以調(diào)節(jié)任何尺寸的管長了。（4）彎管設(shè)置由于**項(xiàng)目泵管高度超過400米，混凝土自身壓力大，因此，布管時考慮在中部42-45層增加一道彎管，以緩解泵管內(nèi)混凝土的下行壓力，減輕對泵機(jī)的泵送負(fù)擔(dān)。圖38項(xiàng)目中部彎管的應(yīng)用（5）布料機(jī)的設(shè)置布料機(jī)混凝土輸送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對降低整個高強(qiáng)度混凝土泵送系統(tǒng)的壓力，提高易損件壽命，起著關(guān)鍵的作用。超高層專用布料機(jī)，采用超常規(guī)設(shè)計(jì)，底座采用R1000彎頭輸送管，臂架系統(tǒng)全部配置R500彎頭輸送管，大大降低了布料機(jī)混凝土輸送阻力。但超常規(guī)設(shè)計(jì)帶來超常規(guī)設(shè)計(jì)難度：圖39超高層專用混凝土布料機(jī)底座圖40超高層專用混凝土布料機(jī)臂架系統(tǒng)通過采用計(jì)算機(jī)工作站對臂架系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行臂架強(qiáng)度計(jì)算和機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真，實(shí)現(xiàn)臂架的工況虛擬仿真設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)；產(chǎn)品通過結(jié)構(gòu)應(yīng)力試驗(yàn)，對計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)證，保證了產(chǎn)品的高可靠性；圖41布料機(jī)臂架系統(tǒng)有限元分析結(jié)果臂架系統(tǒng)的混凝土輸送管支撐架，專門針對重型R500彎管優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用可快換拆卸的法蘭式安裝接頭，強(qiáng)度高，耐沖擊，而且采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭接口尺寸，在混凝土輸送管支架使用破損后，可以快速更換；**項(xiàng)目采用的是具有很大強(qiáng)度和剛度的頂模系統(tǒng)，頂模鋼平臺設(shè)計(jì)時將布料機(jī)的荷載一起考慮，并確定了其位置，因此，布料機(jī)可直接固定在頂模鋼平臺上，這樣做，一方面可以大大減輕塔吊的垂直運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，另一方面可以大大減少布料機(jī)的安拆次數(shù)。**項(xiàng)目選用中聯(lián)重科與泵機(jī)配套的HG19Y固定式塔式布料機(jī)，最大布料半徑為18.58米，能360°回轉(zhuǎn)。由于外框鋼管柱混凝土提前于樓層板施工，外框鋼梁緊隨鋼管柱施工。因此，布料機(jī)固定于外框鋼梁上。其位置如下圖所示：圖42外框鋼管柱混凝土施工布料機(jī)布置示意圖（6）混凝土泵送施工泵水：根據(jù)管路長短，首先泵一至兩料斗清水以潤濕管路、料斗、混凝土缸。泵水首先泵入廢漿箱，隨后用塔吊吊回地面。泵砂漿：在泵機(jī)出口處管路中放入一只海綿球，將砂漿倒入料斗，管路長度小于150m時，用1:2水泥砂漿（1份水泥，2份黃砂，體積比），管路長度大于150m時，采用1：1水泥砂漿。砂漿必須充分?jǐn)嚢瑁皾{用量每200m管路約0.5m3。泵送混凝土料：在料斗內(nèi)，砂漿余料還處在攪拌軸以上時，加入混凝土料，開始正常泵送。（7）管路清洗當(dāng)管路中殘留混凝土量滿足施工現(xiàn)場要求時，停止供料。φ125輸送管混凝土殘留量約為12.3L/m。泵送即將結(jié)束，將靠近泵機(jī)的水平截止閥關(guān)上，防止上部的混凝土回流，然后打開最靠近泵機(jī)的檢修口，塞入一個海綿球，然后加入2-4個濕的塑料袋(主要起增強(qiáng)泵管的密封性的效果)，封閉檢修口，反泵將料斗部位管內(nèi)的混凝土清洗干凈，然后開啟泵機(jī)泵水，將海綿球及其后面的水泥紙袋一起向前推進(jìn)，直至最終將管內(nèi)混凝土全部泵出，此時管道內(nèi)僅剩下清水，管道也干凈了。殘留的混凝土應(yīng)投入廢漿箱內(nèi)，并用塔吊吊回地面。泵送結(jié)束后，任何情況下都應(yīng)將混凝土缸、S閥、料斗、輸送管清洗干凈。（8）泵送系統(tǒng)的正常保證HBT90CH超高壓泵采用兩臺柴油機(jī)分別驅(qū)動兩套泵組。應(yīng)用雙動力功率合流技術(shù)，平時兩套泵組同時工作，當(dāng)一組出故障時可切斷該組，另一組仍維持50%的排量繼續(xù)工作，避免施工過程中斷造成損失，既可同時工作以提高工作效率，也可單獨(dú)作業(yè)，即使1臺發(fā)生故障仍有備用發(fā)動機(jī)繼續(xù)工作，大大提高了施工過程的可靠性。由于泵送最大高度達(dá)427.33m，管道內(nèi)的混凝土對混凝土活塞反壓極大，針對這一關(guān)鍵工況特點(diǎn)，采用特制高壓混凝土活塞。采用Φ125A壁厚為9或12mm，45Mn2合金鋼特制耐磨超高壓管道，經(jīng)特殊淬火處理，保障了管道的抗爆能力和耐磨損壽命。