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。 # n" r0 K. W  R5 |' ?  q# o     基本特點(diǎn) " P: r$ u( t$ n7 _7 a8 k 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； 6 G% S+ n8 P7 e; m5 ^8 V7 h& c) v    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。 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； / r* n6 T* p4 y( `8 K    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。     液壓提升 , w( w! l! v5 \& f( r  A  t 液壓提升常用于大型龍門吊安裝、桁架安裝等。 長(zhǎng)興島200t龍門吊安裝過程說明。 # A7 j# q' h( J) }     液壓提升實(shí)例——龍門吊安裝。     支撐塔架設(shè)計(jì)要點(diǎn)： + @% P, [4 E% g     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。 6 F2 t5 r/ K! u, _" G# b6 A    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     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. 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 O0 W5 ~; p7 S2 {: p. 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     6. 控制加工與安裝偏差，避免產(chǎn)生過大的次彎矩。 提升梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)：     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； 7 d! [. ~2 N/ _" x" s3 b    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；     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。     大梁主吊點(diǎn)設(shè)計(jì)及大梁本身加固：     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 。 ' b" Z1 J# j+ n3 n4 w/ v5 Y    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；     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；     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。 7 a. V/ o- M% w 滑移小車設(shè)計(jì)要點(diǎn)： $ j8 }) r0 A+ u$ W8 u: x7 W  i     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； 9 K( U  b) z+ y    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； % _+ R% L$ V! c: M  }    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。 , ]4 p9 }$ z% d         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。         剛性腿滑移小車的安裝     滑移實(shí)例——五棵松藍(lán)球館 $ H) W  f& w( X' C  |         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： - c. X2 c- g  |4 Q     1. 由于滑移過程緩慢，可以采用靜力分析。 6 l! i. s+ {2 t    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；     3. 采用三滑道六軌道，對(duì)滑移過程中的同步性要求較高； 1 Z0 c: h, N1 o7 D4 U1 ~' k    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。 + l" C) M, V0 B  } 滑移分析要點(diǎn)： 7 |2 R" e1 F* C' z) S, b     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。 6 @& u: A6 K- I, \    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)：     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)； 2 ]# d! \' r! p; A; z    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。 9 \9 E6 @1 s, U         鄭州機(jī)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)滑移     卸載過程 2 l5 {9 \, a! M: ` 采用液壓設(shè)備進(jìn)行卸載的要點(diǎn)     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；     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。     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；     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。     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(guó)家體育場(chǎng)卸載 9 d* A1 s) m! q! T         國(guó)家體育場(chǎng)卸載之前         國(guó)家體育場(chǎng)卸載支撐點(diǎn)與頂升點(diǎn) 國(guó)家體育場(chǎng)卸載分析要點(diǎn)     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；     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。 , t; u+ N5 ]) }# H, v# ^    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； & m; D% j5 f. M) X+ M    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。         國(guó)家體育場(chǎng)支撐塔架上卸載點(diǎn)         國(guó)家體育場(chǎng)卸載點(diǎn)(200t油缸)     提升及滑移實(shí)例——煙臺(tái)橋吊 ! I; ^: W$ d$ b7 H3 f 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     1. 采用大型混凝土立柱，兩根橫梁，橫梁高度18m、寬度4.65m、長(zhǎng)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.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。 4 B! h/ l7 L% u- w# J     ' V1 k! A$ A4 o5 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。 , P& D  @% E/ Q5 u    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； ) K7 @6 X& h' M1 q; I    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 _. B$ }* g3 b# x/ Y. Y    6. 滑移采用鋼鉸線牽引。

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