整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系安全性能研究

朱毅敏 徐 磊 陳逯浩 王少純張星波 陳俊博

（上海建工一建集團(tuán)有限公司，上海 200120）

0 引 言

超高層建筑作為一座城市乃至國(guó)家的地標(biāo)性建筑伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也同步進(jìn)入到高速發(fā)展階段，全國(guó)各大城市掀起了超高層建筑的建造潮流，超高層建造技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展[1]。整體提升鋼平臺(tái)模架體系（圖1）以其封閉性好、安全性高、承載能力強(qiáng)、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，在諸如上海中心、金茂大廈、白玉蘭廣場(chǎng)等知名超高層建筑工程中得到應(yīng)用，獲得了較大程度的推廣，越來(lái)越多地出現(xiàn)于超高層建筑的建造中[2]。

圖1 整體提升鋼平臺(tái)模架體系Fig.1 Integral lifting steel platform formwork system

在超高層建筑建造過(guò)程中，整體鋼平臺(tái)存在安裝、爬升、使用和拆除四種施工階段[3-4]，其中爬升階段和使用階段交替重復(fù)，是結(jié)構(gòu)分析及安全控制的重難點(diǎn)。超高層建造整體提升鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系受力工況較多，如何確保鋼平臺(tái)在高空多次變形、風(fēng)荷載以及其他不利因素的影響下的安全可靠性顯得尤為重要[5-7]。目前，針對(duì)整體鋼平臺(tái)施工全過(guò)程安全監(jiān)控的研究與實(shí)踐已經(jīng)得到充分開(kāi)展[8-10]，研究表明整體鋼平臺(tái)在超高空施工過(guò)程中受風(fēng)荷載的影響較大[11-12]，而目前尚缺少針對(duì)整體鋼平臺(tái)可能發(fā)生的由復(fù)雜施工荷載或裝備結(jié)構(gòu)缺陷引起失穩(wěn)破壞的深入研究[13-14]，針對(duì)控制整體鋼平臺(tái)安全風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)變形預(yù)警指標(biāo)的研究也不充分[15]。

本文設(shè)計(jì)滿足抵抗不同作用的由多系統(tǒng)組成的整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)，分析了在不同階段的豎向荷載與作用，并制定了相應(yīng)的變形控制指標(biāo)，采用整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了施工階段的工況分析，并根據(jù)受力特點(diǎn)布置了自動(dòng)化監(jiān)控裝置，采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果吻合性較好，有效控制了整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全性，為大型裝備結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)控制提供了一定的支撐。

1 鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系

整體鋼平臺(tái)是一套復(fù)雜的集成式大型施工裝備體系，主要用于超高層鋼筋混凝土核心筒筒體結(jié)構(gòu)施工，也適用于平面形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形式多變的超高層鋼筋混凝土構(gòu)筑物施工，特別能適應(yīng)復(fù)雜的多筒體超高層結(jié)構(gòu)的施工。典型的提升式整體鋼平臺(tái)主要由位于頂部的鋼平臺(tái)系統(tǒng)、內(nèi)外掛腳手架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、位于底部的支撐系統(tǒng)、安裝于鋼平臺(tái)上的提升系統(tǒng)及動(dòng)力控制系統(tǒng)組成（圖2）。

圖2 整體鋼平臺(tái)系統(tǒng)功能架構(gòu)圖Fig.2 Functional diagram of the integral steel platform system

2 鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析

為設(shè)計(jì)滿足抵抗不同作用的由多系統(tǒng)組成的整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)，本文分析了在不同階段的豎向荷載與作用，采用整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全過(guò)程理論分析，有效控制了整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全性。

2.1 工程概況

昆明恒隆廣場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)采用勁性柱鋼框架-混凝土鋼板剪力墻核心筒結(jié)構(gòu)體系，核心筒結(jié)構(gòu)高度為302.95 m，標(biāo)準(zhǔn)層層高為4.3 m。核心筒墻體主要在L35、L36、L50M、L52、L53有5次空中變形，翼墻、腹墻有多次收分，核心筒翼墻厚度地上部分最厚為1 600 mm，最薄為600 mm；腹墻厚度保持600 mm不變，部分樓層有少量300 mm厚的混凝土承重墻。鋼平臺(tái)立面高度12 m，頂梁、底梁、爬升柱及方管柱等構(gòu)件尺寸、材質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 鋼平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 Major structural parameters of the steel platform

