大型鋼網(wǎng)架液壓整體提升施工技術(shù)

大型鋼網(wǎng)架液壓整體提升施工技術(shù)一前言工程屋面設(shè)計(jì)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架平面尺寸為84m×138m，支承形式為下弦柱點(diǎn)支承，網(wǎng)格尺寸為4m×4m與3m×3m，廠房屋面網(wǎng)架采用正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架形式。網(wǎng)架投影面積約11592m?2;，下弦球最低點(diǎn)為19m，網(wǎng)架為三層，局部四層、五層，上下弦間距約為3m，平面球間距3m、4m。整體重量約為1200t。支撐桁架弦桿與混凝土結(jié)構(gòu)采用埋件連接。圖1:網(wǎng)架平面示意圖圖2:網(wǎng)架立面示意圖二方案思路本工程網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)安裝高度較高，縱橫向跨度較大。結(jié)構(gòu)桿件眾多，自重較大。若采用常規(guī)的分件高空散裝方案，需要搭設(shè)大量的高空腳手架，不但高空組裝、焊接工作量巨大，且存在較大的質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)，施工的難度較大，并且對(duì)整個(gè)工程的施工工期會(huì)有很大的影響，方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)較差。根據(jù)項(xiàng)目綜合分析，將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在地面拼裝成整體后，利用“超大型液壓同步提升施工技術(shù)”將其一次提升到位，再進(jìn)行柱頂部分預(yù)留后裝桿件的安裝，將大大降低安裝施工難度，并于質(zhì)量、安全和工期等均有利。三施工方案及技術(shù)措施3.1提升施工流程圖3:提升示意圖表1:提升流程表3.2提升吊點(diǎn)設(shè)置根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總體上按照每隔一個(gè)柱子設(shè)置一個(gè)吊點(diǎn)的原則布置吊點(diǎn)，總共設(shè)置了15個(gè)提升吊點(diǎn)，平面布置如下圖所示:圖4:吊點(diǎn)平面布置圖網(wǎng)架提升吊點(diǎn)采用臨時(shí)吊點(diǎn)形式，在支座附近添加三根臨時(shí)桿件，臨時(shí)桿件匯交形成提升吊點(diǎn)。吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式如下圖所示:圖5:網(wǎng)架下吊點(diǎn)示意圖6:下吊點(diǎn)臨時(shí)球結(jié)構(gòu)示意圖3.3提升臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)置根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在混凝土柱頂設(shè)置提升平臺(tái)，提升平臺(tái)與設(shè)置在柱頂?shù)念A(yù)埋件連接，如下所示:圖7:網(wǎng)架提升臨時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖提升平臺(tái)主要由主肢、綴桿、扁擔(dān)梁及提升橫梁組成，材質(zhì)均為Q345B，各部分截面如下所示:表2:提升平臺(tái)材料表圖8:導(dǎo)向架示意圖3.4主要技術(shù)及設(shè)備1)主要技術(shù)及設(shè)備①超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù);②TL-J-600型液壓提升器;③TL-J-2000型液壓提升器;④TL-HPS-60型液壓泵源系統(tǒng);⑤TLC-1.3型計(jì)算機(jī)同步控制及傳感檢測(cè)系統(tǒng)。2)同步控制系統(tǒng)液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、受力控制、操作閉鎖、過(guò)程顯示和故障報(bào)警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過(guò)液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓提升過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和(或)控制指令的發(fā)布。圖9:同步控制系統(tǒng)控制界面3)主要液壓設(shè)備配置本工程所需液壓設(shè)備包含液壓提升器、液壓泵站、液壓油管及配套的傳感器，設(shè)備平面布置如下圖所示:圖10:液壓設(shè)備平面布置圖表3:液壓設(shè)備配置匯總表序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)單重(t)數(shù)量1液壓提升器60噸TLJ-6000.422液壓提升器200噸TLJ-20001.0133液壓泵源系統(tǒng)60kWTL-HPS-602.234同步控制系統(tǒng)TL-CS11.215液壓油管Ф136傳感器TL-SL157對(duì)講機(jī)