布管應(yīng)根據(jù)混凝土的澆筑方案設(shè)置，并少用彎管和軟管，盡可能縮短管線長度。本工程管道沿樓地面或墻面鋪設(shè)，為了減少管道內(nèi)混凝土反壓力，在泵的出口可布置75-110m的水平管及若干彎管。堵管預(yù)防和應(yīng)急措施：超高層建筑泵送時，容易反泵，不容易發(fā)生堵管。若發(fā)生堵管，其部位一般出現(xiàn)在水平段彎管或錐管處，特別是水平段與垂直管相接的彎管處。堵管的處理方法，先進(jìn)行反泵疏通，其它人員對堵管部位用榔錘敲打。若排除堵管無效，可先將液壓閘閥關(guān)閉，待泄壓后，清除堵管中的混凝土，接好管道，開啟液壓閘閥再繼續(xù)泵送。爆管預(yù)防和應(yīng)急措施：爆管一般出現(xiàn)在泵機(jī)出口端附近的管道，特別是水平段與垂直管相接的彎管處。處理方法：關(guān)閉垂直管與水平管處的液壓閘閥并更換管道。預(yù)防措施：定期用紅外線測厚儀檢測水平段與垂直初始段輸送管的厚度，厚度小于4毫米則更換。鋼管混凝土柱應(yīng)力監(jiān)測及分析傳感器介紹本次監(jiān)測結(jié)構(gòu)標(biāo)高為267.87米的西北鋼管角柱。傳感器選擇為北**康公司生產(chǎn)的BGK-4000振弦式表面應(yīng)變計(jì)，共4個。該應(yīng)變計(jì)用于安裝在鋼結(jié)構(gòu)及其它建筑物表面，測量結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。儀器與待測鋼結(jié)構(gòu)的溫度膨脹系數(shù)相同，與滬寧圖的溫度膨脹系數(shù)也非常接近，所以很少需要溫度修正。必要時，內(nèi)置的溫度傳感器可同時監(jiān)測安裝位置的溫度。采用不銹鋼制造的振弦式應(yīng)變計(jì)，具有很高的精度和靈敏度，卓越的防水性能、耐腐蝕性和長期穩(wěn)定性。由專用的四芯屏蔽電纜和溫度電阻信號、頻率信號不收電纜長度的影響。適合在惡劣的環(huán)境下長期監(jiān)測建筑物的應(yīng)變變化。BGK-4000型已帶有安裝塊，可直接作為鋼板應(yīng)力計(jì)使用。圖43安裝應(yīng)變計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)本次監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括振弦式傳感器讀數(shù)儀。振弦式傳感器讀數(shù)儀是測量系統(tǒng)中重要的組成部分，它攜帶方便，操作簡潔，堅(jiān)固耐用。讀數(shù)儀包括電源管理模塊、蓄電池、VR測量模塊等部分。鋼管混凝土柱應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果及分析表7鋼管混凝土柱應(yīng)力監(jiān)測時間及工況施工步時間工況條件12010-07-06鋼管混凝土柱表面應(yīng)變計(jì)安裝22010-07-13鋼管混凝土柱混凝土澆筑后監(jiān)測32010-07-20鋼管混凝土柱混凝土澆筑后監(jiān)測42010-07-28鋼管混凝土柱混凝土澆筑后監(jiān)測52010-08-05上層吊裝鋼管柱監(jiān)測62010-08-12上層鋼管混凝土柱混凝土澆筑后監(jiān)測72010-08-19上層鋼管混凝土柱混凝土澆筑后監(jiān)測82010-08-26上層鋼梁焊接時監(jiān)測92010-09-02例行監(jiān)測表8鋼管混凝土柱應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果1#應(yīng)變計(jì)監(jiān)測結(jié)果2#應(yīng)變計(jì)監(jiān)測結(jié)果施工部應(yīng)變計(jì)編號施工部應(yīng)變計(jì)編號應(yīng)力（MPa）應(yīng)力（MPa）1-11-22-12-21001002-0.992.812-1.063.573-6.31-0.613-10.64-2.584-8.74-4.14-14.21-10.185-52.59-6.925-56.77-24.176-53.43-5.556-57.53-23.567-55.63-6.997-61.18-23.648-52.36-9.128-56.16-28.129-52.36-9.129-56.16-28.12表9鋼管混凝土柱表面溫度（℃）施工步123456789鋼管柱溫度30.333.931.632.129.929.22828.728.6通過上面數(shù)據(jù)畫出excel圖形如下所示：圖44鋼管柱表面溫度隨施工步變化曲線圖圖451#應(yīng)變計(jì)監(jiān)測結(jié)果曲線圖462#應(yīng)變計(jì)監(jiān)測結(jié)果曲線圖檢測結(jié)果總結(jié)（1）鋼管混凝土柱澆筑混凝土?xí)r，由于混凝土自身重量對鋼管柱壁產(chǎn)生側(cè)壓力進(jìn)而引起鋼管柱表面的應(yīng)力變化。1#測點(diǎn)水平方向的應(yīng)力2.81MPa，2#測點(diǎn)水平方向的應(yīng)力為3.57MPa。因?yàn)樗椒较蜾摴苤蛎?，?dǎo)致總想變性相對縮短，數(shù)值放線的應(yīng)力表現(xiàn)為較小的壓應(yīng)力，1#測點(diǎn)豎直方向的壓應(yīng)力為0.99MPa，2#測點(diǎn)的壓應(yīng)力為1.06MPa。