本文采用有限元軟件MIDAS對(duì)鋼平臺(tái)進(jìn)行了數(shù)值模擬，其中主體結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧?、?nèi)腳手吊掛體系采用索單元建立。柱底部的邊界條件為鉸接，內(nèi)外支架與核心筒墻體之間為鉸接，梁與柱單元之間、梁與梁?jiǎn)卧g根據(jù)拆分要求采用剛接、鉸接及半剛性連接。鋼平臺(tái)三維有限元模型如圖3所示。

圖3 鋼平臺(tái)有限元模型Fig.3 Finite element model of the steel platform

2.2 整體鋼平臺(tái)工況分析

本文針對(duì)鋼平臺(tái)不同形態(tài)、不同工況、不同荷載下安全性和完整性的難題，對(duì)不同階段分別進(jìn)行設(shè)計(jì)及受力分析，結(jié)合鋼平臺(tái)整體的基本結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行統(tǒng)一組合，對(duì)局部薄弱點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，以抵抗鋼平臺(tái)在不同變形階段的豎向荷載和作用，形成階段設(shè)計(jì)與整體分析相結(jié)合的鋼平臺(tái)研制模式。

（1）進(jìn)行鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際情況，針對(duì)鋼平臺(tái)在不同階段分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮不同形態(tài)、不同工況及不同荷載要求，依次進(jìn)行受力分析，以確定鋼平臺(tái)的不同結(jié)構(gòu)形式。圖4計(jì)算結(jié)果表明，本鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，正常工作狀態(tài)和整體提升狀態(tài)兩種工況中各主要構(gòu)件的應(yīng)力比均控制在0.84以內(nèi)，滿足鋼平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。階段設(shè)計(jì)完成后，結(jié)合各個(gè)階段的結(jié)果及鋼平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)形式，確定整個(gè)鋼平臺(tái)的整體布置，最大限度地確保各個(gè)不同階段鋼平臺(tái)整體的完整性及安全性。

圖4 鋼平臺(tái)各階段受力分析結(jié)果Fig.4 FE results for each stage of the steel platform

（2）確立鋼平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)形式，對(duì)薄弱點(diǎn)（牛腿及銷(xiāo)殼體）進(jìn)行加強(qiáng)，以滿足鋼平臺(tái)各個(gè)階段的承載力要求，保證鋼平臺(tái)整體模型的可行性。圖5計(jì)算結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)牛腿結(jié)構(gòu)懸臂端最大豎向變形為0.796 mm，局部承壓區(qū)的最大有效應(yīng)力為267 MPa；重型牛腿懸臂端最大豎向變形為0.419 mm，局部承壓區(qū)的最大有效應(yīng)力為240.1 MPa，基本滿足結(jié)構(gòu)要求。

圖5 鋼平臺(tái)牛腿及銷(xiāo)殼體受力分析結(jié)果Fig.5 FE results of the corbel and pin shell of the steel platform

2.3 鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析

采用有限元軟件Midas對(duì)鋼平臺(tái)進(jìn)行了數(shù)值模擬，有限元模型主體結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧?、?nèi)腳手吊掛體系采用索單元建立。柱底部的邊界條件為鉸接，內(nèi)外支架與核心筒墻體之間為鉸接，梁與柱單元之間、梁與梁?jiǎn)卧g根據(jù)拆分要求采用剛接、鉸接及半剛性連接。分別選取正常工作狀態(tài)和整體提升狀態(tài)進(jìn)行有模擬分析。

（1）正常工作狀態(tài)：鋼平臺(tái)主要承重構(gòu)件最大應(yīng)力比為0.79（圖6）。結(jié)構(gòu)最大豎向變形發(fā)生在鋼平臺(tái)頂面四個(gè)角部，變形最大理論計(jì)算值約56.1 mm（圖7）。12級(jí)風(fēng)作用下鋼平臺(tái)X向最大水平位移為18 mm，Y向最大水平位移為14 mm，結(jié)構(gòu)側(cè)向變形比較均勻（圖8、圖9）。