3.5設(shè)備安裝1)提升器安裝提升器鋼絞線外接孔與支承通孔中心對(duì)齊，鋼絞線與支承通孔壁不能碰擦。鋼絞線導(dǎo)向架用于提升過(guò)程中鋼絞線的疏導(dǎo)，防止鋼絞線纏繞。導(dǎo)向架導(dǎo)出方向以方便裝拆油管、傳感器和不影響鋼絞線自由下墜為原則。2)地錨安裝上下吊點(diǎn)的垂直偏斜小于1.5°，地錨結(jié)構(gòu)安裝在專(zhuān)用吊具的內(nèi)部，并與周邊結(jié)構(gòu)留有一定空隙，使地錨可沿圓周方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絞線與孔壁不至碰擦。3)鋼絞線安裝操作工藝①鋼絞線須經(jīng)檢查，無(wú)折彎、疤痕和嚴(yán)重銹蝕;穿鋼絞線采取由上至下穿法。②用砂輪切割機(jī)或割刀將鋼絞線切割成所需的長(zhǎng)度。用打磨機(jī)將鋼絞線兩頭打磨成錐形，端頭不得有松股現(xiàn)象。③將疏導(dǎo)板安裝于提升平臺(tái)下側(cè)，調(diào)整疏導(dǎo)板孔的位置，使其與提升器各錨孔對(duì)齊。④用導(dǎo)管自上而下檢查提升器的安全錨、上錨、中間隔板、下錨、應(yīng)急錨和疏導(dǎo)板孔，做到上下6層孔對(duì)齊。⑤確保單根鋼絞線偏轉(zhuǎn)角度小于1.5°。⑥一般先穿外圈的小部分，后穿內(nèi)圈全部，再將剩余外圈穿完。⑦頂開(kāi)安全錨壓錨板，將鋼絞線從安全錨穿過(guò)各個(gè)錨環(huán)及疏導(dǎo)板。鋼絞線在安全錨上方露出適當(dāng)長(zhǎng)度。每穿好2根鋼絞線后，用夾頭將鋼絞線兩兩夾緊，以免鋼絞線從空中滑落。⑧根據(jù)計(jì)算配置數(shù)量穿好所有鋼絞線，并用上、下錨具鎖緊。⑨每束鋼絞線中短的一根下端用夾頭夾住，以免疏導(dǎo)板從一束鋼絞線上滑脫。用軟繩放下疏導(dǎo)板至下吊點(diǎn)上部，按基準(zhǔn)標(biāo)記調(diào)整疏導(dǎo)板的方位。⑩調(diào)整地錨孔位置，使其與疏導(dǎo)板的孔對(duì)齊。按順序依次將鋼絞線穿入地錨中并理齊，端頭留出大于20cm的長(zhǎng)度，用地錨壓錨板鎖緊鋼絞線。4)液壓泵站與提升器的油管連接檢查液壓泵站、控制系統(tǒng)與液壓提升器編號(hào)是否對(duì)應(yīng)，油管連接使主液壓缸伸、縮，錨具液壓缸松、緊是否正確。5)控制、動(dòng)力線的連接①各類(lèi)傳感器的連接;②液壓泵源系統(tǒng)與液壓提升器之間的控制信號(hào)線連接;③液壓泵源系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)之間的連接;④液壓泵源系統(tǒng)與配電箱之間的動(dòng)力線的連接;⑤計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電源線的連接。3.6結(jié)構(gòu)正式提升1)提升過(guò)程控制要點(diǎn)為確保結(jié)構(gòu)單元及結(jié)構(gòu)提升過(guò)程的平穩(wěn)、安全，根據(jù)屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特性，擬采用“吊點(diǎn)油壓均衡，結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級(jí)卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。2)同步提升過(guò)程①提升分級(jí)加載通過(guò)試提升過(guò)程中對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、提升設(shè)施、提升設(shè)備系統(tǒng)的觀察和監(jiān)測(cè)，確認(rèn)符合模擬工況計(jì)算和設(shè)計(jì)條件，保證提升過(guò)程的安全。以計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的各提升吊點(diǎn)反力值為依據(jù)，對(duì)連網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行分級(jí)加載(試提升)，各吊點(diǎn)處的液壓提升系統(tǒng)伸缸壓力應(yīng)緩慢分級(jí)增加，依次為20%、40%、60%、80%;在確認(rèn)各部分無(wú)異常的情況下，可繼續(xù)加載到90%、95%、100%，直至屋蓋網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)全部脫離拼裝胎架。