采用液壓設(shè)備進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)及力學(xué)分析

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主要設(shè)備 采用液壓設(shè)備進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工主要用于鋼結(jié)構(gòu)提升(頂升),、滑移,、卸載等。 對(duì)應(yīng)的液壓設(shè)備分別是液壓提升器,、液壓爬行器或牽引器,、液壓千斤頂。     基本特點(diǎn) 0 }/ b+ v  T3 B$ M) g2 | 液壓設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),，可靠性好,，速度一般控制在8~18m/h。 按既定的路線運(yùn)行,，一般偏移角度控制在5º,。     爬行器一般放置在軌道上，沿軌道運(yùn)行,；軌道可以是直線或曲率半徑較大的曲線,；     提升器或牽引器通過鋼鉸線與隨動(dòng)結(jié)構(gòu)相連，一般只能夠直線運(yùn)行,； ; M- E( h, [- h, L$ ?4 x! N    液壓千斤頂一般直接與結(jié)構(gòu)連接,，自身運(yùn)行方向固定，隨動(dòng)物體最大可傾斜5º,。 - N4 v; A8 U% r" ~( k 隨動(dòng)物體與液壓設(shè)備一起構(gòu)成機(jī)構(gòu),，力學(xué)分析模型的約束較難設(shè)定。     對(duì)于采用柔性連接(一般為鋼鉸線)的體系,，可以考慮采用軌道限制其運(yùn)行方向,； , g  a* f7 \  I    由于運(yùn)行緩慢，可以采用靜力計(jì)算方法,。 可以采用計(jì)算機(jī)控制,，同步性較好，可以在遠(yuǎn)離施工點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控。 局部荷載較大,，局部承載點(diǎn)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵,。 7 H# u8 ~3 p/ M  I* ^* q: }     液壓提升 液壓提升常用于大型龍門吊安裝、桁架安裝等,。 長興島200t龍門吊安裝過程說明,。 : }" R( n7 K& W7 c& o4 \0 z     液壓提升實(shí)例——龍門吊安裝。 4 }) u) U% @- d( `) w0 U     支撐塔架設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1 U/ b# t4 }  w1 B$ x5 \     1. 風(fēng)荷載取值：提升時(shí)間大約為7~15天,，但塔架會(huì)重復(fù)使用,，按10年重現(xiàn)期考慮。 , S7 |  l' w1 s/ f    2. 組合系數(shù)取值適應(yīng)：以恒載及風(fēng)荷載為主要荷載,，1.35恒載,、1.2恒載+1.4風(fēng)荷載 - i2 |5 Q2 Q# k! y    3. 由于塔架高度較高，一定要考慮其穩(wěn)定性,，但為了避免設(shè)計(jì)過大,，要考慮纜風(fēng)作用 " ^4 Z& Z% _" s: ^% B1 s    4. 要按格構(gòu)式柱計(jì)算滿足規(guī)范要求，同時(shí)要進(jìn)行有限元分析,，考慮與纜風(fēng)的共同作用 5 d8 A- S( E9 G. ]. ^& i; e; o    5. 為了重復(fù)使用,，考慮到加工與安裝的方便，采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)相結(jié)合的方式 5 e" D9 s3 ]+ k' w    6. 控制加工與安裝偏差,，避免產(chǎn)生過大的次彎矩,。 5 o: |9 D, z0 U; U* g6 I% z 提升梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 4 \; N2 u* Y( M) L& C9 j     1. 設(shè)計(jì)重量要滿足吊裝要求,，但設(shè)計(jì)過大時(shí),，可以考慮采用雙梁和分段； / t# F4 T) P4 C/ r4 n; S/ f    2. 