大跨度圓弧形屋蓋滑移施工裝置及工法
【專利說明】
[技術領域]
[0001]本發明涉及建筑施工技術領域，具體是一種大跨度圓弧形屋蓋滑移施工裝置及工法。
[【背景技術】]
[0002]現有技術中的大跨度屋蓋施工主要采用地面分段拼裝，地面機械吊裝，高空分段拼接的施工方法。
[0003]這些傳統的施工方法缺點在于:
[0004]1、高空拼接作業多，安全風險較大。
[0005]2、拼接臨時支撐架需隨安裝進展，不斷拆裝，周轉工作量大。
[0006]3、分段拼接均在高空完成，高空工作量大，效率低。
[0007]4、天氣影響大，雨季停工時間長。
[0008]5、需要機械設備多，占用施工場地大。對大型機械設備運行的場地硬化的工作量大。
[0009]6、地面拼裝場地隨吊裝進度，不斷變換，既周轉工作量大，也與其他專業施工的場地要求沖突。
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【發明內容】
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[0010]本發明的目的就是為了解決現有技術中的圓弧形大跨度屋蓋施工方法不方便、安全系數低等不足和缺陷，提供一種方法成熟、安全可靠、技術難度較低、易操作的大跨度圓弧形屋蓋滑移施工工法，其采用有限元結構分析軟件，根據安裝各個階段的實際工況，分析各桿件的應力變化，與設計態的應力限值要求進行比較，確保施工階段的結構安全，且不造成不利的附加應力，根據軟件分析的各支座反力、支撐胎架處的反力，以及鋼筋砼結構的柱梁受力限值，設計臨時支撐胎架、滑靴、圓弧形滑移鋼箱梁、圓弧形滑移軌道及液壓頂推系統，頂推系統與液壓動力站及PLC控制系統連接。其施工步驟包括如下步驟，第一步:安裝圓弧形滑移鋼箱梁及軌道，第二步:屋蓋支座位置安裝滑靴，第三步:在滑靴上組裝屋蓋，第四步:安裝液壓頂推裝置將屋蓋頂推至設計位置，第五步:安裝千斤頂，第六步:拆除頂推設備及滑靴，第七步:拆除圓弧形滑移箱梁及軌道，第八步:安裝正式滑動支座并設置墊板，第九步:松千斤頂，使屋蓋下降并支撐在鋼墊板上，第十步:千斤頂頂升，使屋蓋脫離鋼墊板，并減小墊板高度，第十一步:松千斤頂，使屋蓋下降并支撐在鋼墊板上，第十二步:重復第十和第十一步，直至屋蓋在設計滑動支座上就位。
[0011]滑靴分為連接液壓頂推裝置的滑靴和不連接液壓頂推裝置的滑靴，其中連接液壓頂推裝置的滑靴的側面設置連接耳板，連接耳板與頂推裝置連接，滑靴前方設置與鋼軌頂面緊密接觸的米數輪，從而精密測量移動距離。由于鋼屋蓋跨度大，溫度變化時，將有較大伸縮變形，故在屋蓋一側支座下的滑靴頂部均設置滾動裝置，以抵銷溫度扁形。滑靴斷面呈倒U形，便于43kg鋼軌的設置。滑靴與鋼箱梁的接觸面之間設置聚四氟乙烯的減摩墊片，以減少滑動摩擦力。
[0012]圓弧形滑移鋼箱梁充分利用鋼筋砼結構的柱及剪力墻，圓弧形鋼箱梁設置在砼柱頂上，按連續梁設計驗算，圓弧形鋼箱梁的兩道腹板應位于滑靴的U形支腿下方，圓弧形鋼箱梁上翼緣居中設置圓弧形的43Kg鋼軌，用以固定液壓頂推裝置，并承擔頂推反力，鋼軌與鋼箱梁間斷焊接連接，為減少摩擦力，鋼箱梁上翼緣上鋪貼2mm厚不銹鋼板并涂黃油，然后將滑靴擱置在不銹鋼板接觸面上。
[0013]支撐胎架根據支座反力設計，支撐胎架采用鋼管格構式支撐柱，柱頂與屋面桁架下弦節點之間采用千斤頂支撐。由于千斤頂為長細形且重量大，為防止傾翻，在千斤頂外部設置防傾翻支架，千斤頂除支撐分段桁架自重外，還可調整桁架節點標高，與設計要求的預起拱值一致。
[0014]液壓頂推系統由夾軌器和100噸液壓油缸組成，頂推控制系統以PLC、位移傳感器及變頻器構成閉環控制系統，PLC以不同的頻率值控制兩臺電動泵電機旋轉，通過安裝在油缸上的位移傳感器反饋位移值，PLC對兩軸線上的位移速度比值與目標值進行比對并不斷修整變頻器設定頻率，使兩邊的速度差接近于理論值，同一軸線上的頂推裝置以電磁閥通斷控制相互之間的同步，以同一軸線上第一臺安裝的頂推裝置位移傳感器為基準，PLC對同一軸線上的位移值進行比對，并不斷修正電磁閥的通斷時間，使前后頂推裝置保持同步，控制頂推速度在0.1m/分鐘?0.7m/分鐘，以確保安全，優選控制頂推速度在0.3m/分鐘以內。
