采用液壓設備進行鋼結構施工的關鍵技術及力學分析

lishuping · 發表于 2008-7-26 11:25:42

主要設備

采用液壓設備進行鋼結構施工主要用于鋼結構提升(頂升)、滑移、卸載等。
對應的液壓設備分別是液壓提升器、液壓爬行器或牽引器、液壓千斤頂。6 T* @4 _0 g, Z: y# Y

基本特點

液壓設備運行平穩，可靠性好，速度一般控制在8~18m/h。
按既定的路線運行，一般偏移角度控制在5º。% i( \2 J& k; P& N/ Q( y4 U: i7 z

爬行器一般放置在軌道上，沿軌道運行；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結構相連，一般只能夠直線運行；
液壓千斤頂一般直接與結構連接，自身運行方向固定，隨動物體最大可傾斜5º。

隨動物體與液壓設備一起構成機構，力學分析模型的約束較難設定。
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對于采用柔性連接(一般為鋼鉸線)的體系，可以考慮采用軌道限制其運行方向；
由于運行緩慢，可以采用靜力計算方法。

可以采用計算機控制，同步性較好，可以在遠離施工點進行監控。
局部荷載較大，局部承載點設計非常關鍵。
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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。- ^! z* n% y: d* W" ]

液壓提升實例——龍門吊安裝。

支撐塔架設計要點：# |" z; d/ e3 R, @' V$ ?, D6 H: o

1. 風荷載取值：提升時間大約為7~15天，但塔架會重復使用，按10年重現期考慮。
2. 組合系數取值適應：以恒載及風荷載為主要荷載，1.35恒載、1.2恒載+1.4風荷載
3. 由于塔架高度較高，一定要考慮其穩定性，但為了避免設計過大，要考慮纜風作用
4. 要按格構式柱計算滿足規范要求，同時要進行有限元分析，考慮與纜風的共同作用
5. 為了重復使用，考慮到加工與安裝的方便，采用標準節與非標準節相結合的方式
6. 控制加工與安裝偏差，避免產生過大的次彎矩。

提升梁設計要點：, f. n5 B* R% d/ V) }4 _, E* a

1. 設計重量要滿足吊裝要求，但設計過大時，可以考慮采用雙梁和分段；
2. 手算時要求滿足強度、剛度、整體穩定性及局部穩定性的要求；
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度及穩定性要求。

大梁主吊點設計及大梁本身加固：- s& { { V b. p) d1 W* }

1. 大梁上翼緣較薄，一般為14~20mm，但承載力要達到250t以上，吊點及大梁加固要統籌考慮。最好是在大梁設計時能夠同時考慮大梁安裝的要求。
2. 盡可能增加主吊耳的板件數量，減少板件厚度，吊耳板能夠伸入大梁內部，能夠連接到大梁側面腹板上；
3. 主吊耳的凈截面滿足承載要求，銷軸抗剪強度與孔壁承壓強度滿足規范要求；
4. 要對主吊耳與大梁加固的部分進行有限元分析，分析的范圍至少是加固區域的3倍，約束條件要適當，采用板殼單元更為合理與實用。

滑移小車設計要點：3 Q0 R, B4 e2 [1 ]" U% {

1. 要考慮小車與地面鋪設鋼板之間的摩擦，防止小車的前傾與后翻；
2. 除了局部強度及穩定性的要求外，要對小車進行有限元分析；
3. 提升過程中，采用卷楊機牽引時要控制剛腿兩個點的同步，與大梁提升密切配合。

主吊點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

滑移實例——五棵松藍球館

五棵松藍球館雙向正交桁架

滑移過程：中滑道及樹狀支撐

五棵松藍球館滑移概述：
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1. 由于滑移過程緩慢，可以采用靜力分析。
2. 通過計算，認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，對滑移過程中的同步性要求較高；
4. 由于桁架下弦標高不一致，因此采用樹狀支撐進行調平。
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性。

滑移分析要點：9 b8 X4 R3 W: ]% W2 `0 o) J

1. 爬行器的荷載作用為主動荷載，可以考慮采用桿件的初始應變進行模擬；當然最好開發一種新單元模擬。
2. 對遠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：
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1. 滑移過程可以通過爬行器推動，也可以通過油缸和鋼鉸線牽引實現。
2. 滑移安裝時要求的作用面較少，較為穩妥，但難以鋪開作業；
3. 由于軌道面一般不為結構面，滑移就位后還要進行卸載。

鄭州機場鋼結構滑移

卸載過程

采用液壓設備進行卸載的要點
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1. 液壓設備的選用與初始壓力、卸載過程中的壓力相關；
2. 總卸載位移量要考慮結構初始變形、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，但要實現整體同步卸載要求每個卸載點的油缸有一個油泵供油。
4. 采用分塊卸載時，要經過復雜的卸載分析比較才能夠確定卸載順序；
5. 由于液壓設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，每個點每一步的卸載量應該根據計算明確，并且以mm為單位進行控制；要根據確定之后的卸載量進行卸載分析。
7. 采用力與位移的雙重控制，前者通過計算機控制，后者通過人為(抽墊片)控制。
卸載實例——國家體育場卸載

國家體育場卸載之前

國家體育場卸載支撐點與頂升點

國家體育場卸載分析要點
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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)來完成整個過程分析，因為APDL可以實現多荷載步分析、自動提取結果；
2. 應該考慮支撐塔架剛度的影響，支撐塔架本身也會變形，對卸載量有影響；
3. 油缸的頂升過程比卸載過程需要承受的荷載更大，在實際實施時頂升比下降要困難，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與油缸之間存在荷載轉移，前者為被動荷載，而后者為主動荷載。為了精確考慮兩者的作用，開發一種新的單元會使分析更加精確；
5. 結構在卸載過程的脫開，使卸載過程表現出非線性的特點，在分析時要特別加以注意；
6. 卸載支撐點與油缸作用點的局部荷載較大，應該進行局部分析，一般盡可能使荷載作用于桁架內部加勁的位置。

國家體育場支撐塔架上卸載點

國家體育場卸載點(200t油缸)

提升及滑移實例——煙臺橋吊

煙臺萊褔士船廠2萬噸多吊點橋吊的提升、滑移與卸載) n; ?: y3 g* b

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，加上內部設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，槽口內在混凝土頂部橫架兩根提升梁，梁上有4個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。

3. 大梁滑移是在滑移梁上進行的，滑移梁第一段兩端在混凝土立柱的凹槽兩邊。因此大梁提升時帶了滑移梁第一段。
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，到達支座時滑移到支座頂面。
6. 滑移采用鋼鉸線牽引。

快樂ipk · 發表于 2017-7-19 13:18:21

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采用液壓設備進行鋼結構施工的關鍵技術及力學分析