手算時(shí)要求滿足強(qiáng)度,、剛度,、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性的要求； & ~+ B' t; x+ [    3. 考慮油缸及支座處局部荷載過大,，通過局部加勁加密滿足局部強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求,。 7 Z0 j% I8 \) x- Z6 A* a     大梁主吊點(diǎn)設(shè)計(jì)及大梁本身加固： 1 G' ~8 _$ q' _3 M5 C7 }6 n     1. 大梁上翼緣較薄，一般為14~20mm，但承載力要達(dá)到250t以上，吊點(diǎn)及大梁加固要統(tǒng)籌考慮,。最好是在大梁設(shè)計(jì)時(shí)能夠同時(shí)考慮大梁安裝的要求 ,。     2. 盡可能增加主吊耳的板件數(shù)量，減少板件厚度,，吊耳板能夠伸入大梁內(nèi)部，能夠連接到大梁側(cè)面腹板上； : L  ?; D/ r: n( }. a  |/ q    3. 主吊耳的凈截面滿足承載要求,，銷軸抗剪強(qiáng)度與孔壁承壓強(qiáng)度滿足規(guī)范要求； 6 H  R5 \; U& [: U+ _- E* h5 g    4. 要對(duì)主吊耳與大梁加固的部分進(jìn)行有限元分析，分析的范圍至少是加固區(qū)域的3倍,，約束條件要適當(dāng),，采用板殼單元更為合理與實(shí)用。 滑移小車設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 7 w- ~) h) B  c. T) J     1. 要考慮小車與地面鋪設(shè)鋼板之間的摩擦,，防止小車的前傾與后翻,； & e1 L4 S' H3 O0 J) P# q    2. 除了局部強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求外，要對(duì)小車進(jìn)行有限元分析,；     3. 提升過程中,，采用卷?xiàng)顧C(jī)牽引時(shí)要控制剛腿兩個(gè)點(diǎn)的同步，與大梁提升密切配合,。 ( `; T- F  h8 W/ k8 x# E' b         主吊點(diǎn)與鋼鉸線錨具的連接     剛性腿滑移小車可以考慮采用成品的滑移小車代替,。 - n/ S2 ]. d" L7 n5 r; h: H         剛性腿滑移小車的安裝     滑移實(shí)例——五棵松藍(lán)球館         五棵松藍(lán)球館雙向正交桁架         滑移過程：中滑道及樹狀支撐   五棵松藍(lán)球館滑移概述： ( S- k4 l) Y& X+ @; h1 |- D     1. 由于滑移過程緩慢，可以采用靜力分析,。     2. 通過計(jì)算,，認(rèn)為滑移過程中變形過大，因此增加中間滑道,； 2 \6 R9 Z% y' d  o3 K' T    3. 采用三滑道六軌道,，對(duì)滑移過程中的同步性要求較高；     4. 由于桁架下弦標(biāo)高不一致,，因此采用樹狀支撐進(jìn)行調(diào)平,。     5. 爬行器的推力作用于樹狀支撐底部，因此將前后支撐連接起來,，以保證滑移過程中的平穩(wěn)性,。 1 I1 u. Q/ @2 S' H; u" ?% {3 S 滑移分析要點(diǎn)： 7 p; n4 {' x' D9 x! P* p6 m3 Q$ v( f     1. 爬行器的荷載作用為主動(dòng)荷載，可以考慮采用桿件的初始應(yīng)變進(jìn)行模擬,；當(dāng)然最好開發(fā)一種新單元模擬,。     2. 對(duì)遠(yuǎn)離爬行器的位置施加水平約束。         軌道,、樹狀支撐及爬行器         館外拼裝胎架 滑移安裝方法的特點(diǎn)： 4 _5 d  m. G3 p) F' [1 M     1. 滑移過程可以通過爬行器推動(dòng),，也可以通過油缸和鋼鉸線牽引實(shí)現(xiàn)。     2. 滑移安裝時(shí)要求的作用面較少,，較為穩(wěn)妥,，但難以鋪開作業(yè)； $ |/ U( T. q& G. c, o    3. 由于軌道面一般不為結(jié)構(gòu)面,，滑移就位后還要進(jìn)行卸載,。 2 D9 f- ~( s) E5 |  h         鄭州機(jī)場鋼結(jié)構(gòu)滑移     卸載過程 5 D% s% j- U1 e8 `# x 采用液壓設(shè)備進(jìn)行卸載的要點(diǎn) . {# u" l6 h' L, v  Q( X     1. 