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        某垃圾焚燒發(fā)電項目大跨度屋面網(wǎng)架施工技術(shù)探析

        2022-08-14 09:46:30唐旭董有順童林浪長江精工鋼結(jié)構(gòu)集團股份有限公司安徽六安237161
        安徽建筑 2022年8期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)施工

        唐旭,董有順,童林浪 (長江精工鋼結(jié)構(gòu)(集團)股份有限公司,安徽 六安 237161)

        0 引言

        某垃圾焚燒發(fā)電項目垃圾間屋面網(wǎng)架項目位于鄭州市中牟縣鄭庵鎮(zhèn)鄭油磨村,本項目中垃圾間長100m,寬35m,結(jié)構(gòu)總高度42.7m,垃圾間下部為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),上部為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu),兩側(cè)分別為卸料間和焚燒間。

        圖1 垃圾間結(jié)構(gòu)軸測圖及位置

        垃圾間鋼結(jié)構(gòu)主要為單層鋼網(wǎng)架屋面,具有跨度大、建筑高度高等特點,網(wǎng)架坡度3%,一端結(jié)構(gòu)標(biāo)高為42.7m,另一端為41.5m,

        網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面尺寸為100.0m×35.0m,網(wǎng)架一端厚度為2.5m,另一端厚度為1.4m,網(wǎng)架采用正放四角錐網(wǎng)架,節(jié)點均采用焊接空心球節(jié)點,上弦支承。支座形式為固定球支座。

        圖2 垃圾間網(wǎng)架軸測圖

        1 垃圾間鋼屋蓋施工技術(shù)

        1.1 垃圾間鋼網(wǎng)架安裝方案選擇

        由于垃圾間南北兩側(cè)分別為卸料間和焚燒間且混凝土框架結(jié)構(gòu)已施工完畢。

        ①若利用大型機械站在東西兩端進行網(wǎng)架分塊吊裝,中間部位分塊網(wǎng)架至少需要500t履帶吊方可施工,吊裝機械較大不經(jīng)濟。

        ②若采用網(wǎng)架累積滑移,需要額外安裝滑移梁及滑移軌道,滑移梁及滑移軌道安裝困難且安裝工期較長。

        ③若采用高空散拼,高空安裝作業(yè)多,焊接量大,安全和工期不能保證。

        針對現(xiàn)場安裝任務(wù)重、工期緊的特點,為了經(jīng)濟高效地完成垃圾間的網(wǎng)架安裝任務(wù),本施工技術(shù)結(jié)合焊接球網(wǎng)架及項目特點,首先在本項目的2臺20t的雙梁橋式桁車上搭設(shè)臨時固定的支撐架以及用于網(wǎng)架同步卸載的沙箱,然后將屋面網(wǎng)架依次進行地面分塊拼裝,分塊網(wǎng)架地面拼裝完成后,接著采用吊機將拼裝完成的分塊網(wǎng)架吊裝至桁車上的支撐架上并且臨時固定,然后利用固定在另一端配備有電機同步控制系統(tǒng)裝置的卷揚機進行牽引,直至網(wǎng)架分塊滑移到設(shè)計位置,最后利用支撐架上沙箱進行卸載落位固定。

        該施工技術(shù)主要優(yōu)點如下。

        ①施工效率高,安裝方便

        網(wǎng)架采用地面分塊拼裝,然后利用吊機吊裝至桁車梁上提前安裝完成的支撐架上,利用固定在另一端部配備有電機同步控制系統(tǒng)裝置的卷揚機牽引著桁車梁進行滑移,網(wǎng)架滑移至設(shè)計位置時利用沙箱進行卸載落位固定,整個流程方便快捷,操作簡單,并且網(wǎng)架采用地面分塊拼裝,拼裝效率高。

        ②施工質(zhì)量和安全有保證

        本施工技術(shù)網(wǎng)架采用地面分塊拼裝,拼裝難度低,定位準(zhǔn)確,質(zhì)量有保障;相對高空散拼法,本施工技術(shù)高空作業(yè)量顯著減少,安全有保障。

        ③經(jīng)濟性顯著

        本施工技術(shù)相較于網(wǎng)架累計滑移法施工,不需要額外安裝滑移梁以及滑移軌道,施工技術(shù)中使用的支撐架、沙箱均為常用物資材料制作,采購和現(xiàn)場加工均較為方便快捷,故本施工技術(shù)施工措施費少,經(jīng)濟性較為顯著。

        施工技術(shù)適用范圍:本施工技術(shù)可應(yīng)用于擁有大噸位桁車廠房屋面鋼網(wǎng)架或者門剛結(jié)構(gòu)的安裝,尤其在廠房兩側(cè)長度方向上大型吊裝機械無法站位時,本施工技術(shù)優(yōu)勢明顯。

        垃圾間鋼網(wǎng)架施工總體思路:

        ①屋面網(wǎng)架在地面進行分塊拼裝,用一臺16t汽車吊進行配合,同時在地面進行行車上支撐架焊接拼裝;