（2）隨著后期鋼管柱的焊接，1#和2#測點(diǎn)的豎直方向的壓應(yīng)力迅速增加，由于該處的角柱向內(nèi)存在一定傾斜角度，而且在核心筒和鋼管柱之間鋼梁焊接過程中也存在一定的施工誤差，導(dǎo)致1#和2#測點(diǎn)水平方向的壓應(yīng)力也逐漸增加。（3）監(jiān)測過程中，1#測點(diǎn)豎直方向最大的壓應(yīng)力為55.63MPa，水平方向最大壓應(yīng)力為9.12MPa；2#測點(diǎn)最大壓應(yīng)力為61.18MPa，水平方向最大壓應(yīng)力為28.12MPa，兩測點(diǎn)相差較大主要是鋼管柱本身傾斜的原因。（4）第8施工步，第9施工步監(jiān)測點(diǎn)豎直方向應(yīng)力有所減小，其原因可能是鋼梁的焊接分擔(dān)了部分載荷。通過以上幾點(diǎn)分析可以得出：鋼管柱外表面鋼板在上面載荷不斷增加過程中，鋼板應(yīng)力處于雙向受壓應(yīng)力狀態(tài)，對于鋼管柱混凝土整個結(jié)構(gòu)受力有益。而鋼梁的增加不僅沒有增大鋼管柱的豎向壓力，反而分擔(dān)了部分荷載。以上幾點(diǎn)分析值得引起以后學(xué)者的進(jìn)一步思考?，F(xiàn)場鋼管混凝土柱壓電陶瓷檢測壓電陶瓷測試系統(tǒng)（1）傳感器選型。本項(xiàng)目基于壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，制作成可以植入混凝土內(nèi)用于產(chǎn)生激勵信號和接受應(yīng)力波的新型智能骨料以及壓電陶瓷片，對混凝土質(zhì)量均勻性和混凝土與鋼管界面性能進(jìn)行監(jiān)測。采用的是壓電陶瓷片與封裝有壓電陶瓷的智能骨料。智能骨料是將壓電陶瓷片作為功能體放入水泥材料中固化而成，是一種質(zhì)量輕、體積小的壓電機(jī)敏復(fù)合材料。水泥砂漿可以保護(hù)壓電陶瓷材料，其體積小，而且當(dāng)該智能骨料被植入混凝土中時易于與母體混凝土結(jié)合成為一個整體，與混凝土母體具有良好的相容性，與混凝土結(jié)構(gòu)材料的界面粘結(jié)效果也比較好，避免了粗骨料對傳感器的損害；圖47.壓電陶瓷片與智能骨料實(shí)物圖（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本工程的監(jiān)測過程采用24通道比利時進(jìn)口LMS-SCM05振動測試分析集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)自帶信號發(fā)生功能，可以產(chǎn)生高頻激勵信號，并且各通道間完全獨(dú)立高頻采樣。該系統(tǒng)可以產(chǎn)生簡諧信號、掃頻信號、隨機(jī)信號以及觸發(fā)信號等各種類型信號，信號源頻率可達(dá)20KHz，可用于直接驅(qū)動智能骨料，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力波。同時，該系統(tǒng)具有高效、穩(wěn)定的采樣能力，其最大采樣頻率可達(dá)100KHz，能有效的采集到壓電陶瓷片以及智能骨料接收到的高頻信號。而且該系統(tǒng)配備有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其LMSTest.LabTimeRecordingAdd-in模塊具有時間歷程記錄功能，并與特征數(shù)據(jù)采集、階次跟蹤分析、譜采集或?qū)崟r倍頻程保持同步。記錄的時間數(shù)據(jù)可利用Test.Lab特征數(shù)據(jù)通程處理模塊做進(jìn)一步的后處理。該系統(tǒng)集發(fā)出信號、采集信號以及后處理分析信號于一身，極大地滿足了本次監(jiān)測的需要；圖48LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（3）傳感器測點(diǎn)布置。鋼管混凝土柱內(nèi)部智能骨料在不同高度分三層布置，每層6個，共18個。鋼管混凝土柱外壁的壓電陶瓷片的布置與內(nèi)部智能骨料相對應(yīng)，即在內(nèi)部角部部分的智能骨料對應(yīng)的鋼管外表壁上布置有壓電陶瓷片，其余的壓電陶瓷片均是均勻布置。四個外表面上均布置有壓電陶瓷片，每面在5個不同的高度處設(shè)置共20個壓電陶瓷片，每層4個，鋼管混凝土柱外壁四面共布置壓電陶瓷片80個。圖49智能骨料布置立面圖圖50智能骨料布置平面圖圖51A、C面壓電陶瓷片布置立面圖圖52B、D面壓電陶瓷片布置立面圖現(xiàn)場布置壓電陶瓷片時，首先將鋼管壁的油漆打磨掉，然后抹上一層薄薄的環(huán)氧樹脂，一方面可使壓電陶瓷片與鋼管柱保持絕緣，另外一方面可以保證壓電陶瓷片與鋼管壁的接觸面光滑；然后在固結(jié)硬化后的環(huán)氧樹脂表面抹上導(dǎo)電膠，將壓電陶瓷片與鈹銅黏貼在導(dǎo)電膠上；最后在壓電陶瓷片與鈹銅粘結(jié)固定后用環(huán)氧樹脂對其表面進(jìn)行加固，防止其剝落。A座15層西北角柱試驗(yàn)本次監(jiān)測采用LMS產(chǎn)生正弦和掃頻信號，正弦信號的頻率為8,000Hz，掃頻信號頻帶范圍為1Hz-20KHz，數(shù)據(jù)采樣頻率為102,400Hz。LMS同時采集激勵信號和響應(yīng)信號，并進(jìn)行濾波處理。