采用液压设备进行钢结构施工的关键技术及力学分析

lishuping · 发表于 2008-7-26 11:25:42

主要设备

采用液压设备进行钢结构施工主要用于钢结构提升(顶升)、滑移、卸载等。
对应的液压设备分别是液压提升器、液压爬行器或牵引器、液压千斤顶。1 M) S' `* t9 t0 M& y- {

基本特点

液压设备运行平稳，可靠性好，速度一般控制在8~18m/h。
按既定的路线运行，一般偏移角度控制在5º。
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爬行器一般放置在轨道上，沿轨道运行；轨道可以是直线或曲率半径较大的曲线；
提升器或牵引器通过钢铰线与随动结构相连，一般只能够直线运行；
液压千斤顶一般直接与结构连接，自身运行方向固定，随动物体最大可倾斜5º。

随动物体与液压设备一起构成机构，力学分析模型的约束较难设定。& V. U7 ~5 C5 P7 [% E1 {+ b

对于采用柔性连接(一般为钢铰线)的体系，可以考虑采用轨道限制其运行方向；
由于运行缓慢，可以采用静力计算方法。

可以采用计算机控制，同步性较好，可以在远离施工点进行监控。
局部荷载较大，局部承载点设计非常关键。, d2 {; D x. f

液压提升

液压提升常用于大型龙门吊安装、桁架安装等。
长兴岛200t龙门吊安装过程说明。) D4 `1 a7 K5 e' X" h- J/ S7 B! B

液压提升实例——龙门吊安装。

支撑塔架设计要点：
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1. 风荷载取值：提升时间大约为7~15天，但塔架会重复使用，按10年重现期考虑。
2. 组合系数取值适应：以恒载及风荷载为主要荷载，1.35恒载、1.2恒载+1.4风荷载
3. 由于塔架高度较高，一定要考虑其稳定性，但为了避免设计过大，要考虑缆风作用
4. 要按格构式柱计算满足规范要求，同时要进行有限元分析，考虑与缆风的共同作用
5. 为了重复使用，考虑到加工与安装的方便，采用标准节与非标准节相结合的方式
6. 控制加工与安装偏差，避免产生过大的次弯矩。

提升梁设计要点：& Y2 V, u+ R1 g

1. 设计重量要满足吊装要求，但设计过大时，可以考虑采用双梁和分段；
2. 手算时要求满足强度、刚度、整体稳定性及局部稳定性的要求；
3. 考虑油缸及支座处局部荷载过大，通过局部加劲加密满足局部强度及稳定性要求。

大梁主吊点设计及大梁本身加固：
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1. 大梁上翼缘较薄，一般为14~20mm，但承载力要达到250t以上，吊点及大梁加固要统筹考虑。最好是在大梁设计时能够同时考虑大梁安装的要求。
2. 尽可能增加主吊耳的板件数量，减少板件厚度，吊耳板能够伸入大梁内部，能够连接到大梁侧面腹板上；
3. 主吊耳的净截面满足承载要求，销轴抗剪强度与孔壁承压强度满足规范要求；
4. 要对主吊耳与大梁加固的部分进行有限元分析，分析的范围至少是加固区域的3倍，约束条件要适当，采用板壳单元更为合理与实用。

滑移小车设计要点：4 i8 M: o( S1 w; [% O: D6 ~

1. 要考虑小车与地面铺设钢板之间的摩擦，防止小车的前倾与后翻；
2. 除了局部强度及稳定性的要求外，要对小车进行有限元分析；
3. 提升过程中，采用卷杨机牵引时要控制刚腿两个点的同步，与大梁提升密切配合。

主吊点与钢铰线锚具的连接

刚性腿滑移小车可以考虑采用成品的滑移小车代替。

刚性腿滑移小车的安装

滑移实例——五棵松蓝球馆

五棵松蓝球馆双向正交桁架

滑移过程：中滑道及树状支撑

五棵松蓝球馆滑移概述：3 _/ v7 p9 R8 }. c2 a4 f

1. 由于滑移过程缓慢，可以采用静力分析。
2. 通过计算，认为滑移过程中变形过大，因此增加中间滑道；
3. 采用三滑道六轨道，对滑移过程中的同步性要求较高；
4. 由于桁架下弦标高不一致，因此采用树状支撑进行调平。
5. 爬行器的推力作用于树状支撑底部，因此将前后支撑连接起来，以保证滑移过程中的平稳性。

