钢桁架整体提升和高空水平整体滑移过程中受力变形的监控

2011-09-13姜帆

四川建筑 2011年6期

姜帆

(中国华西集团有限公司第十二建筑工程公司，四川成都610081)

1 工程概况

大渡河梯级流域调中心工程东侧19～20层为钢桁架。桁架共两层，由两榀桁架通过次梁、楼板连接而成。桁架跨度42m，高8.4m，重275 t，安装在距地距地72.319m处的柱牛腿抗震支座上。施工时采取了地面拼装成型，整体提升、高空整体水平滑移的新技术。即桁架整体拼装好后通过4个吊点、由4套提升设备将桁架同步整体提升至距地72.319m高空，再整体水平滑移0.75m后就位安装。由于在吊装过程中采用的是4个吊点(见图1)进行整体提升吊装，而在安装就位后整个钢桁架共有12个支撑点，吊装过程中和安装就位后结构的受力状况完全不一致。为了保证钢桁架在吊装过程中结构受力的安全性，必须对吊装过程中桁架杆件的受力变形和应力变化进行监控。

图1 吊点平面布置图

2 测试内容

(1)吊装过程中相关杆件的应力进行测试。

(2)相关杆件长期应力测试。

(3)吊装过程中相关混凝土结构应力测试。

3 测点布置

(1)根据吊装应力验算的结果，选择支座截面、跨中截面在吊装过程中应力相对较大的杆件进行监控。具体测点布置图见图2、图3。

图2 ⑨轴和⑩轴立面上测点布置图

图3 19层和屋面层支撑上测点布置

(2)为进行温差补偿，需要布置5个温度补偿应变片。

4 吊装测试步骤

4.1 吊装测试前的准备工作

(1)钢桁架焊接完成在地面拼装好后，在需要布置应变检测点的杆件处将杆件表面50mm×50mm范围打磨光滑。

(2)用酒精将打磨光滑的位置清洗干净后晾晒干，然后粘贴检测应变片。

(3)应变片贴好后，用屏蔽线将应变片和应变测试仪的集线箱逐一连接。

(4)在应变片和仪器连接好后，对仪器进行调试，观测应变片反应是否正常。

(5)测试仪器应放于钢结构楼层上，吊装时仪器和测线同钢结构楼层一同提升。

(6)仪器应放于利于观察的端头部位。

(7)在测试过程中，应保证仪器使用电源正常。

4.2 吊装过程中的应力检测控制

(1)在吊装前，仪器调整归零。

(2)在吊装过程中仪器自动采集各测点的应变变化情况，在桁架完全吊离支撑点后，对仪器进行读数，并观察杆件应力是否有超限的情况。如反应正常，则继续起吊;如出现异常，则分析异常原因，及时提出处理措施。

(3)在吊装过程中仪器自动采集数据，根据吊装计算应力值，在检测仪器中设置应力检测控制点。应力检测控制点的应力值可通过观察仪器数据来得到，并根据观察得到的数据来判断杆件应力值是否有超限的情况。如反应正常，则继续起吊;如出现异常，则应暂停吊装，然后分析异常原因，及时提出处理措施。

(4)根据吊装应力计算结果，本工程在各应力检测控制点相应的杆件截面处在吊装过程中的最大应力比为0.3，主要出现在北面吊点附近的弦杆上，其余大部分杆件在吊装过程中杆件应力比均较小，基本在0.1以下。考虑到理论计算和实际会有一定误差以及吊装监控的实际意义，将吊装过程中应力检测控制点的理论计算最大应力比0.3提高了50%，即以0.45作为各应力检测控制点的应力控制上限。

(5)为保障吊装安全进行，将吊装过程中杆件应力比控制分为了预警线和警戒线:预警线应力比定为0.4。即如果在吊装过程中有应力检测控制点的应力比达到0.4，应及时通知相关人员;警戒线应力比定为0.45，如果在吊装过程中有应力检测控制点的应力比达到0.45，则应暂停吊装，进行原因分析后进行及时处理。

(6)在吊装过程中，随时记录吊装过程中的状态，以便分析测试数据。

(7)在吊装就位、支座安装完成且吊点吊绳松弛后，在支座支撑条件下，观察杆件应力变化情况。

5 数据分析

在测试完成后，及时用相应软件对测试数据进行分析处理，提供在吊装及安装就位过程中各相应杆件应力检测控制点的应力变化情况，以及在安装就位后，在自重作用下杆件各测点的应力情况，并形成测试报告。

6 长期应力测试

选取关键点位，对杆件的长期应力变形进行监控。根据该结构的受力特点及现场条件，共布置四个长期应力观测点，见图4。

图4 长期应力测点布置示意图

长期应力测试，除在吊装过程中对杆件应力变化进行测试外，还对钢结构楼层在浇筑混凝土后，应力变化情况进行测试。

7 相关混凝土结构应力测试

由于吊装过程中，反力架支撑于混凝土结构上，作用力较大，故吊装时选择受力较大部分混凝土构件进行应力监控。根据现场条件和构件的受力情况，混凝土结构上共布置9个测点，其中北楼3个测点，布置在吊点2处的屋面层、20层的挑梁上以及20层柱上;南楼共布置6个测点，即吊点3处的屋面层相邻的两根梁上及柱上布置3个测点，吊点4处的屋面层、20层、19层的挑梁上布置共3个测点。