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        大跨度網(wǎng)架施工方案對(duì)比及過(guò)程仿真分析

        2019-09-06 03:23:14杜澎泉
        天津建設(shè)科技 2019年4期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)架桿件高空

        □文/張 倩 余 流 高 璞 杜澎泉 李 娟

        1 工程概況

        河南省某官窖遺址展示廳工程為雙層螺栓球網(wǎng)架,平面尺寸63 m×67.5 m,四邊點(diǎn)支撐,柱頂標(biāo)高10.65 m,總質(zhì)量約330 t。見(jiàn)圖1。

        圖1 網(wǎng)架布置

        官窖遺址位于展示廳內(nèi),全部被鋼網(wǎng)架所覆蓋,平面尺寸25.6 m×34.1 m,采用螺栓球網(wǎng)架可避免焊接施工對(duì)遺址建筑的影響且較環(huán)保[1]。見(jiàn)圖2。

        圖2 網(wǎng)架內(nèi)部

        2 施工方案比選

        由于展示廳南北地形高差接近4 m,同時(shí)考慮官窖遺址建筑物,首先排除網(wǎng)架在地面拼裝整體頂升的方案,只能在高空進(jìn)行散拼。高空散拼如采用全場(chǎng)搭設(shè)滿堂紅腳手架加原建筑物上方設(shè)置滑移平臺(tái)的方案,則工期較長(zhǎng),措施費(fèi)用較高,不合理。

        網(wǎng)架累計(jì)滑移方案,即在場(chǎng)地一側(cè)搭設(shè)局部滿堂紅腳手架,在腳手架上進(jìn)行高空散拼,局部散拼完成后,向場(chǎng)地另一側(cè)滑移,滑移出腳手架后,再在腳手架上累積拼裝,直至全部滑移到位,整體落位進(jìn)行支座焊接。

        首單元地面拼裝,起重機(jī)吊裝,其余單元高空散拼方案。為方便施工,防止網(wǎng)架在安裝過(guò)程中變形過(guò)大,局部超應(yīng)力,在網(wǎng)架內(nèi)部下弦設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn),全部安裝完成后,同步卸載,完成安裝。

        為方便對(duì)比,根據(jù)工藝要求、現(xiàn)場(chǎng)情況和網(wǎng)架剛度,兩種方案中均將網(wǎng)架安裝劃分為9個(gè)單元,不同的是累計(jì)滑移法先拼裝滑移最遠(yuǎn)端的單元9。見(jiàn)圖3。

        圖3 累計(jì)滑移安裝步驟

        網(wǎng)架支撐在混凝土柱上,原混凝土梁僅10 cm 厚且未過(guò)支座中心線,不能作為累計(jì)滑移方案中滑移軌道的有效支撐,施工有一定難度??梢粤碓O(shè)滑移梁,上鋪滑移裝置,使滑移軌道中心線與網(wǎng)架支座中心線重合,以減小滑移過(guò)程中網(wǎng)架支座因受到偏心力而產(chǎn)生不利影響。計(jì)算網(wǎng)架移動(dòng)所需的拉力和網(wǎng)架支座與滑軌間的摩擦力,合理選取牽引裝置。

        高空散拼方案的臨時(shí)支撐應(yīng)根據(jù)遺址建筑位置和網(wǎng)架情況確定數(shù)量和位置,做到布置均勻、數(shù)量合理,保證桿件應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)位移在規(guī)范[2]要求范圍內(nèi)。見(jiàn)圖4。

        圖4 高空散拼臨時(shí)支撐位置

        3 過(guò)程仿真分析

        結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常是以完整結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載作用下的計(jì)算模型為依據(jù),再根據(jù)內(nèi)力計(jì)算的結(jié)果確定各構(gòu)件截面大小是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求[3]。而施工過(guò)程中,結(jié)構(gòu)形態(tài)、剛度、荷載、約束均與完工后不同,因此可能出現(xiàn)局部超應(yīng)力的桿件和位移較大的情況,對(duì)后續(xù)施工產(chǎn)生不利影響,需在施工過(guò)程中采取一定措施來(lái)避免或減小。故施工過(guò)程仿真分析對(duì)工程安全、順利施工具有很大意義。

        采用有限元分析軟件對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行仿真分析,荷載僅考慮網(wǎng)架自重。根據(jù)施工方案設(shè)置約束,累計(jì)滑移方案網(wǎng)架整體滑移結(jié)束后落位在支座上焊接,過(guò)程中僅沿滑移軌道(即網(wǎng)架的兩條邊)方向提供約束,分別約束豎向位移和垂直于軌道的水平位移(滑移軌道和導(dǎo)向輪在一定程度上能約束該方向水平位移,可設(shè)置彈性約束);高空散拼方案首單元地面拼裝后吊裝就位,隨即焊接長(zhǎng)邊方向的支座,過(guò)程中臨時(shí)支撐架僅提供豎向約束,整體散拼完成后焊接另外三邊支座,故分析時(shí)沿網(wǎng)架一條長(zhǎng)邊方向約束豎向位移和該方向水平位移,沿兩條短邊方向和臨時(shí)支撐處僅約束豎向位移。見(jiàn)表1和表2。

        表1 累計(jì)滑移方案計(jì)算結(jié)果

        表2 高空散拼方案計(jì)算結(jié)果

        兩種方案的桿件內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)位移均滿足規(guī)范要求[3]。由于約束條件不同,累計(jì)滑移方案的應(yīng)力和位移較高空散拼方案大,尤其是Z向位移,在施工中可采取一定措施以減小變形,減少對(duì)后續(xù)施工的不利影響,如預(yù)起拱和增加滑移單元?jiǎng)偠?。累?jì)滑移方案提取的最大豎向反力可用于滑移梁的截面設(shè)計(jì),高空散拼方案提取的反力可用于臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

        4 臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)須滿足以下功能要求:正常施工和正常使用時(shí),能承受可能出現(xiàn)的各種作用;正常使用時(shí),可滿足施工各項(xiàng)性能要求;在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后,能保持必需的整體穩(wěn)定性[3]。

        累計(jì)滑移方案的臨時(shí)結(jié)構(gòu)為寬度10.5 m的局部滿堂腳手架,作為拼裝的操作平臺(tái)。

        高空散拼方案的臨時(shí)結(jié)構(gòu)為16 個(gè)6 m×6 m×9.6 m 的落地式腳手架,頂部放置由角鋼焊接而成的小鋼架,可以較好地將力傳遞至腳手架平臺(tái),小鋼架高約1 m,頂部放置1臺(tái)32 t千斤頂,調(diào)節(jié)網(wǎng)架球標(biāo)高,也便于同步卸載。見(jiàn)圖5。

        圖5 高空散拼臨時(shí)支撐

        值得注意的是,腳手架的桿件可通過(guò)計(jì)算來(lái)驗(yàn)算強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形,而架體的整體穩(wěn)定性多通過(guò)構(gòu)造措施來(lái)保證,如掃地桿和斜撐按照規(guī)范[4~5]要求布置等。

        5 結(jié)論

        通常一個(gè)工程有多種施工方案可供選擇,需綜合考慮工期、成本、安全性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,優(yōu)選合理可行的方案。

        本工程如采用累計(jì)滑移方案,需加設(shè)滑移梁,滑移過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)測(cè),以保證同步性且過(guò)程中桿件應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)位移較大,需采取一定措施。高空散拼方案設(shè)置臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)較多,但過(guò)程中應(yīng)力和變形更好控制且螺栓球網(wǎng)架的安裝精度要求更高,故最后選定高空散拼方案。

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