基于多點液壓同步提升安裝大型桁架鋼骨的新型技術(shù)

摘 要：本文介紹利用同步液壓控制系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)大型轉(zhuǎn)換桁架鋼骨液壓同步提升安裝工藝，并重點闡述了該工藝的關(guān)鍵設(shè)計方法、施工要點，為同類大噸位整體安裝工程提供了可參鑒的實例，截至目前為止，同類型大型轉(zhuǎn)換桁架鋼骨同步提升工程屬廣西境內(nèi)首次。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換桁架鋼骨；液壓同步提升

中圖分類號：TU398.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0351-03

前 言

針對國內(nèi)外大型懸挑桁架安裝時沒有采用整體液壓提升方法進行分析，在排除因場地客觀因素等原因后，需要重點解決桁架周邊提升支架設(shè)置、提升支點的加固設(shè)計以及桁架整體提升的控制措施等問題，本文采用計算機建模模擬對桁架整體提升工況及結(jié)構(gòu)受力進行分析，并以此作為依據(jù)指導現(xiàn)場施工。

1 工程概況

某企業(yè)總部大樓辦公樓結(jié)構(gòu)形式為框架——核心筒結(jié)構(gòu)（帶轉(zhuǎn)換桁架層）。其中轉(zhuǎn)換桁架層位于7～14層（11～23軸之間），轉(zhuǎn)換桁架范圍以下2～6層為架空層。轉(zhuǎn)換桁架凈跨度50.4m，構(gòu)件為型鋼混凝土構(gòu)件，兩端支承柱為巨型型鋼混凝土柱。轉(zhuǎn)換桁架層以上還有6層普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層。

巨型型鋼混凝土柱的型鋼均為鋼板組焊的十字型鋼。轉(zhuǎn)換桁架由4榀平面桁架組成。桁架均為H型鋼結(jié)構(gòu)，高33.6t，凈跨度50.4t。單榀桁架鋼骨重量約460t。針對此類大型鋼骨桁架結(jié)構(gòu)，其安裝關(guān)鍵點是控制整體桁架變形及最大應力值。

2 安裝方案概述

根據(jù)以往類似工程的成功經(jīng)驗，擬采用“超大型液壓同步提升技術(shù)”安裝轉(zhuǎn)換桁架。在較低標高處拼裝轉(zhuǎn)換桁架結(jié)構(gòu)成整體后，將其同步提升就位。

4榀平面桁架兩側(cè)相鄰的桁架通過橫向連接為整體（分成兩組）。2榀平面桁架為一組，連接成整體后總重約1000t（包含各榀間的加強連接桿件重量）。采用同步液壓提升安裝。提升約36m就位后，將轉(zhuǎn)換桁架與土建塔樓進行連接安裝，并進行吊點卸載。

整體提升中利用15層上部兩側(cè)框架結(jié)構(gòu)中的勁性柱設(shè)置懸挑反力支架，其上放置液壓提升千斤頂作為提升上吊點；在提升部分轉(zhuǎn)換桁架上弦桿處局部加強并焊接專用吊具作為下吊點。

提升過程中，上吊點的液壓提升頂與下吊點提升吊具通過承重鋼絞線連接。利用超大型液壓同步提升技術(shù)，將結(jié)構(gòu)一次性同步提升到位。

3 關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)

3.1 轉(zhuǎn)換桁架斷點位置確定

采用液壓整體提升安裝，需將提升結(jié)構(gòu)在兩端與框架勁性柱連接處斷開，每層弦桿斷口位置依次錯開，確保提升通道的順暢，具體布置如圖1所示。

3.2 轉(zhuǎn)換桁架下吊點位置局部加強

吊點離桁架端部最近節(jié)點距離為3600mm，為保證懸臂段弦桿的強度并且減小其變形，需對吊點處的懸臂桿件進行臨時局部加強，如圖2所示。

3.3 轉(zhuǎn)換桁架橫向聯(lián)系加強

由于平面桁架之間未設(shè)桿件相連，為了保證拼裝過程和提升過程桁架的穩(wěn)定，需在兩榀桁架之間設(shè)置臨時支撐桿（？準219×6鋼管），對桁架之間進行橫向聯(lián)系加強，如圖3所示。

