王 紅 衛(wèi)
(上海建工集團(tuán)股份有限公司,上海 200080)
我國裝配式建筑正處于快速發(fā)展階段,同時(shí)伴隨著人們對建筑功能多樣化和特殊化的不斷需求,一些大型裝配式公共建筑不斷涌現(xiàn),大型影劇院、體育場、展覽館、航空港比比皆是,跨度和空間規(guī)模也不斷刷新記錄,如新建的蕪湖新興鑄管綜合料場封閉工程管桁架單拱跨度竟高達(dá)330 m。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和高效施工,一些大型建筑在建造過程中常常采用頂推式滑移技術(shù),將在臨時(shí)場地完成拼裝的大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件滑移至設(shè)計(jì)位置然后進(jìn)行安裝固定,其施工流程大體分為如下三個(gè)步驟:首先,在臨時(shí)場地拼裝桁架或屋蓋等大型或大跨度結(jié)構(gòu)構(gòu)件,并在其下鋪設(shè)滑道等輔助構(gòu)件;其次,結(jié)合液壓頂推器行程設(shè)計(jì)反力架體系,利用液壓頂推器頂推結(jié)構(gòu)構(gòu)件滑移至預(yù)定位置;最后,在塔吊或吊車協(xié)助下,液壓頂推器、滑道等輔助裝置撤離,將結(jié)構(gòu)構(gòu)件調(diào)整至設(shè)計(jì)位置和設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行焊接或螺栓連接。以上三個(gè)步驟中,風(fēng)險(xiǎn)最大的環(huán)節(jié)主要集中在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的頂推滑移環(huán)節(jié),隨著被滑移構(gòu)件跨度和體量的不斷增大,而頂推式滑移技術(shù)因其固有的技術(shù)短板已難以很好的解決日益增多的技術(shù)難題,新型可靠的滑移設(shè)備和技術(shù)亟需創(chuàng)新和發(fā)展。
頂推式滑移技術(shù)主要采用液壓同步頂推滑移技術(shù),該技術(shù)動(dòng)力一般是由步進(jìn)式液壓頂推器提供,液壓頂推器底部與被滑移構(gòu)件緊密連接,其端部頂緊固定靜止的反力架,施工作業(yè)時(shí)液壓頂推器的主液壓缸伸缸,由于液壓頂推器的端部緊頂反力架而相對靜止,其底部前伸而產(chǎn)生頂推反力,該反力推動(dòng)被滑移構(gòu)件向前平移。
液壓頂推滑移技術(shù)的施工流程大體分為三步,如圖1所示。第一步,準(zhǔn)備階段:被滑移構(gòu)件在滑道上完成拼裝,同時(shí)利用地面或滑道本身構(gòu)建反力架,液壓頂推器底部通過耳板與被滑移構(gòu)件連接,頂部頂牢反力架,如圖1a)所示。第二步,伸缸頂推:同步接通電源,液壓頂推器主液壓缸連續(xù)伸缸,直至活塞桿伸長至一個(gè)行程,構(gòu)件沿滑移方向前行一個(gè)步距,如圖1b)所示。第三步,縮缸換程:完成一個(gè)行程或一個(gè)步距后,液壓頂推器主液壓缸縮缸,活塞桿回縮,液壓頂推器端部脫離反力架,向前一個(gè)行程處再次構(gòu)建反力架,待液壓頂推器端部再次頂牢反力架后,即可伸缸頂推進(jìn)行下一個(gè)行程的頂推滑移,如圖1c)所示。如此反復(fù)循環(huán)第二步和第三步,直至被滑移構(gòu)件平移至預(yù)期位置。
液壓同步頂推滑移技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展,具有技術(shù)成熟、液壓系統(tǒng)傳動(dòng)安全可控等優(yōu)點(diǎn),適用范圍比較廣,但分析以上施工流程可知,該技術(shù)也存在如下主要缺點(diǎn):1)輔助工序多。為保證構(gòu)件的順利滑移,除頂推這個(gè)主要工序外,還需實(shí)施多項(xiàng)輔助工序,如為降低被滑移構(gòu)件與滑道之間的摩擦系數(shù),需要在兩者接觸處不斷的置換滑塊或不斷的添注黃油;反力架應(yīng)按照縮缸換程的頻率反復(fù)重新構(gòu)建,等等。2)調(diào)整適應(yīng)能力較弱。頂推滑移過程中,該技術(shù)自行調(diào)整方向的能力弱,且難以適應(yīng)曲線滑移。實(shí)施長距離推移時(shí),須要輔助工序來調(diào)整被滑移構(gòu)件的前進(jìn)方向,特別是沿構(gòu)件大跨度方向推移時(shí),實(shí)時(shí)的方向調(diào)整尤為重要;另外,水平平面內(nèi)當(dāng)滑道是曲線軌跡時(shí),液壓同步頂推滑移技術(shù)就難以進(jìn)行精準(zhǔn)控制頂推。3)施工效率較低。如圖1中的狀態(tài)三所示,每次縮缸換程時(shí),頂推滑移就要被迫暫時(shí)中斷,直至反力架重新構(gòu)建完成、主液壓缸伸缸到一定程度后,才能繼續(xù)下個(gè)行程的頂推。綜上所述,液壓同步頂推滑移技術(shù)因其固有的缺點(diǎn)增加了頂推滑移的施工成本,在節(jié)能環(huán)保和高效施工的要求下,研發(fā)新型的滑移技術(shù)顯得尤為迫切。