采集一組噪聲信號，對其進(jìn)行譜分析，可以發(fā)現(xiàn)該噪聲信號在1600Hz附近有一個相對較大的幅值，如圖8所示。為了盡可能的減少噪聲的影響，故而本次監(jiān)測數(shù)據(jù)采用了帶通濾波的方法，其帶通頻率為2KHz-20KHz。本次監(jiān)測對象為第15層西北角柱，其監(jiān)測日期如表1所示。圖53噪聲信號譜分析表10第15層西北角柱監(jiān)測時間安排表監(jiān)測日期監(jiān)測次數(shù)2009年11月2日第一次監(jiān)測2009年11月6日第二次監(jiān)測2009年11月11日第三次檢測2009年11月30日第四次檢測2009年12月12日第五次檢測在混凝土澆注過程中，由于振搗棒以及泵送混凝土的影響，導(dǎo)致個別智能骨料在混凝土澆注完成后不能正常工作。正式測量前通過儀器檢測，判定本次監(jiān)測中，保存完好的智能骨料編號為2,3,5,6,7,8,9,10,11,13,14和17。根據(jù)監(jiān)測方案，對于界面狀況的監(jiān)測采用內(nèi)外結(jié)合的方式，即一方面采用內(nèi)部3個不同標(biāo)高層的中間部位的智能骨料作為激勵，測量對應(yīng)測量面上的各個壓電傳感器以及同一鋼管面內(nèi)側(cè)的各個智能骨料的響應(yīng)；另一方面采用鋼管外壁壓電陶瓷片作為激勵，測量內(nèi)部各智能骨料的響應(yīng)。對于內(nèi)部激勵的工況，分別采用6號、11號、17號作為激勵源，測量B面、D面的部分壓電陶瓷片以及B、D兩面內(nèi)側(cè)的各智能骨料的響應(yīng)；對于外部激勵的工況，分別采用A面和C面中間位置的壓電陶瓷片（即A11、C11）作為激勵源，測量內(nèi)部各個智能骨料的響應(yīng)。以上兩大種工況均采用掃頻和正弦信號，數(shù)據(jù)分析過程對激勵及響應(yīng)信號選用“db1”小波進(jìn)行3層小波包分解來進(jìn)行計(jì)算。由于工況種類很多，現(xiàn)列出代表性的幾個工況如下：（1）工況1：掃頻信號、6號激勵、B面響應(yīng) 此種工況下，以6號智能骨料作為激勵源，發(fā)出掃頻信號，測量B面以及靠近B面內(nèi)側(cè)的各智能骨料的響應(yīng)。圖54為6號智能骨料不同日期發(fā)出的激勵信號，由于采樣頻率高達(dá)100KHz，時間步長僅為9.76×10-6s，為了能清晰的反映時域信號的幅值變化，圖中僅僅繪出了其中500步的時程曲線，即圖中橫坐標(biāo)表示的是時間步數(shù)。從圖中可見，盡管每次監(jiān)測時系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置一致，不同日期的激勵信號幅值大小有略微差別。為了排除由于激勵信號強(qiáng)度的差異導(dǎo)致的影響，對激勵進(jìn)行了歸一化處理。同時，對于其他所有工況均采用同樣處理方式。 圖546號智能骨料不同日期的激勵信號時程圖由于傳感器數(shù)目眾多，本次監(jiān)測對于各個工況下各傳感器的時程響應(yīng)圖不一一繪制，僅以各工況下某一個傳感器的時程圖作為示例。圖55為B1號壓電陶瓷片的時程曲線圖，從圖中可見，各個日期內(nèi)幅值大小不同，但差異不大，因此從幅值大小直觀上很難定性分析內(nèi)部混凝土與鋼管壁之間的界面狀況，運(yùn)用介紹的原理和方法，通過小波包分析方法對該工況下的各個傳感器的實(shí)測信號進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖56所示。圖55B1號壓電陶瓷片不同日期的響應(yīng)信號時程圖圖56各傳感器能量的RMSE值（3）工況2：正弦信號、6號激勵、B面響應(yīng)此種工況下，以6號智能骨料作為激勵源，發(fā)出8000Hz的正弦信號，測量B面以及靠近B面內(nèi)側(cè)的各智能骨料的響應(yīng)。仍然以B1為例，圖57為B1號壓電陶瓷片實(shí)測的時程響應(yīng)曲線，圖58為計(jì)算后得到的各個傳感器測得的信號的RMSE值。圖57B1號壓電陶瓷片不同日期的響應(yīng)信號時程圖圖58各傳感器能量的RMSE值以上各個工況實(shí)現(xiàn)了對內(nèi)部混凝土與鋼管壁界面狀況的監(jiān)測，通過對實(shí)測的各個響應(yīng)信號進(jìn)行能量分析，計(jì)算得到了各個測點(diǎn)不同日期的RMSE值。比較發(fā)現(xiàn)，各個工況下，各測點(diǎn)的RMSE值均未超過15%，這說明不同日期內(nèi)測點(diǎn)所接收到的能量較穩(wěn)定、離散性小，即說明在監(jiān)測時間內(nèi)，內(nèi)部混凝土與鋼管壁之間的粘結(jié)性能良好，暫未見界面剝離。根據(jù)監(jiān)測方案，對內(nèi)部混凝土缺陷的監(jiān)測，采用使用鋼管混凝土內(nèi)部某一層中心位置的智能骨料作為激勵，其他所有骨料來接收信號的方式進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際情況，選取6、11、17號智能骨料作為激勵源，測量其他各個智能骨料的響應(yīng)。類似于界面監(jiān)測的情況，此工況仍然采用掃頻和正弦信號，數(shù)據(jù)分析過程對激勵及響應(yīng)信號選用“db1”小波進(jìn)行3層小波包分解來進(jìn)行計(jì)算。