3.4 提升上吊點反力支架、下吊點吊具設(shè)計

每榀桁架兩個端部各設(shè)置1個提升吊點，共計設(shè)置8個提升吊點。

利用15層上部兩側(cè)框架結(jié)構(gòu)中的勁性柱設(shè)置懸挑三角形反力支架，其上放置液壓提升頂作為提升上吊點。

在提升轉(zhuǎn)換桁架部分下吊點的上弦桿部位設(shè)置加勁板局部加強，并焊接專用吊具，其內(nèi)放置提升專用錨具作為下吊點。

3.5 液壓提升系統(tǒng)的設(shè)計

3.5.1 液壓提升系統(tǒng)簡介

該項目采用的計算機控制液壓同步提升系統(tǒng)由控制系統(tǒng)（計算機和傳感器）、承重系統(tǒng)（鋼絞線和千斤頂）、動力系統(tǒng)（液壓泵站）等組成。

每臺提升千斤頂上安裝有一套傳感裝置，這些傳感器將主油缸的位移情況、上下錨具的松緊情況傳送到主控計算機，根據(jù)一定的控制邏輯順序控制電磁換向閥，從而控制主油缸和上下夾持器動作。另外，對錨具狀態(tài)檢測設(shè)置傳感器，在每臺提升頂?shù)纳舷洛^具油缸上各安裝接近開關(guān)，進行緊錨狀態(tài)、松錨狀態(tài)位置檢測。

3.5.2 提升設(shè)備選型、提升鋼絞線數(shù)量確定

根據(jù)提升工況的結(jié)構(gòu)受力計算，最大提升反力2415.4kN，故選用350t液壓千斤頂。

提升設(shè)備配置如下：1臺LSDKC-16控制臺、2臺LSDB105液壓泵站、2臺TSF50擴展閥組、8臺LSD3500提升千斤頂，每臺千斤頂配備30根公稱直徑？準15.24mm鋼絞線，其抗拉強度1860MPa。

提升千斤頂安全儲備系數(shù)：

350t/臺×4臺÷1000t=1.4

鋼絞線的安全儲備系數(shù)：

30根/臺×26t（破斷力）/根×4臺÷1000t=3.12

3.6 提升工況驗算

B軸、E軸轉(zhuǎn)換桁架通過橫向聯(lián)系桿？準299×8聯(lián)系成整體提升，G軸、K軸轉(zhuǎn)換桁架同B軸、E軸，如下僅對B軸、E軸轉(zhuǎn)換桁架的各工況進行驗算。

利用有限元軟件對B軸、E軸轉(zhuǎn)換桁架整體建模，由于篇幅有限，如下僅列出提升工況、體系轉(zhuǎn)換工況組合應力計算結(jié)果[1]，如圖4～5所示。

3.7 提升上吊點反力支架驗算

提升反力支架由兩榀三角桁架組成，每榀三角桁架間通過橫向、縱向聯(lián)系連接，各桿件截面均由型鋼H890×299×15/23組焊而成，分配梁由4個型鋼H890×299×15/23組焊而成，材質(zhì)均為Q345。

通過有限元軟件對提升架整體建模，荷載組合考慮包括自重工況、提升荷載工況、風荷載工況。如下僅列出提升工況組合應力計算結(jié)果，如圖6所示。

3.8 提升下吊點吊具驗算

下吊點吊具按300t驗算，材質(zhì)為Q345。

通過有限元軟件Ansys進行實體建模型，如下僅列出等效應力計算結(jié)果，如圖7所示。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 施工步驟

（1）轉(zhuǎn)換桁架現(xiàn)場拼裝，局部加強及橫向聯(lián)系加強，并安裝提升反力支架、鋼絞線、下吊點吊具、液壓提升設(shè)備調(diào)試。