液壓設(shè)備的選用與初始?jí)毫Α⑿遁d過程中的壓力相關(guān),；     2. 總卸載位移量要考慮結(jié)構(gòu)初始變形,、卸載完成之后的變形以及支撐部分的變形； . r( l( r4 V* o5 V6 l1 s& d6 J    3. 采用整體同步卸載比分塊同步卸載有利，但要實(shí)現(xiàn)整體同步卸載要求每個(gè)卸載點(diǎn)的油缸有一個(gè)油泵供油,。 . S" q2 d/ M; d    4. 采用分塊卸載時(shí),，要經(jīng)過復(fù)雜的卸載分析比較才能夠確定卸載順序； ' ~  S2 B! `! j* @, g; a( r    5. 由于液壓設(shè)備的位移量控制精度在5mm左右,，因此一般要采用其它方法來控制單步卸載量,；     6. 為了保證卸載的同步性，每個(gè)點(diǎn)每一步的卸載量應(yīng)該根據(jù)計(jì)算明確,，并且以mm為單位進(jìn)行控制,；要根據(jù)確定之后的卸載量進(jìn)行卸載分析。 ! M+ w5 d* Y- g- P4 n/ G' r- Z. D    7. 采用力與位移的雙重控制,，前者通過計(jì)算機(jī)控制,，后者通過人為(抽墊片)控制。     卸載實(shí)例——國家體育場卸載   [. Q$ p  Q( D1 a6 H         國家體育場卸載之前         國家體育場卸載支撐點(diǎn)與頂升點(diǎn) 國家體育場卸載分析要點(diǎn) 9 x' o% l- E( t6 }3 c) C, y" v     1. 軟件選用：最好采用ANSYS,，可以通過編程方式(ANSYS命令流：APDL語言)來完成整個(gè)過程分析,，因?yàn)锳PDL可以實(shí)現(xiàn)多荷載步分析、自動(dòng)提取結(jié)果,；     2. 應(yīng)該考慮支撐塔架剛度的影響,，支撐塔架本身也會(huì)變形，對(duì)卸載量有影響,； 2 m3 E7 z0 r6 r- [5 l' i" D" o    3. 油缸的頂升過程比卸載過程需要承受的荷載更大,，在實(shí)際實(shí)施時(shí)頂升比下降要困難，因此頂升分析更要引起重視,。     4. 由于頂升與下降過程中在支撐點(diǎn)與油缸之間存在荷載轉(zhuǎn)移,，前者為被動(dòng)荷載，而后者為主動(dòng)荷載,。為了精確考慮兩者的作用,，開發(fā)一種新的單元會(huì)使分析更加精確,；     5. 結(jié)構(gòu)在卸載過程的脫開,，使卸載過程表現(xiàn)出非線性的特點(diǎn)，在分析時(shí)要特別加以注意,；     6. 卸載支撐點(diǎn)與油缸作用點(diǎn)的局部荷載較大,，應(yīng)該進(jìn)行局部分析，一般盡可能使荷載作用于桁架內(nèi)部加勁的位置,。 ( P) x4 L2 j% r# B         國家體育場支撐塔架上卸載點(diǎn)         國家體育場卸載點(diǎn)(200t油缸)     提升及滑移實(shí)例——煙臺(tái)橋吊 煙臺(tái)萊褔士船廠2萬噸多吊點(diǎn)橋吊的提升,、滑移與卸載 % f5 \6 v; \: r0 v/ _" S     1. 采用大型混凝土立柱，兩根橫梁,，橫梁高度18m,、寬度4.65m、長度130.6m，加上內(nèi)部設(shè)備及外部的大型滑輪組重量為4200t,，兩根大梁分別提升的高度為74.5m和104.5m,，然后滑移到支座位置； 2 k+ x- b/ r" x1 @0 L7 S5 [    2.在混凝土立柱的中間有一凹槽,，槽口內(nèi)在混凝土頂部橫架兩根提升梁,，梁上有4個(gè)350t液壓提升器。大梁采用提升托梁托住,，與提升器的鋼鉸線連,。 - G+ f# f" D9 l1 @$ {3 o     0 b/ l& [- ^. {! ]7 Y         3. 大梁滑移是在滑移梁上進(jìn)行的，滑移梁第一段兩端在混凝土立柱的凹槽兩邊,。因此大梁提升時(shí)帶了滑移梁第一段,。 1 G+ U4 v5 Q$ J5 y7 H  T- K$ S5 Y    4. 提升托梁采用中間凸出1.3m高度，這樣大梁底面高出支座頂面,；     5.滑移梁的頂面采用傾斜面,，在滑移過程中大梁沿傾斜面逐漸下降，到達(dá)支座時(shí)滑移到支座頂面,。     6. 滑移采用鋼鉸線牽引,。 ) K( s/ a7 j9 ]

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