（1）工況1：掃頻信號、6號激勵、內(nèi)部其他智能骨料測響應(yīng)此種工況下，以內(nèi)部6號智能骨料作為激勵源，發(fā)出掃頻信號，測量內(nèi)部其他各智能骨料的響應(yīng)。以2號智能骨料為例，圖59為該智能骨料在不同日期所測得的響應(yīng)的時程曲線。從圖中可見，信號幅值略有不同，但無明顯衰減變化，類似的趨勢存在于其他的各個智能骨料的時程曲線中，本報(bào)告就不一一舉例說明。同樣對各個測點(diǎn)進(jìn)行小波包分解計(jì)算，各測點(diǎn)能量的RMSE值如圖60所示。圖59內(nèi)部2號智能骨料不同日期的響應(yīng)信號時程圖圖60內(nèi)部各智能骨料能量的RMSE值（2）工況2：正弦信號、6號激勵、內(nèi)部其他智能骨料測響應(yīng)此種工況下，以內(nèi)部6號智能骨料作為激勵源，發(fā)出8000Hz的正弦信號，測量內(nèi)部其他各智能骨料的響應(yīng)。圖61為內(nèi)部各智能骨料信號的RMSE值。圖61內(nèi)部各智能骨料能量的RMSE值本次監(jiān)測通過內(nèi)部埋置的智能骨料、外部固定的壓電陶瓷片對鋼管混凝土柱進(jìn)行健康監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：對于內(nèi)部混凝土與鋼管壁界面情況的監(jiān)測，分別采用內(nèi)部智能骨料和外部壓電陶瓷片作為激勵這兩大種工況。一方面，直接從時程曲線上可以看出，響應(yīng)幅值略有不同，但未出現(xiàn)明顯衰減；另一方面，對實(shí)測信號運(yùn)用小波包方法分析，計(jì)算得出各個測點(diǎn)在不同監(jiān)測日期內(nèi)能量的RMSE值，該均方根誤差未超過15%，根據(jù)分析原理，說明各測點(diǎn)接收能量較穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯的能量損失。綜合上述，可以判定該監(jiān)測時間段內(nèi)內(nèi)部混凝土與鋼管壁之間粘結(jié)性能良好，未出現(xiàn)界面剝離。對于內(nèi)部混凝土自身缺陷的監(jiān)測，采用內(nèi)部某一智能骨料作為激勵、其他智能骨料接收的工況。計(jì)算各個工況下測點(diǎn)能量的RMSE值發(fā)現(xiàn)，該值在10%左右，說明各個測點(diǎn)在監(jiān)測日期內(nèi)接收的能量趨于穩(wěn)定，無明顯變化，混凝土自身密實(shí)性良好。A座18層、25層西北角柱試驗(yàn)通過對18層和25層角柱的測量，得到的結(jié)果和第一次檢測所得到的結(jié)果基本相同。性能指標(biāo)超大截面箱型鋼管混凝土綜合施工技術(shù)有多項(xiàng)性能指標(biāo)：模擬試驗(yàn)中鋼管混凝土柱完整性檢測由于鋼管混凝土柱完整性不能直接的觀察，只能通過檢測的方式來了解其完整性，通過模擬試驗(yàn)壓電陶瓷檢測，驗(yàn)證了本項(xiàng)目施工工藝滿足完整性要求。并對模擬試驗(yàn)柱進(jìn)行了剖開試驗(yàn)，內(nèi)部完整性良好，同時也驗(yàn)證了壓電陶瓷的科學(xué)性。模擬試驗(yàn)中考慮浮漿強(qiáng)度和焊接對混凝土強(qiáng)度的影響通過提取表面浮漿進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；通過對焊接部位抽芯檢測其強(qiáng)度，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求?；炷翝仓叨葘︿摴軞堄鄳?yīng)力的影響通過軟件分析了澆筑高度對鋼管殘余應(yīng)力的應(yīng)力和應(yīng)變，并確定在施工中務(wù)必保證混凝土澆筑高度小于8米?，F(xiàn)場殘余應(yīng)力檢測通過現(xiàn)場實(shí)際殘余應(yīng)力檢測，其結(jié)果與ANASYS理論計(jì)算的數(shù)值吻合。滿足了殘余應(yīng)力不大于強(qiáng)度20%的設(shè)計(jì)要求。施工縫處理措施施工縫處采取150×150菱形槽壓痕，保證混凝土的抗剪強(qiáng)度和整體性?；炷脸弑盟虲60混凝土泵送到400米高空，需要合理的泵送系統(tǒng)優(yōu)化。與國內(nèi)外同類技術(shù)的比較本綜合施工技術(shù)覆蓋內(nèi)容較多超大截面鋼管混凝土柱涉及內(nèi)容較多，例如：鋼管柱與混凝土及混凝土自身的完整性檢測，焊接對混凝土強(qiáng)度的影響，施工縫如何處理，超高泵送系統(tǒng)的優(yōu)化，混凝土澆筑對鋼管產(chǎn)生的殘余應(yīng)力控制等等。本綜合施工技術(shù)難度大具有一定的開創(chuàng)性鋼管混凝土柱內(nèi)有鋼筋以及隔板，給混凝土澆筑帶來了相當(dāng)大的難度，本項(xiàng)目采用自密實(shí)高性能混凝土，并通過檢測和模擬試驗(yàn)對其進(jìn)行了大量的探索。鋼管柱與混凝土的密實(shí)性無法確認(rèn)，需尋求有效的檢測方法。需要利用有限元軟件進(jìn)行殘余應(yīng)力計(jì)算，并通過現(xiàn)場實(shí)際檢測應(yīng)力與其進(jìn)行對比。