（2）對轉(zhuǎn)換桁架布置觀測點，并測量記錄。待轉(zhuǎn)換桁架正式提升。

（3）轉(zhuǎn)換桁架試提空并靜置24h，各構(gòu)件關(guān)鍵部位檢查[2]。

（4）繼續(xù)提升，待轉(zhuǎn)換桁架提升到位，依次補桿與原桁架斷口位置連接，并最后完成提升系統(tǒng)與轉(zhuǎn)換勁性柱的力系轉(zhuǎn)換。

（5）拆除液壓提升設(shè)備及上、下吊點臨時結(jié)構(gòu)，完成轉(zhuǎn)換桁架提升安裝。

4.2 提升施工要點

（1）密切收集未來7天氣象預報，選擇氣象條件相對較好，無風或風力等級在1～2級時段，并作好相關(guān)關(guān)鍵位置的測量記錄工作。

（2）提升前準備工作檢查

①提升前要再次對提升裝置的液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、控制與顯示系統(tǒng)及鋼絞線進行全面細致檢查，并記錄登記。

②重點檢查提升區(qū)域邊緣與組塊結(jié)構(gòu)間的安全距離，確保提升過程無障礙實施。

③在正式提升前，需進行試提升，逐級加載試提空0.05m，并用倒鏈收緊固定轉(zhuǎn)換桁架，靜置24h。再次檢查所有設(shè)備、吊索具及錨具等，待正式提升施工。

④正式提升施工

a.啟動同步液壓控制提升系統(tǒng)。主控臺進入主菜單啟動“自動提升”功能模塊，系統(tǒng)啟動。

b.整體平衡自動提升。操作主控臺的自動按鈕進行自動連續(xù)提升。在所有的自動提升中，如果各頂?shù)觞c同步誤差超過控制系統(tǒng)的設(shè)定誤差，系統(tǒng)將自動調(diào)整；如果同步誤差超過控制系統(tǒng)設(shè)定的最大誤差，系統(tǒng)將自動進入緊急停機，等待調(diào)整；調(diào)整完畢，進入準提升狀態(tài)，再次啟動自動提升。

c.提升過程中，觀察提升過程中同步控制誤差對構(gòu)件的影響；注意記錄提升過程中的油壓最大、最小值，并時刻監(jiān)測托梁狀態(tài)偏移是否在規(guī)定范圍內(nèi)，在誤差出現(xiàn)時應及時進行修正。

d.提升過程應隨時監(jiān)控負荷、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、及提升通道是否暢通。

⑤提升就位

a.通過提升千斤頂微調(diào)提升位置，保證提升轉(zhuǎn)換桁架連接位置各一側(cè)中心對中。

b.依次補桿與原桁架斷口位置連接，當最后提升系統(tǒng)與轉(zhuǎn)換勁性柱的力系轉(zhuǎn)換時，逐級將提升頂?shù)暮奢d卸載至轉(zhuǎn)換勁性柱，完成力系轉(zhuǎn)換。

c.拆除提升鋼絞線及提升頂。

5 結(jié) 語

本工程通過同步液壓控制系統(tǒng)技術(shù)將兩組大型轉(zhuǎn)換桁架鋼骨（每組凈長52.6m×凈寬12.6m×凈高34.3m，每組總重約1000t）整體提升約36m就位，正式提升每組10h內(nèi)提升就位。提升就位后24h對提升前設(shè)置的各節(jié)點應力及位移變化進行了4次監(jiān)測，其各項控制指標均符合規(guī)范及設(shè)計要求。該工程設(shè)計、施工技術(shù)較復雜，值得同類工程參鑒，截至目前為止，同類型大型轉(zhuǎn)換桁架鋼骨同步提升工程屬廣西境內(nèi)首次。

參考文獻

[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）[S].

[2]《吊裝作業(yè)安全規(guī)范》（AQ3021-2008）[S].

收稿日期：2018-6-3

作者簡介：黃文濤（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事橋梁特種施工技術(shù)工作。