        ②支撐架拼裝完成后利用吊車將支撐架吊裝至垃圾間行車梁上并固定,行車使用卷揚機進行牽引,卷揚機固定于另一端的混凝土結(jié)構(gòu)上,行車的兩端綁扎上直徑φ5鋼絲繩,另一端連接卷揚機;

        ③牽引設(shè)備、支撐架安裝及分塊網(wǎng)架準(zhǔn)備完成后,開始使用吊機將分塊網(wǎng)架吊裝至行車上的支撐架上。

        ④分塊網(wǎng)架在支撐架固定牢固后,使用卷揚機對行車進行牽引,將網(wǎng)架滑移至設(shè)計指定位置,并落位至支座上。

        ⑤按照上述步驟分別對隨后分塊網(wǎng)架進行安裝施工。

        1.2 施工前的準(zhǔn)備

        1.2.1 支撐架準(zhǔn)備

        ①支撐架設(shè)計

        根據(jù)網(wǎng)架單元最重分塊以及垃圾池上方雙橋式行車梁規(guī)格尺寸,提前設(shè)計行車梁上的支撐架,支撐架立桿采用口200×4的方鋼,腹桿采用口80×5的方鋼,上部橫桿采用HN250×125×6×9的工字鋼。

        圖3 支撐架軸測圖

        根據(jù)網(wǎng)架支撐點的反力,將相應(yīng)反力施加到支撐架上,進行支撐架的承載力驗算,三種不利工況如下。

        正常使用狀態(tài):1.0D+1.0L。

        圖4 三種工況荷載的施加

        圖5 支撐架撓度驗算(最大撓度為6.089mm)

        圖6 應(yīng)力比≤1.0,強度滿足要求

        承載力極限狀態(tài):1.3D+1.5L。

        ②支撐架和行車梁的固定

        支撐架和行車梁的固定:支撐架立柱用兩塊900×300×25鋼板配合φ25的螺桿用螺母擰緊,立柱下部和鋼板進行焊接固定,角鋼也利用φ25的螺桿用螺母擰緊,然后鋼板和角鋼進行焊接。

        圖7 立柱和行車梁固定示意

        圖8 現(xiàn)場支撐架安裝

        1.2.2 網(wǎng)架整個吊裝過程需進行仿真模擬分析

        為了確保屋面網(wǎng)架吊裝過程質(zhì)量以及安全,吊裝前需采用有限元分析軟件(如:midas gen)對整個施工過程進行有限元施工階段過程模擬分析,確保分塊網(wǎng)架在吊裝、滑移過程中網(wǎng)架的撓度以及桿件的承載力均在規(guī)范范圍內(nèi)。

        圖9 網(wǎng)架分塊吊裝計算模型

        1.2.3 網(wǎng)架拼裝場地準(zhǔn)備及支撐面復(fù)核

        網(wǎng)架拼裝場地用碎石鋪墊,并且夯實平整。

        網(wǎng)架支座下的預(yù)埋件和螺栓尺寸、大小以及位置需根據(jù)土建的有關(guān)記錄進行復(fù)測,確保預(yù)埋件和螺栓的相關(guān)設(shè)計參數(shù)準(zhǔn)確。

        1.3 屋面網(wǎng)架利用桁車分塊滑移施工

        結(jié)合本項目垃圾間網(wǎng)架及項目特點,具體安裝流程如下表。

        1.4 分塊網(wǎng)架施工仿真模擬分析

        由于拼裝、滑移過程中結(jié)構(gòu)受力與設(shè)計狀態(tài)時有所差別。一方面,邊界支撐條件和結(jié)構(gòu)受力體系可能不同;另一方面整個結(jié)構(gòu)體系是個逐步建立的過程,存在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,部分桿件受力特性可能發(fā)生改變,因此需要對施工過程中的若干關(guān)鍵工況進行施工階段過程仿真模擬分析計算,對可能發(fā)生的不利因素進行提前預(yù)警。主要分析的內(nèi)容:分塊網(wǎng)架吊裝分析;分塊網(wǎng)架滑移分析;支撐架承載力驗算;分塊網(wǎng)架施工模擬計算分析采用midasGen2019有限元分析軟件進行計算分析。

        屋面網(wǎng)架安裝流程表

        圖10 分塊網(wǎng)架示意

        圖11 分塊滑移方向示意

        施工過程中需要計算分析的內(nèi)容包括:

        ①吊裝過程分塊網(wǎng)架的承載力以及變形;

        ②滑移過程分塊網(wǎng)架的承載力以及變形;