圖6 鋼平臺(tái)正常工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)應(yīng)力比云圖Fig.6 Stress ratio contour of the steel platform in working state

圖7 鋼平臺(tái)正常工作狀態(tài)豎向位移云圖Fig.7 Vertical displacement contour of the steel platform in working state

圖8 鋼平臺(tái)正常工作狀態(tài)X向位移云圖Fig.8 X-direction displacement contour of the steel platform in working state

圖9 鋼平臺(tái)正常工作狀態(tài)Y向位移云圖Fig.9 Y-direction displacement contour of the steel platform in working state

（2）整體提升狀態(tài)：對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算分析，從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，各桿件應(yīng)力比均小于0.8，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足要求（圖10）。結(jié)構(gòu)最大豎向變形發(fā)生在懸挑較大部位，變形最大理論計(jì)算值約40.2 mm（圖11）。8級(jí)風(fēng)作用下鋼平臺(tái)X向最大水平位移反應(yīng)約為13.9 mm，Y向最大水平位移反應(yīng)約為8.8 mm（圖12、圖13）。

圖10 鋼平臺(tái)提升狀態(tài)結(jié)構(gòu)應(yīng)力比云圖Fig.10 Stress ratio contour of the steel platform in lifting state

圖11 鋼平臺(tái)提升狀態(tài)豎向位移云圖Fig.11 Vertical displacement contour of the steel platform in lifting state

圖12 鋼平臺(tái)提升狀態(tài)X向位移云圖Fig.12 X-direction displacement contour of the steel platform in lifting state

圖13 鋼平臺(tái)提升狀態(tài)Y向位移云圖Fig.13 Y-direction displacement contour of the steel platform in lifting state

有限元分析結(jié)果說(shuō)明鋼平臺(tái)在不同階段的豎向荷載與作用下的受力及變形均符合相關(guān)要求，有效論證了鋼平臺(tái)體系設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)分析的合理性。

3 鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系控制

本文鋼平臺(tái)體系安全控制是指在使用階段為保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員為保證鋼平臺(tái)體系及現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全性所采取的措施，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即荷載與作用、變形控制。

3.1 荷載作用

荷載與作用主要是指在使用階段嚴(yán)格控制各部位、各階段施工荷載，體現(xiàn)了對(duì)鋼平臺(tái)體系豎向變形的控制。

（1）正常工作狀態(tài)：頂部平臺(tái)限制值為7 kN/m2，為防止懸挑區(qū)域變形過(guò)大，特別針對(duì)懸挑區(qū)域頂層不允許堆載；F4～F6層限制值1.5 kN/m2；F1～F3層限制值1 kN/m2；外掛腳手架內(nèi)外側(cè)均為1 kN/m；最大施工荷載為鋼筋自重，控制值為2 100 kN，并均勻分布。

（2）整體提升狀態(tài)：頂部平臺(tái)取0.5 kN/m2；F1～F6層取0.5 kN/m2；外掛腳手架內(nèi)外側(cè)均為1 kN/m；無(wú)鋼筋堆載。

（3）實(shí)際施工中對(duì)鋼平臺(tái)進(jìn)行變形測(cè)量，正常工作狀態(tài)下中部區(qū)域變形小于10 mm，懸挑處變形也在30 mm以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)中鋼平臺(tái)體系豎向變形的控制要求。

3.2 變形控制

變形控制主要是為了控制使用階段風(fēng)荷載作用下鋼平臺(tái)體系在水平方向的變形，提高鋼平臺(tái)體系的整體穩(wěn)定性。

（1）在鋼平臺(tái)內(nèi)筒架與混凝土核心筒之間設(shè)置附墻滑輪，滑輪與鋼平臺(tái)之間通過(guò)強(qiáng)力彈簧頂緊，以抵抗水平風(fēng)載的影響，實(shí)際水平變形小于計(jì)算值，結(jié)構(gòu)水平向變形具備足夠的安全儲(chǔ)備。

（2）鋼平臺(tái)外架底部設(shè)有閘板，施工階段閘板全部與剪力墻頂緊閉合，可以抵抗一定的水平風(fēng)荷載影響。

4 現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控

為結(jié)合實(shí)際工況對(duì)鋼平臺(tái)體系安全性進(jìn)行分析和驗(yàn)證，現(xiàn)場(chǎng)采用實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)鋼平臺(tái)體系進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和安全監(jiān)控。