[0015]本發明利用Midas、SAP2000軟件對施工階段各工況進行了結構安全驗算，對各支座反力進行了求解。根據軟件驗算結果，設計了滑靴、頂推裝置、圓弧形滑移鋼箱梁、臨時支撐架以及千斤頂。根據精確計算結果配置施工措施，既保證了安全又經濟合理。其次，支撐胎架結構簡單、傳力明確，頂部設置的防傾翻千斤頂工作可靠，調整屋面桁架節點標高時方便快捷。滑移鋼箱梁、滑靴及頂推裝置組成的滑移系統，在實施工程中，鋼箱梁的變形在預期的范圍之內。鋼箱梁頂部的水平度控制在±3_之內，因此各滑靴與不銹鋼板間的摩擦力在預期之內，頂推順利。通過PLC控制的頂推裝置，工作穩定，各頂推點的角速度保持一致，屋蓋按預想的移動軌跡滑移就位且滑移速度理想。另外，各類型機械設備分工合作，基本保持在小范圍內移動吊裝，既提高了工作效率，又不與其他專業交叉施工，取得了良好的效果。施工人員在高空操作平臺上作業，安全便捷，提高了施工效率。
[【附圖說明】]
[0016]圖1是本發明實施例滑靴及鋼箱梁結構示意圖；
[0017]圖2是本發明頂推裝置的局部結構示意圖；
[0018]圖3是本發明頂推裝置的主要結構示意圖；
[0019]圖4是本發明頂推裝置用于施工時的工作狀態示意圖；
[0020]圖5是本發明施工時的落架示意圖；
[0021]圖6是本發明實施例中大跨度屋蓋結構示意圖；
[0022]如圖所示，圖中:1.滾動鋼棒2.連接塊3.連接耳4.加強筋5.支座6.滑靴裝置本體7.固定螺母8.防砸格柵9.起吊防垂耳板10.防滾法蘭11.原鋼筋混凝土增加抗剪鋼筋或增加鋼筋砼牛腿12.銷軸13.滑靴14.圓弧形滑移鋼箱梁及軌道梁15.桁架下弦16.層疊鋼墊板17.設計支座18.千斤頂19.頂推裝置；
[0023]指定圖1為本發明的摘要附圖。
[【具體實施方式】]
[0024]下面結合附圖對本發明作進一步說明，這種裝置的結構和原理對本專業的人來說是非常清楚的。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0025]本發明采用有限元結構分析軟件，根據安裝各個階段的實際工況，分析各桿件的應力變化，與設計態的應力限值要求進行比較，確保施工階段的結構安全，且不造成不利的附加應力。根據軟件分析的各支座反力、支撐胎架處的反力，以及鋼筋砼結構的柱梁受力限值，設計臨時支撐胎架、滑靴、圓弧形滑移箱梁、圓弧形滑移軌道及液壓頂推系統。圓弧形屋蓋的結構如圖6所示，在施工時可按A、B、C、D、E、F、G區共七個屋蓋進行分段施工。
[0026]滑靴根據屋蓋滑移時的最大支座反力，設計鋼結構滑靴。滑靴分為連接液壓頂推裝置的滑靴和不連接的滑靴。其中滑靴側面設置連接耳板，與頂推裝置連接，滑靴前方設置與鋼軌頂面緊密接觸的米數輪。可精密測量移動距離。因鋼屋蓋跨度大，溫度變化時，將有較大伸縮變形，故屋蓋一側支座下的滑靴頂部均設置滾動裝置，以抵消溫度變形。滑靴斷面呈倒U形，便于43Kg鋼軌的設置。滑靴與鋼箱梁的接觸面之間設置聚四氟乙烯的減摩墊片，以減少滑動摩擦力。
[0027]圓弧形滑移鋼箱梁充分利用鋼筋砼結構的柱及剪力墻，圓弧形鋼箱梁設置在砼柱頂上，按連續梁設計驗算。鋼箱梁的2道腹板應位于滑靴的U形支腿下方。圓弧形鋼箱梁上翼緣居中設置圓弧形的43Kg鋼軌，用以固定液壓頂推裝置，并承擔頂推反力，鋼軌與鋼箱梁間斷焊接連接。根據支座反力特點，本工程鋼箱梁截面分為口 600*630*16*28、口600*700*18*20。為減少摩擦力，鋼箱梁上翼緣上鋪貼2mm厚不銹鋼板并涂黃油，然后將滑靴擱置在不銹鋼板接觸面上。
[0028]支撐胎架根據支座反力，設計支撐胎