在分級(jí)加載過(guò)程中，每一步分級(jí)加載完畢，均應(yīng)暫停并檢查如:上吊點(diǎn)、下吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等加載前后的變形情況，以及主樓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等情況。一切正常情況下，繼續(xù)下一步分級(jí)加載。②結(jié)構(gòu)離地檢查網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單元離開(kāi)拼裝胎架約100mm后，利用液壓提升系統(tǒng)設(shè)備鎖定，空中停留12小時(shí)以上作全面檢查(包括吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)，承重體系和提升設(shè)備等)。各項(xiàng)檢查正常無(wú)誤，再進(jìn)行正式提升。③姿態(tài)檢測(cè)調(diào)整用測(cè)量?jī)x器檢測(cè)各吊點(diǎn)的離地距離，計(jì)算出各吊點(diǎn)相對(duì)高差。通過(guò)液壓提升系統(tǒng)設(shè)備調(diào)整各吊點(diǎn)高度，使結(jié)構(gòu)達(dá)到水平姿態(tài)。④整體同步提升以調(diào)整后的各吊點(diǎn)高度為新的起始位置，復(fù)位位移傳感器。在結(jié)構(gòu)整體提升過(guò)程中，保持該姿態(tài)直至提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高附近。⑤提升速度整體提升施工過(guò)程中，影響構(gòu)件提升速度的因素主要有液壓油管的長(zhǎng)度及泵站的配置數(shù)量，按照本方案的設(shè)備配置，整體提升約度約10米/小時(shí)。⑥提升過(guò)程的微調(diào)結(jié)構(gòu)在提升及下降過(guò)程中，因?yàn)榭罩凶藨B(tài)調(diào)整和桿件對(duì)口等需要進(jìn)行高度微調(diào)。在微調(diào)開(kāi)始前，將計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)由自動(dòng)模式切換成手動(dòng)模式。根據(jù)需要，對(duì)整個(gè)液壓提升系統(tǒng)中各個(gè)吊點(diǎn)的液壓提升器進(jìn)行同步微動(dòng)(上升或下降)，或者對(duì)單臺(tái)液壓提升器進(jìn)行微動(dòng)調(diào)整。微動(dòng)即點(diǎn)動(dòng)調(diào)整精度可以達(dá)到毫米級(jí)，完全可以滿足屋蓋網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)單元安裝的精度需要。3)提升就位結(jié)構(gòu)提升至設(shè)計(jì)位置后，暫停;各吊點(diǎn)微調(diào)使主網(wǎng)架各層弦桿精確提升到達(dá)設(shè)計(jì)位置;液壓提升系統(tǒng)設(shè)備暫停工作，保持結(jié)構(gòu)單元的空中姿態(tài)，主網(wǎng)架中部分段各層弦桿與端部分段之間對(duì)口焊接固定;安裝斜腹桿后裝分段，使其與兩端已裝分段結(jié)構(gòu)形成整體穩(wěn)定受力體系。液壓提升系統(tǒng)設(shè)備同步卸載，至鋼絞線完全松弛;進(jìn)行屋蓋網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)的后續(xù)高空安裝;拆除液壓提升系統(tǒng)設(shè)備及相關(guān)臨時(shí)措施，完成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單元的整體提升安裝。4)卸載后裝桿件全部安裝完成后，進(jìn)行卸載工作。按計(jì)算的提升載荷為基準(zhǔn)，所有吊點(diǎn)同時(shí)下降卸載10%;在此過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)載荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，即卸載速度較快的點(diǎn)將載荷轉(zhuǎn)移到卸載速度較慢的點(diǎn)上，以至個(gè)別點(diǎn)超載。因此，需調(diào)整泵站頻率，放慢下降速度，密切監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的壓力和位移值。