4.1 儀器安裝及測(cè)點(diǎn)布置

4.1.1 應(yīng)變計(jì)安裝

選取JTM-V5000F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，應(yīng)變計(jì)由中部測(cè)量模塊與兩端安裝模塊組成。安裝時(shí)采用雙組分膠或焊接方式將安裝模塊與鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行牢固連接。安裝完成后采用JTM-V10A智能型振弦式手持傳感器讀數(shù)儀進(jìn)行安裝檢測(cè)及初始數(shù)據(jù)讀取，讀數(shù)正常則完成應(yīng)變計(jì)安裝。

4.1.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

根據(jù)測(cè)點(diǎn)數(shù)量，采用配套的JTM-MV20A智能型振弦式傳感器采集箱，內(nèi)置兩個(gè)采集模塊，共計(jì)32通道，可滿足測(cè)點(diǎn)布置需要。通過(guò)傳輸線將所有應(yīng)變計(jì)與采集模塊進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)即可傳輸并暫存于采集設(shè)備中，定期利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。采集間隔設(shè)定為15 min。

4.1.3 測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)試項(xiàng)目包括平臺(tái)梁應(yīng)變、鋼平臺(tái)立柱的應(yīng)變。根據(jù)Midas計(jì)算結(jié)果選取受力較大堆載區(qū)域連續(xù)梁2根進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每根工字鋼梁分別在跨中和兩端選取三個(gè)截面進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試，每個(gè)截面的測(cè)點(diǎn)分別在上下翼緣各布置振弦式應(yīng)變傳感器一個(gè)，總計(jì)6個(gè)測(cè)點(diǎn)（12個(gè)應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)）；懸挑梁在固支端部取靠近節(jié)點(diǎn)截面進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試，選取懸挑梁4根進(jìn)行監(jiān)測(cè)，總計(jì)4個(gè)測(cè)點(diǎn)（8個(gè)應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)）；鋼立柱則是在三個(gè)立面各布置一個(gè)應(yīng)變片，選擇受力較大立柱2根進(jìn)行監(jiān)測(cè)，總計(jì)6個(gè)測(cè)點(diǎn)（6個(gè)應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)），總計(jì)采用振弦式表面應(yīng)變計(jì)26個(gè)。測(cè)點(diǎn)平面布置如圖14所示。為保證應(yīng)變計(jì)在施工中免遭破壞，現(xiàn)場(chǎng)采用鐵保護(hù)外殼及鐵絲網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，智能振弦式傳感器采集箱布置于鋼平臺(tái)系統(tǒng)提升控制機(jī)房?jī)?nèi)，可最大程度免受外界干擾影響（圖15）。

圖14 測(cè)點(diǎn)布置平面圖Fig.14 Layout plan of measuring points

圖15 應(yīng)變計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝及保護(hù)照片F(xiàn)ig.15 Installation and protection of strain gauges

4.2 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析

4.2.1 初始值確定

監(jiān)測(cè)儀器安裝時(shí)間為鋼平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)安裝完成，各類小型設(shè)備、施工堆載及施工人員等活荷載未加載，僅有恒載作用時(shí)進(jìn)行安裝，盡可能將初始值“零點(diǎn)”固定為僅受恒荷載及常規(guī)風(fēng)載作用下的數(shù)值，以此凸顯施工過(guò)程中各類可變荷載對(duì)鋼平臺(tái)自身結(jié)構(gòu)受力的影響，從而分析其各類工況下的安全性。

4.2.2 施工工況分析

監(jiān)測(cè)儀器安裝時(shí)間為鋼平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)安裝完成，各類小型設(shè)備、施工堆載及施工人員等活荷載未加載，僅有恒載作用時(shí)進(jìn)行安裝，盡可能將初始值“零點(diǎn)”固定為僅受恒荷載及常規(guī)風(fēng)載作用下的數(shù)值，以此凸顯施工過(guò)程中各類可變荷載對(duì)鋼平臺(tái)自身結(jié)構(gòu)受力的影響，從而分析其各類工況下的安全性。