        ③落入支座過程中分塊網(wǎng)架的承載力以及變形。

        邊界條件:約束支撐點的水平及豎向位移。

        荷載工況:恒荷載D、結(jié)構(gòu)自重由軟件自動生成,考慮1.35倍的自重系數(shù)。

        荷載組合:COMB,1.35D(承載能力);BZZH,1.0D(使用狀態(tài))。

        1.4.1 分塊網(wǎng)架吊裝驗算分析

        圖12 分塊網(wǎng)架起吊最大位移及最大應(yīng)力比

        通過對垃圾間十二片分塊網(wǎng)架吊裝進行分析,可以看出:結(jié)構(gòu)位移值最大的為第十二塊網(wǎng)架起吊過程,其最大位移為10.674mm,撓跨比10.674/10950=1/1026<1/125;結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力比為第八塊網(wǎng)架起吊過程,最大應(yīng)力比均不超過0.81,計算結(jié)果表明十二塊網(wǎng)架的起吊過程中,網(wǎng)架均能滿足現(xiàn)場施工安裝強度和剛度的要求。

        1.4.2 分塊網(wǎng)架上支撐架驗算分析

        圖13 分塊網(wǎng)架上支撐架最大位移及最大應(yīng)力比

        通過對垃圾間十二片分塊網(wǎng)架上支撐架進行分析,可以看出:結(jié)構(gòu)位移值最大的為第一塊網(wǎng)架起吊過程,其最大位移為2.560mm,撓跨比2.560/10950=1/4277<1/125;結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力比為第六塊網(wǎng)架起吊過程,最大應(yīng)力比均不超過0.65,計算結(jié)果表明十一塊網(wǎng)架的上支撐架滑移過程中,網(wǎng)架均能滿足現(xiàn)場施工安裝強度和剛度的要求。

        1.4.3 分塊網(wǎng)架卸載落入支座驗算分析

        通過對垃圾間十二片分塊網(wǎng)架上支撐架進行分析,可以看出:結(jié)構(gòu)位移值最大的為第一塊網(wǎng)架落入支座時,其最大位移為30.395mm,撓跨比30.395/35750=1/1176.18<1/125;結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力比為第三、四塊網(wǎng)架落入支座過程中,最大應(yīng)力比均不超過0.59,計算結(jié)果表明十二塊網(wǎng)架落入支座過程中,網(wǎng)架均能滿足現(xiàn)場施工安裝強度和剛度的要求。

        1.4.4 總結(jié)

        由此可見網(wǎng)架在整個分塊吊裝,上支撐架滑移以及卸載落入支座的過程中結(jié)構(gòu)的強度和剛度均滿足施工要求。

        1.5 屋面網(wǎng)架利用桁車進行分塊網(wǎng)架滑移安裝監(jiān)測技術(shù)

        本工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高度高,跨度較大,分塊網(wǎng)架地面拼裝完成后在網(wǎng)架球節(jié)點上粘貼反射貼片,采用全站儀通過對施工過程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的重點和關(guān)鍵部位的豎向位移和水平位移進行監(jiān)測,與該部位實際位置設(shè)計值及有限元軟件模擬值進行比較,及時發(fā)現(xiàn)偏差,并采取相應(yīng)措施進行調(diào)整,確保結(jié)構(gòu)施工過程的安全、可靠。變形監(jiān)測頻率:分塊網(wǎng)架試吊裝時監(jiān)測并記錄,分塊網(wǎng)架落入支撐架時監(jiān)測并記錄,分塊網(wǎng)架落入支座時監(jiān)測并記錄。整個屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工完成后,進行屋面施工過程中,在結(jié)構(gòu)上部增加荷載后監(jiān)測記錄每次變化值。

        1.6 屋面網(wǎng)架利用桁車進行分塊網(wǎng)架滑移注意事項

        ①為了確保屋面網(wǎng)架吊裝過程質(zhì)量以及安全,吊裝前需采用有限元分析軟件(如:midas gen)對整個施工過程進行有限元施工階段過程模擬分析,確保分塊網(wǎng)架在吊裝、滑移過程中網(wǎng)架的撓度以及桿件的承載力均在規(guī)范范圍內(nèi)。

        ②網(wǎng)架分塊吊裝至支撐架上后,網(wǎng)架懸停30分鐘左右,確定網(wǎng)架分塊沒有異樣變形后,吊機再松開吊鉤,開始進行滑移。

        ③網(wǎng)架分塊在支撐架上固定完畢后開始進行滑移,網(wǎng)架滑移過程中速度不宜太快,保證滑移速度不超過0.5m/min。

        2 結(jié)語

        本工程垃圾池鋼屋蓋網(wǎng)架跨度為35.75m,網(wǎng)架支座標(biāo)高為41.50m,兩端分別為卸料間和焚燒間且混凝土框架結(jié)構(gòu)及設(shè)備已經(jīng)大部分作業(yè)完成,這樣造成了大型機械無法站在兩側(cè)進行分塊吊裝,若采用累積滑移施工需要增加額外的軌道梁等構(gòu)件,本工程垃圾間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工能夠順利實施,得益于巧妙地利用垃圾間內(nèi)的桁車梁,在桁車梁上搭設(shè)支撐架,以支撐架作為分塊網(wǎng)架滑移的載體,從而實現(xiàn)分塊網(wǎng)架安裝到位。本文從現(xiàn)場施工條件、結(jié)構(gòu)形式、施工安全、經(jīng)濟、工期等方面對施工方案進行了詳細的編制,為以后類似的工程的施工方案提供借鑒和參考。

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