萬(wàn)一某些吊點(diǎn)載荷超過(guò)卸載前載荷的10%，或者吊點(diǎn)位移不同步達(dá)到10mm，則立即停止其它點(diǎn)卸載，而單獨(dú)卸載這些異常點(diǎn)。如此往復(fù)，直至鋼絞線徹底松弛。3.7提升過(guò)程注意事項(xiàng)1)提升間歇過(guò)程中的安全措施結(jié)構(gòu)安裝高度很高，提升過(guò)程中根據(jù)工況所需進(jìn)行空中停留。對(duì)于本工程，結(jié)構(gòu)安裝高度較高，風(fēng)荷載對(duì)提升吊裝過(guò)程有一定影響。為確保結(jié)構(gòu)提升過(guò)程的絕對(duì)安全，并考慮到高空對(duì)精度的要求，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋網(wǎng)架在空中停留時(shí)，或遇到更大風(fēng)力影響時(shí)，暫停吊裝作業(yè)，提升設(shè)備鎖緊鋼絞線。2)結(jié)構(gòu)就位時(shí)調(diào)整允許范圍液壓提升過(guò)程中必須確保上吊點(diǎn)(提升器)和下吊點(diǎn)(地錨)之間連接的鋼絞線垂直，亦即要求上提升平臺(tái)和下吊點(diǎn)在初始定位時(shí)確保精確。根據(jù)提升器內(nèi)錨具缸與鋼絞線的夾緊方式以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般將上、下吊點(diǎn)的偏移角度控制在1度以內(nèi)。3)提升設(shè)備的保護(hù)提升設(shè)備(包括鋼絞線)在提升作業(yè)過(guò)程中，如無(wú)外界影響，一般不需特別保護(hù)(大雪、暴雨等天氣除外)，但構(gòu)件在提升到位暫停，后裝桿件安裝時(shí)，應(yīng)予以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，主要為承重用的鋼絞線。特別是在焊接作業(yè)時(shí)，鋼絞線不能作為導(dǎo)體通電，如焊接作業(yè)距離鋼絞線較近時(shí)，焊接區(qū)域鋼絞線可采用橡膠或石棉布予以保護(hù)。3.8模擬計(jì)算分析1)計(jì)算軟件本工程采用通用有限元分析軟件SAP2000。2)網(wǎng)架重量取值本計(jì)算網(wǎng)架提升重量包含網(wǎng)架桿件、節(jié)點(diǎn)球、檁條及馬道重量，總重約1100噸。3)荷載組合本工程驗(yàn)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度采用:1.4×(恒荷載);驗(yàn)算變形采用1.0×(恒荷載)。4)網(wǎng)架工況分析本工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提升，共設(shè)置15個(gè)提升吊點(diǎn)。因提升工況與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用工況有所不同，需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行提升工況分析，采用SAP2000對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，網(wǎng)架單元均采用桁架單元進(jìn)行模擬，在吊點(diǎn)處進(jìn)行豎向約束加水平向彈簧約束，彈簧剛度取0.001KN/mm，荷載為結(jié)構(gòu)自重，分項(xiàng)系數(shù)取1.4，分析結(jié)果如下:圖11:網(wǎng)架變形云圖圖12:網(wǎng)架應(yīng)力云圖吊點(diǎn)反力表(單位:噸)提升點(diǎn)編號(hào)提升反力值1792883974995886427218569601047111361287139514881579小結(jié):同步提升工況下，網(wǎng)架跨中最大下?lián)霞s166mm5)提升平臺(tái)工況分析按照最大提升荷載136t進(jìn)行計(jì)算，由單個(gè)提升器承受，計(jì)算結(jié)果如下:圖13:應(yīng)力比圖圖14:變形圖小結(jié):本類(lèi)型提升架提升工況下，桿件最大應(yīng)力比約0.8，端部下?lián)霞s5mm，滿足提升要求。6)下吊點(diǎn)工況分析在網(wǎng)架焊接球節(jié)點(diǎn)上增加三根桿件并匯交于一點(diǎn)作為提升下吊點(diǎn)，對(duì)下吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)采用有限元分析軟件ANSYS12.0進(jìn)行計(jì)算分析，下吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)采用同一種規(guī)格，即臨時(shí)桿件為φ180×12，焊接球?yàn)?00×20，材質(zhì)均為Q345，提升荷載為