本綜合施工技術(shù)注意技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合施工時注意了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，不但要可行，而且要經(jīng)濟(jì)，使相關(guān)的技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性能方面具有優(yōu)勢。相應(yīng)的節(jié)省了建筑用資源如鋼材、水泥等的投入。，這些措施對于促進(jìn)項(xiàng)目的綠色施工做出了一定的貢獻(xiàn)。綜合施工技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平我項(xiàng)目部在施工的基礎(chǔ)上，完善和總結(jié)了三個施工工法，并通過了專家鑒定，其中《超大截面鋼管混凝土柱施工工法》經(jīng)鑒定達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。成果的創(chuàng)新性先進(jìn)性本施工技術(shù)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)性:進(jìn)行了箱形鋼管柱混凝土柱鋼板殘余應(yīng)力的控制由于箱形鋼管混凝土是受力較為不利的一種截面，在混凝土澆筑過程中，因?yàn)榛炷恋淖灾丶笆┕ず奢d產(chǎn)生的側(cè)壓力會在柱壁鋼板中產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力在鋼管柱未承載時就已產(chǎn)生，對于后期鋼管柱的承載是不利因素，對這種殘余應(yīng)力進(jìn)行合理控制才能保證結(jié)構(gòu)永久受力的安全。設(shè)計(jì)單位要求合理控制混凝土的澆筑高度，使混凝土澆筑過程中對鋼管壁側(cè)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力不要超過鋼材強(qiáng)度的20%。項(xiàng)目部委托哈爾濱工業(yè)大學(xué)，對最不利的鋼管柱進(jìn)行了有限元分析計(jì)算，最終確定，鋼管柱混凝土一次最大澆筑高度不能超過8米，采取這種殘余應(yīng)力控制措施保證了結(jié)構(gòu)永久受力的科學(xué)合理。壓電陶瓷檢測鋼管混凝土柱內(nèi)含有大量的橫縱隔板及三層鋼筋，超聲波無法檢測。本項(xiàng)目利用了以智能骨料的正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)為原理的壓電陶瓷檢測方法，結(jié)果符合實(shí)際情況。泵送系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新高性能混凝土超高泵送至417.33米高空設(shè)備選用中聯(lián)重科生產(chǎn)的HBT90.40.572RS超高壓混凝土泵，其液壓系統(tǒng)最大壓力32MPa，混凝土出口壓力可達(dá)40MPa，理論泵送高度為800m可調(diào)節(jié)長度立管與頂模系統(tǒng)的配合使用。42-45層增加一道彎管緩解混凝土本身的壓力也成為一個新亮點(diǎn)。并采用了如下技術(shù)創(chuàng)新：1柔性換向控制技術(shù)，解決了泵送設(shè)備大流量液壓系統(tǒng)換向沖擊問題，最高降低泵送沖擊50%以上；2工況適應(yīng)性控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備根據(jù)施工高度、管路鋪設(shè)、料況的變化與整機(jī)輸出性能最佳匹配，提高施工效率20%；3超高壓冗余控制技術(shù)，保證設(shè)備工作的連續(xù)性、可靠性，降低了因設(shè)備故障造成的高層施工工程中的巨大損失；4節(jié)能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載-發(fā)動機(jī)功率匹配，使設(shè)備在負(fù)載功率大跨度變化下可達(dá)到26%的節(jié)能效果；5分配閥的自補(bǔ)償密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)40MPa高壓下的可靠密封。6管道端面密封技術(shù)7管道多重耐磨技術(shù)焊接對混凝土強(qiáng)度影響的研究鋼管柱與鋼梁通過連接板連接在一起，本項(xiàng)目研究了焊接連接板對混凝土強(qiáng)度的影響，通過模擬試驗(yàn)抽芯取樣，結(jié)果證明本項(xiàng)目焊接對混凝土強(qiáng)度無明顯的影響。作用意義（直接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益）直接經(jīng)濟(jì)效益本綜合施工技術(shù)僅對施工縫處理技術(shù)，鋼筋直螺紋套筒連接技術(shù)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，其它幾項(xiàng)技術(shù)僅考慮其質(zhì)量、安全、進(jìn)度等方面的優(yōu)勢及社會效益。施工縫處由于試驗(yàn)中浮漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，因此不剔鑿表面浮漿而在浮漿表面用鋼筋網(wǎng)片對浮漿表面做150×150壓痕，增大混凝土之間的連接。鋼筋直螺紋套筒連接技術(shù)通過采用直螺紋連接而節(jié)約采用搭接連接所需的鋼材費(fèi)用。