滑移分析要点：
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1. 爬行器的荷载作用为主动荷载，可以考虑采用杆件的初始应变进行模拟；当然最好开发一种新单元模拟。
2. 对远离爬行器的位置施加水平约束。

轨道、树状支撑及爬行器

馆外拼装胎架

滑移安装方法的特点：; T0 C6 e$ p" N5 z& s

1. 滑移过程可以通过爬行器推动，也可以通过油缸和钢铰线牵引实现。
2. 滑移安装时要求的作用面较少，较为稳妥，但难以铺开作业；
3. 由于轨道面一般不为结构面，滑移就位后还要进行卸载。

郑州机场钢结构滑移

卸载过程

采用液压设备进行卸载的要点 t0 x ]9 f' {0 x5 N

1. 液压设备的选用与初始压力、卸载过程中的压力相关；
2. 总卸载位移量要考虑结构初始变形、卸载完成之后的变形以及支撑部分的变形；
3. 采用整体同步卸载比分块同步卸载有利，但要实现整体同步卸载要求每个卸载点的油缸有一个油泵供油。
4. 采用分块卸载时，要经过复杂的卸载分析比较才能够确定卸载顺序；
5. 由于液压设备的位移量控制精度在5mm左右，因此一般要采用其它方法来控制单步卸载量；
6. 为了保证卸载的同步性，每个点每一步的卸载量应该根据计算明确，并且以mm为单位进行控制；要根据确定之后的卸载量进行卸载分析。
7. 采用力与位移的双重控制，前者通过计算机控制，后者通过人为(抽垫片)控制。
卸载实例——国家体育场卸载

国家体育场卸载之前

国家体育场卸载支撑点与顶升点

国家体育场卸载分析要点) P- X! z6 K+ |- }5 } f& z% |4 _) w

1. 软件选用：最好采用ANSYS，可以通过编程方式(ANSYS命令流：APDL语言)来完成整个过程分析，因为APDL可以实现多荷载步分析、自动提取结果；
2. 应该考虑支撑塔架刚度的影响，支撑塔架本身也会变形，对卸载量有影响；
3. 油缸的顶升过程比卸载过程需要承受的荷载更大，在实际实施时顶升比下降要困难，因此顶升分析更要引起重视。
4. 由于顶升与下降过程中在支撑点与油缸之间存在荷载转移，前者为被动荷载，而后者为主动荷载。为了精确考虑两者的作用，开发一种新的单元会使分析更加精确；
5. 结构在卸载过程的脱开，使卸载过程表现出非线性的特点，在分析时要特别加以注意；
6. 卸载支撑点与油缸作用点的局部荷载较大，应该进行局部分析，一般尽可能使荷载作用于桁架内部加劲的位置。

国家体育场支撑塔架上卸载点

国家体育场卸载点(200t油缸)

提升及滑移实例——烟台桥吊

烟台莱褔士船厂2万吨多吊点桥吊的提升、滑移与卸载
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1. 采用大型混凝土立柱，两根横梁，横梁高度18m、宽度4.65m、长度130.6m，加上内部设备及外部的大型滑轮组重量为4200t，两根大梁分别提升的高度为74.5m和104.5m，然后滑移到支座位置；
2.在混凝土立柱的中间有一凹槽，槽口内在混凝土顶部横架两根提升梁，梁上有4个350t液压提升器。大梁采用提升托梁托住，与提升器的钢铰线连。

3. 大梁滑移是在滑移梁上进行的，滑移梁第一段两端在混凝土立柱的凹槽两边。因此大梁提升时带了滑移梁第一段。
4. 提升托梁采用中间凸出1.3m高度，这样大梁底面高出支座顶面；
5.滑移梁的顶面采用倾斜面，在滑移过程中大梁沿倾斜面逐渐下降，到达支座时滑移到支座顶面。
6. 滑移采用钢铰线牵引。

快乐ipk · 发表于 2017-7-19 13:18:21

小白，怎么学习呢？

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