大跨度拱形桁架結(jié)構(gòu)整體累積提升施工監(jiān)測控制

李 萌，杜 杰，洪敬利，項 杰

浙江精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司，浙江紹興 312030

大跨度拱形桁架結(jié)構(gòu)整體累積提升施工監(jiān)測控制

李 萌，杜 杰，洪敬利，項 杰

浙江精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司，浙江紹興 312030

大跨度鋼管桁架屋蓋結(jié)構(gòu)由大跨度的三角管桁架拱形結(jié)構(gòu)組成，主結(jié)構(gòu)選用的鋼管截面相對較小，結(jié)構(gòu)整體柔性較大，給提升施工的精度控制帶來了巨大的難題。本文主要介紹在成都海洋館累積提升施工中所采用的一些控制技術(shù)措施，已解決提升施工面臨的難題。

大跨度拱形結(jié)構(gòu)；累積提升；同步性；變形監(jiān)測；應(yīng)力監(jiān)測

1 概述

成都新世紀(jì)環(huán)球中心·天堂島海洋樂園（以下簡稱海洋館）位于成都市南門外、天府大道的西側(cè)，南臨成都市繞城高速，東側(cè)為天府大道，總用地面積46萬m2，總建筑面積138萬m2，主體高98 m。海洋館建筑主體平面呈長方形，南北向長538.4 m，東西向長423.92m；其中中央游藝區(qū)鋼結(jié)構(gòu)殼體沿長方向分為三個結(jié)構(gòu)單元，每個單元長度為154.4m、143.3m、141.4m，共由18榀倒三角形鋼管主桁架組成，跨度約158m～194m。

圖1 中央游藝區(qū)整體結(jié)構(gòu)三維軸測圖

2 整體累積提升施工工藝簡述

由于本工程屬于大跨度超高結(jié)構(gòu)，故采用了“分段吊裝+累積提升”的施工工藝，將主拱分成5個分段進行施工，施工完畢后先后進行兩次提升，屋蓋通過兩次提升形成合攏。以屋蓋三為例介紹累積提升施工工藝。

1 ）將結(jié)構(gòu)整體分為5個施工分段，分別在地面整體安裝就位，將提升設(shè)施安裝就位；

圖2 屋蓋分區(qū)示意

2 ）將中間分段整體提升，主拱第一次合攏；

圖3 主拱第一次合攏示意

3 ）將合攏后的分段再整體提升，主拱最終合攏完成。

圖4 主拱第二次合攏示意

由于結(jié)構(gòu)是采用累積提升，大跨度弧形鋼管桁架屋蓋本身會產(chǎn)生較大變形，在提升過程中整體穩(wěn)定性的問題；弧形屋蓋結(jié)構(gòu)自身在提升過程中的強度安全問題等。

3 整體累積提升施工技術(shù)控制措施

3.1 同步性控制

大跨度管桁架結(jié)構(gòu)在提升過程中由于每一軸線兩側(cè)的結(jié)構(gòu)重量不一定完全相同，使得每一個提升點位的提升器所能釋放出的提升張力不一致，最終形成了整個屋蓋的不同步。不同步性一旦過大有可能引起提升塔架以及屋蓋結(jié)構(gòu)的變形。

本工程結(jié)合施工工藝及現(xiàn)場實際情況，采用了如下幾種同步性控制措施：

1 ）計算機同步控制

液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測和計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓提升過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。

2 ）激光測距儀控制

在找平的地面設(shè)置一臺激光測距儀，在屋蓋主桁架下弦桿的端部貼上反射片，每一個提升點位在提升之前應(yīng)測量其靜止?fàn)顟B(tài)的高度，作為原始的數(shù)據(jù)記錄，當(dāng)每提升到一定高度后再進行高度的測量，通過各點的數(shù)據(jù)對比，可以計算屋蓋各個支撐點位的行程，也就可明顯地得出各點的不同步值。

3.2 結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測控制

大跨度弧形屋蓋結(jié)構(gòu)在提升過程中由于提升的不同步性會造成結(jié)構(gòu)各個軸線上的實際提升高度存在一定不同，而不同步數(shù)值的大小將直接影響到結(jié)構(gòu)的變形，結(jié)構(gòu)一旦變形過大不僅影響到后續(xù)的主拱合攏工作，將關(guān)系到提升過程的安全。

本工程結(jié)合施工工藝及現(xiàn)場實際情況，采用了如下幾種變形監(jiān)測控制措施：

1 ）主結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測

在主拱分段上下弦管口中心及跨中中心分別安裝反射片，每榀主拱桁架設(shè)置9個觀測點，提升過程中實時測量數(shù)據(jù)，與理論數(shù)據(jù)進行對比，得出結(jié)構(gòu)變形的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行比對分析。

2 ）提升架變形監(jiān)測

由于整個大跨度弧形管桁架屋蓋在提升前后的不確定性，以及在提升過程中不可避免得發(fā)生一定的變形，為了確保提升過程的順利進行，故在提升過程中主要進行提升架變形的監(jiān)測：

1 ）提升梁、提升器具的監(jiān)測：主要觀測提升梁在提升過程中的變形、提升梁之間焊縫是否發(fā)生開裂；

2 ）提升塔架監(jiān)測：提升架最容易發(fā)生變形的點位主要在提升架的頂部以及提升架的中部位置，故對上述位置進行監(jiān)測。

（1）每個提升架上提升梁頂部對應(yīng)提升架中立桿和內(nèi)立桿中心位置焊接測量標(biāo)示點（共3個點）位，在提升過程中使用全站儀進行全程測量，一旦發(fā)現(xiàn)前后測量數(shù)據(jù)相差過大及時發(fā)出預(yù)警；

圖5 提升塔架監(jiān)測點示意圖

圖6 提升塔架腰部監(jiān)測示意圖

（2）提升架在提升過程中除結(jié)構(gòu)頂部外，提升架立桿腰部位置變形最易發(fā)生，在提升架中部的內(nèi)側(cè)立桿位置貼上醒目的標(biāo)記，在提升過程中，通過使用經(jīng)緯儀進行上下掃視，觀測腰部是否發(fā)生變形；

（3）提升架基礎(chǔ)在提升過程中，需要觀測混凝土基礎(chǔ)是否發(fā)生開裂，在提升架立桿1米的位置處設(shè)置沉降觀測標(biāo)識，通過水準(zhǔn)儀來觀測沉降變化。

3 ）應(yīng)力監(jiān)測

由于提升架在進行提升過程中由于影響提升架體結(jié)構(gòu)變形因素太多，無法準(zhǔn)確得判斷其受力情況是否符合要求，故對提升架進行應(yīng)力監(jiān)測。通過應(yīng)力監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)與前期提升過程的模擬分析進行一個數(shù)據(jù)對比，可對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性做一個合理的判斷。

圖7 提升塔架應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測示意圖

4 結(jié)論

由于提升施工工藝和結(jié)構(gòu)自身因素的影響，在提升施工過程中，結(jié)構(gòu)變形、不同步性等均會存在并產(chǎn)生影響，這些影響如果不引起足夠的重視，將可能造成重大的質(zhì)量事故或者安全事故。故提升施工過程中的監(jiān)測措施是非常重要且必須的。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范，2001.

[2]上海市工程建設(shè)規(guī)范 DG/TJ08-2056-2009 重型結(jié)構(gòu)（設(shè)備）整體提升技術(shù)規(guī)程.上海市建筑建材業(yè)市場管理總站，2009.

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB50026-2007 工程測量規(guī)范，2007.

TU3

A

1674-6708（2012）59-0060-02