4.2.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

采用如下計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量結(jié)果與應(yīng)變的轉(zhuǎn)換，并最終利用鋼材彈性模量E計(jì)算得出測(cè)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力：

式中：ε為微應(yīng)變變化值；K為應(yīng)變計(jì)率定系數(shù)；fi為測(cè)量頻率；f0為初始頻率；b為溫度修正值；Ti為測(cè)量溫度；T0為初始溫度。

4.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.3.1 工況分析

鋼平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)分析和安全控制一般分為兩個(gè)工況，即正常使用狀態(tài)和整體提升狀態(tài)。正常使用狀態(tài)下，鋼平臺(tái)體系支承點(diǎn)為下部牛腿，傳力路線為平臺(tái)板→平臺(tái)梁→鋼立柱→底梁→牛腿→剪力墻，荷載除需考慮初始的結(jié)構(gòu)自重、外掛腳手架荷載、風(fēng)荷載外，還要考慮頂層堆載、施工人員等施工荷載；整體提升狀態(tài)下，鋼平臺(tái)體系支承點(diǎn)為上部提升鋼柱，主要傳力路線為鋼平臺(tái)荷載（包含自重及堆載）→平臺(tái)梁→爬升靴→爬升油缸→爬升鋼柱→剪力墻，荷載僅考慮初始的結(jié)構(gòu)自重、外掛腳手架荷載、風(fēng)荷載及少量堆載。

4.3.2 結(jié)果分析

本文節(jié)選有代表性的標(biāo)準(zhǔn)層施工過(guò)程數(shù)據(jù)分別針對(duì)平臺(tái)連續(xù)梁、懸挑梁、鋼立柱進(jìn)行分析，結(jié)果如下：

（1）平臺(tái)連續(xù)梁監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由圖16、圖17可知，平臺(tái)連續(xù)梁中部監(jiān)測(cè)點(diǎn)（下翼緣）隨著施工工況的開(kāi)始進(jìn)入加載階段，應(yīng)力逐漸增大，并在36 MPa附近波動(dòng)，較為符合實(shí)際施工中鋼筋吊運(yùn)至鋼平臺(tái)后不斷消耗又不斷補(bǔ)充的過(guò)程；進(jìn)入提升工況后，鋼平臺(tái)連續(xù)梁中部（下翼緣）應(yīng)力突然減小并進(jìn)入負(fù)彎矩區(qū)間在-22 MPa附近波動(dòng)，主要原因在于鋼平臺(tái)進(jìn)入爬升階段后逐步清理上部荷載，且測(cè)點(diǎn)附近存在爬升鋼柱，提升時(shí)給予平臺(tái)梁向上的力，帶動(dòng)平臺(tái)爬升，其受力方向與施工工況相反。與有限元模模擬結(jié)果（活荷載作用下施工工況最大應(yīng)力為38.8 MPa，提升工況最大應(yīng)力為-10.4 MPa）相比，施工工況結(jié)果較為接近，提升工況也僅有較小的誤差，考慮是提升過(guò)程中不均勻提升導(dǎo)致的應(yīng)力增加。

圖16 連續(xù)梁中部下翼緣應(yīng)力變化圖Fig.16 Stress variation of the lower flange in the middle of the continuous beam

圖17 連續(xù)梁中部上翼緣應(yīng)力變化圖Fig.17 Stress variation of the upper flange in the middle of the continuous beam