本項(xiàng)目采用直螺紋套筒連接，抗震等級為一級，鋼筋的錨固長度為34d，鋼筋的搭接百分率為50%，搭接長度按1.4倍錨固長度計(jì)算。綜合上述兩項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)過工程量及價(jià)格的對比分析計(jì)算，共實(shí)現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益696.1萬元。社會效益縮短了工程工期采用本綜合施工技術(shù)，節(jié)省了剔除浮漿的時間，大大減少了工期?？蓪ζ渌こ淌┕ぬ峁┙梃b作用采用本綜合施工技術(shù)，不但可以為本工程上部主體結(jié)構(gòu)的施工提供寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)，還可對類似工程的鋼管混凝土柱施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。對鋼混結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的促進(jìn)由于傳統(tǒng)的超聲波無法檢測本工程鋼管柱混凝土柱完整性，最后通過壓電陶瓷的檢測達(dá)到了理想的效果，該項(xiàng)檢測技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用很少。該項(xiàng)檢測技術(shù)對以后超高層鋼混結(jié)構(gòu)完整性檢測中具有劃時代的意義。推廣應(yīng)用等情況推廣應(yīng)用范圍和條件本綜合施工技術(shù)對于大型鋼管混凝土柱施工有較強(qiáng)的借鑒作用。特別是超大截面鋼管混凝土柱，內(nèi)部有縱橫向隔板，且配有一層或多層鋼筋時，適合于采用超大截面高性能混凝土施工技術(shù)。該技術(shù)對于混凝土澆筑位置的控制、對混凝土質(zhì)量的控制、對鋼筋質(zhì)量的控制具有較強(qiáng)的可參考性。推廣應(yīng)用的前景由于中國經(jīng)濟(jì)近年來發(fā)展快速以及建筑時空效應(yīng)的提出，各地興起了建造超高層建筑的熱潮，針對框架結(jié)構(gòu)，框架核心筒結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，都將涉及到鋼管混凝土柱的施工。本施工技術(shù)對以后的鋼管混凝土柱施工具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。存在的問題和改進(jìn)意見超大截面鋼管混凝土柱養(yǎng)護(hù)條件本項(xiàng)目采用的是蓄水養(yǎng)護(hù)，在實(shí)際施工中，蓄水養(yǎng)護(hù)存在一些問題，蓄水養(yǎng)護(hù)對鋼管柱內(nèi)部溫度無法做到很好的養(yǎng)護(hù)。我公司將繼續(xù)對鋼管柱養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行研究，初步形成蓄水養(yǎng)護(hù)和鋼管柱外壁掛設(shè)濕潤的防火氈進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。鋼管內(nèi)混凝土未做到無收縮2018年，我國向亞洲地區(qū)出口中藥材18.54萬噸，出口額9.71億美元，占我國中藥材出口總額的80%。其中，日本、中國香港、韓國是亞洲地區(qū)的主要出口市場，主要出口品種有人參、枸杞子、茯苓、半夏、地黃等。2018年，日本超越中國香港成為我中藥材出口的第一大市場，出口占比達(dá)21.67%。我國對歐洲、北美洲等地區(qū)的出口占比則相對較小。隨著智能醫(yī)療機(jī)器人市場潛力加速釋放，大量企業(yè)加入到激烈的市場競爭中，差異化競爭局面逐漸顯現(xiàn)，校企合作日益加強(qiáng)。一是工業(yè)機(jī)器人企業(yè)和醫(yī)療器械企業(yè)憑借其長期相關(guān)技術(shù)積累，與國內(nèi)研究院所展開多層次技術(shù)合作，逐步向智能醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域延伸產(chǎn)業(yè)鏈布局。例如，楚天科技與國防科技大學(xué)合作，以外骨骼機(jī)器人研究為切入點(diǎn)，重點(diǎn)研發(fā)輔助殘疾人和老年人生活的智能康復(fù)機(jī)器人，又如金明精機(jī)與清華大學(xué)機(jī)械工程系成立聯(lián)合研究中心，開展神經(jīng)康復(fù)機(jī)器人的研究。二是科研院所通過孵化企業(yè)，將科研成果推向市場。專注于骨科手術(shù)機(jī)器人的天智航由清華大學(xué)和北京航空航天大學(xué)提供技術(shù)支撐，哈爾濱工業(yè)大學(xué)已成功孵化羅伯醫(yī)療、思哲睿、哈工大機(jī)器人、邁康信等多家智能手術(shù)與康復(fù)機(jī)器人企業(yè)。利用征收項(xiàng)目基本信息管理功能，可將房屋征收工程審批通過的基本信息輸入到系統(tǒng)中，前期已錄入的信息在上報(bào)階段自動關(guān)聯(lián)，無需重復(fù)錄入。