針對頂推式滑移的技術(shù)現(xiàn)狀及其固有缺點(diǎn),本文提出了自行式滑移技術(shù),該技術(shù)的動(dòng)力裝置如圖2所示。自行式滑移技術(shù)由減速電機(jī)提供扭矩,減速電機(jī)固定于支架,減速電機(jī)上的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合,從動(dòng)齒輪和承重輪同時(shí)固定于連接軸,連接軸通過軸承固定于連接支架。被滑移構(gòu)件借助連接支架支撐在多個(gè)承重輪之上,承重輪為軌道輪,行走于固定在臨時(shí)支撐梁的鐵軌之上,輪軌構(gòu)造和接觸方式采用鐵路或軌道交通輪軌的構(gòu)造和接觸方式,承重輪車輪踏面采用1∶20斜線構(gòu)成的錐形踏面,用于適應(yīng)小曲率轉(zhuǎn)向,輪緣嵌在平行鋼軌內(nèi)側(cè),起到導(dǎo)向作用。
施工作業(yè)時(shí),減速電機(jī)通電旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)其上的主動(dòng)齒輪提供扭矩,經(jīng)從動(dòng)齒輪傳遞扭矩至承重輪,承重輪沿鐵軌行走,載著被滑移構(gòu)件連續(xù)移動(dòng)。
自行式滑移施工流程大致分為4個(gè)步驟:
第一步,根據(jù)被滑移構(gòu)件的自重荷載,確定臨時(shí)支撐梁的數(shù)量和結(jié)構(gòu)形式,進(jìn)而確定承重輪的數(shù)量、位置以及減速電機(jī)的型號(hào)和數(shù)量,承重輪數(shù)量可不同于減速電機(jī)和從動(dòng)齒輪數(shù)量。
第二步,根據(jù)被滑移構(gòu)件的起點(diǎn)和終點(diǎn)鋪設(shè)臨時(shí)支撐梁,臨時(shí)支撐梁宜為裝配式結(jié)構(gòu)以便于重復(fù)利用。臨時(shí)支撐梁上安裝鐵軌,鐵軌安裝應(yīng)保持表面平整,同時(shí)還應(yīng)保持不同支撐梁上鐵軌間的間距相同。
第三步,被滑移構(gòu)件拼裝過程中,同步安裝自行式滑移的動(dòng)力裝置和承重輪,直至結(jié)構(gòu)構(gòu)件完成整體拼裝。
第四步,檢測安全可靠后,即可對減速電機(jī)同步通電,減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)承重輪沿鐵軌自行至被滑移構(gòu)件的預(yù)期設(shè)計(jì)位置。
比較頂推式滑移和自行式滑移的施工流程可以看出,自行式滑移技術(shù)具有如下主要優(yōu)點(diǎn):1)工藝簡潔能耗少。自行式滑移沒有過多的輔助工序和裝置,不需要反復(fù)構(gòu)建反力架;并且承重輪和鐵軌之間相互作用而產(chǎn)生滾動(dòng),這種滾動(dòng)摩擦遠(yuǎn)小于頂推滑移需要克服的滑動(dòng)摩擦,故不需要實(shí)施降低摩擦系數(shù)的輔助措施,整個(gè)施工過程能量消耗少。2)經(jīng)濟(jì)高效。自行式滑移在滑移過程中能夠持續(xù)滾動(dòng)爬行,過程中不需要停頓,相對于頂推式滑移液壓頂推器反復(fù)伸缸頂推、縮缸換程停推的技術(shù)特征,自行式滑移技術(shù)不存在大型被滑移構(gòu)件在靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的反復(fù)轉(zhuǎn)變,施工既安全又高效。3)自行調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。由于承重輪與鐵軌的構(gòu)造和接觸方式采用了鐵路或軌道交通輪軌的構(gòu)造和接觸方式,大型構(gòu)件滑移過程中能夠?qū)崿F(xiàn)方向的自行引導(dǎo)和自行調(diào)節(jié),故自行式滑移不需要過程中對其滑移方向進(jìn)行輔助調(diào)整。并且由于承重輪與鐵軌的構(gòu)造和接觸方式,自行式滑移能夠完成小曲率軌跡的滑移,這對于沿結(jié)構(gòu)構(gòu)件大跨度方向的滑移施工,自行式滑移的技術(shù)優(yōu)勢將更加突出。
常規(guī)頂推式滑移技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展,技術(shù)體系相對成熟并有廣泛應(yīng)用,但因其本身存在的固有缺點(diǎn)造成了施工效率相對低下、施工成本相對較高的現(xiàn)狀。為促進(jìn)滑移技術(shù)的發(fā)展,以更好的解決被滑移構(gòu)件因跨度和體量不斷增加而帶來的技術(shù)難題,本文在軌道交通輪軌構(gòu)造和接觸技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了自行式滑移技術(shù),通過對其動(dòng)力原理、施工流程和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹,以期為大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件滑移技術(shù)提供一種研發(fā)新思路。