（2）平臺(tái)懸臂梁監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由圖18、圖19可知，平臺(tái)懸壁梁端部監(jiān)測(cè)點(diǎn)（上翼緣）隨著施工工況的開(kāi)始進(jìn)入加載階段，應(yīng)力逐漸增大，并在130 MPa附近波動(dòng)，且波動(dòng)幅度較連續(xù)梁大（±20 MPa的波動(dòng)），增長(zhǎng)幅度較連續(xù)梁小（由100 MPa增長(zhǎng)至130 MPa），體現(xiàn)了懸臂梁實(shí)際施工中對(duì)荷載較為敏感的特點(diǎn)及懸挑區(qū)域限制堆載的效果；進(jìn)入提升工況后，鋼平臺(tái)懸壁梁端部（上翼緣）應(yīng)力逐步減小，最小值約為60 MPa，主要原因在于測(cè)點(diǎn)附近存在爬升鋼柱，進(jìn)入提升工況后鋼平臺(tái)支點(diǎn)轉(zhuǎn)換至爬升鋼柱處，懸臂梁端部所受彎矩減小的緣故，但其彎矩符號(hào)未發(fā)生變化。與有限元模模擬結(jié)果（活荷載作用下施工工況最大應(yīng)力為169 MPa，提升工況最大應(yīng)力為54.2 MPa）相比，爬升工況結(jié)果較為接近，施工工況結(jié)果理論值較實(shí)際值大40 MPa左右，體現(xiàn)了實(shí)際施工中對(duì)懸挑區(qū)域著重采取禁止或限制堆載等安全措施的作用。

圖18 懸臂梁端部下翼緣應(yīng)力變化圖Fig.18 Stress variation of the lower flange at the end of the cantilever beam

圖19 懸臂梁端部上翼緣應(yīng)力變化圖Fig.19 Stress variation of the upper flange in the middle of the continuous beam

（3）鋼立柱監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由圖20可知，平臺(tái)鋼立柱監(jiān)測(cè)點(diǎn)（側(cè)壁）在施工工況下立柱應(yīng)力在-140 MPa下無(wú)規(guī)律波動(dòng)，考慮是堆載及風(fēng)荷載綜合影響下的結(jié)果；在提升工況下立柱應(yīng)力在20 MPa下無(wú)規(guī)律波動(dòng)，比較符合提升過(guò)程中立柱受拉且荷載較小的特點(diǎn)，波動(dòng)較大則可能是風(fēng)荷載影響的結(jié)果。與有限元模模擬結(jié)果（活荷載作用下施工工況最大應(yīng)力為-166 MPa，提升工況最大應(yīng)力為26.4 MPa）相比，基本相同，誤差可能由于風(fēng)荷載的波動(dòng)造成。

圖20 平臺(tái)立柱應(yīng)力變化圖Fig.20 Stress variation of the platform column

4.4 監(jiān)測(cè)值與計(jì)算值比較

由上小節(jié)得到的連續(xù)梁中部上、下翼緣的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化圖，懸臂梁端部上、下翼緣應(yīng)力變化圖和平臺(tái)立柱應(yīng)力變化圖，提取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層施工周期內(nèi)這些測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)力最大值、最小值和平均值，并于計(jì)算得到的對(duì)應(yīng)位置單元的應(yīng)力值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 應(yīng)力的監(jiān)測(cè)值與計(jì)算值對(duì)比Table 2 Comparison of measured and calculated values of stresses

結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果與有限元分析，發(fā)現(xiàn)鋼平臺(tái)應(yīng)力應(yīng)變趨勢(shì)與預(yù)想較為一致，且由于施工過(guò)程中安全控制措施的采用及設(shè)計(jì)計(jì)算中各類安全系數(shù)的加入，鋼平臺(tái)實(shí)際應(yīng)力應(yīng)變較計(jì)算結(jié)果整體偏小。

5 結(jié) 論

（1）通過(guò)監(jiān)測(cè)應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力值的對(duì)比得出：平均監(jiān)測(cè)應(yīng)力是計(jì)算應(yīng)力值的70%，頂升鋼平臺(tái)是安全可靠的；各監(jiān)測(cè)桿件的實(shí)際受力與計(jì)算結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了數(shù)值模型的合理性。

（2）有限元分析與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)都表明，在各工況下，活荷載對(duì)整體鋼平臺(tái)的受力和變形有較大影響，尤其是平臺(tái)懸臂梁部位。建議鋼平臺(tái)頂部活荷載限值不能超過(guò)7 kN/m2。此外，野蠻施工、違規(guī)施工等各種不確定因素也會(huì)影響鋼平臺(tái)受力，因此還應(yīng)規(guī)范施工現(xiàn)場(chǎng)的管理。

（3）對(duì)整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過(guò)程理論分析，并根據(jù)受力特點(diǎn)布置了自動(dòng)化監(jiān)控裝置，采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果吻合性較好，有效控制了整體鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全性，為大型裝備結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)控制提供了支撐。