其中包括：征收項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目概況、街道小區(qū)、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、聯(lián)系電話？應(yīng)聘者信息？檢驗(yàn)結(jié)果？評價(jià)結(jié)果？估計(jì)的戶數(shù)？有多少已簽署的協(xié)議？拆掉的房屋數(shù)量？賠償協(xié)議？基金的分配？拆毀公司？評價(jià)公司？企業(yè)的拆除及征收項(xiàng)目全過程資料等？長期以來，動物類藥材多為野生。由于野生資源稀缺且逐年枯竭，國家對其實(shí)施嚴(yán)格的政策保護(hù)，再加上勞動力價(jià)格持續(xù)上漲，使得野生及動物類藥材供給出現(xiàn)不足，隨著需求的不斷增長，價(jià)格呈現(xiàn)平穩(wěn)上升態(tài)勢。2018年，反映野生藥材價(jià)格運(yùn)行情況的“中藥材野生99價(jià)格指數(shù)”（我國具有代表性的99種野生中藥材市場價(jià)格的綜合加權(quán)）上半年突破3000點(diǎn)，上行至3200點(diǎn)附近,下半年小幅度回調(diào)，上漲117.4點(diǎn)，環(huán)比上漲3.93%。盡管我國醫(yī)療器械行業(yè)市場容量擴(kuò)張速度快，但由于相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)和制造工藝的落后，其國產(chǎn)醫(yī)療器械產(chǎn)品仍集中在中低端品種，高端醫(yī)療器械主要依賴進(jìn)口。中國占全球醫(yī)療器械市場約14%市場份額，在多種中低端醫(yī)療器械產(chǎn)品領(lǐng)域，產(chǎn)量居世界第一。我國高端醫(yī)療器械市場大部分份額由外資企業(yè)占領(lǐng)。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展迅速，年均復(fù)合增長率約為23.89%。中國醫(yī)療器械行業(yè)正處于快速發(fā)展期。球員們對于游戲的質(zhì)量要求更高但是收下后付款的能力非常強(qiáng)據(jù)報(bào)道與世界上其他國家相比中國玩家對游戲質(zhì)量的要求更加苛刻和苛刻在各付費(fèi)轉(zhuǎn)化率的排位中玩家的付費(fèi)轉(zhuǎn)化率均較低而在中值之間的差距則表現(xiàn)為0.77%比5.39%的轉(zhuǎn)化率差距此前在付費(fèi)轉(zhuǎn)化率最高的前10%的游戲中中國玩家的付費(fèi)轉(zhuǎn)化率也只有12.5%但是在接受了游戲的內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)之后中國的玩家會更愿意買像買最好的設(shè)備這樣的游戲內(nèi)產(chǎn)品氫能源：綠色零排放，或是能源終極形式。從歷史變遷的縱向角度看，人類利用能源的發(fā)展歷史是不斷走向清潔化的過程，氫能源是目前已知最綠色清潔的能源，其反應(yīng)產(chǎn)物只有水，因此有望成為能源的終極形式。從橫向?qū)Ρ冉嵌瓤?，氫能源相較于其他形式的能源具有功率密度優(yōu)勢，在發(fā)電領(lǐng)域具有建設(shè)成本優(yōu)勢。目前氫能源應(yīng)用的主要阻礙在于分布式應(yīng)用場景利用綜合成本高，并且氫氣使用的便利性和其他能源相比有較大差距。以全球氫能源乘用車發(fā)展為例，氫能源產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚處于導(dǎo)入期，需要政策支持。我們認(rèn)為，在各國產(chǎn)業(yè)政策及補(bǔ)貼的推動下，氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展有向好趨勢，國內(nèi)市場也有望真實(shí)進(jìn)入導(dǎo)入期，但產(chǎn)業(yè)鏈仍需完善。與由跨國廠商壟斷的產(chǎn)業(yè)鏈上游相比，基因檢測產(chǎn)業(yè)鏈中游整體競爭更為激烈，除華大基因、貝瑞基因等頭部公司因在檢測樣本量上居于領(lǐng)先地位，毛利率基本維持在50%以外，目前許多公司整體盈利水平低于上游設(shè)備、試劑生產(chǎn)商。但從市場容量來看，基因檢測服務(wù)因直接面向醫(yī)療機(jī)構(gòu)、個人、科研機(jī)構(gòu)、制藥公司等用戶，其整體市場規(guī)模較大。2018年，我國向亞洲地區(qū)出口中藥材18.54萬噸，出口額9.71億美元，占我國中藥材出口總額的80%。其中，日本、中國香港、韓國是亞洲地區(qū)的主要出口市場，主要出口品種有人參、枸杞子、茯苓、半夏、地黃等。2018年，日本超越中國香港成為我中藥材出口的第一大市場，出口占比達(dá)21.67%。我國對歐洲、北美洲等地區(qū)的出口占比則相對較小。隨著智能醫(yī)療機(jī)器人市場潛力加速釋放，大量企業(yè)加入到激烈的市場競爭中，差異化競爭局面逐漸顯現(xiàn)，校企合作日益加強(qiáng)。一是工業(yè)機(jī)器人企業(yè)和醫(yī)療器械企業(yè)憑借其長期相關(guān)技術(shù)積累，與國內(nèi)研究院所展開多層次技術(shù)合作，逐步向智能醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域延伸產(chǎn)業(yè)鏈布局。例如，楚