巨型钢桁架整体提升块施工变形应力分析——以大渡河流域梯级电站调度中心工程为例

赵立春

(中国华西企业股份有限公司第十二建筑工程公司，四川成都610081)

1 工程概况

大渡河流域梯级电站调度中心工程位于成都市高新区天府立交桥旁，建筑面积74 028m2，地下2层，地上20层，建筑高度82.9 m。结构形式主要为钢筋砼框架—剪力墙结构，4～7层水幕、裙楼二层屋面为钢结构、东侧19～20层为巨型钢桁架。图1为该建筑立体效果图。

图1 建筑立体效果图

本工程东侧19～20层钢结构为巨型钢桁架。钢桁架跨度42.3 m，宽度10.75 m，高度8.3 m(2层)。巨型钢桁架支承在型钢混凝土柱上的抗震支座上，桁架底部距地72.319 m，拼装后整体重量为275 t。巨型钢桁架在施工中采用了整体提升、高空整体水平滑移就位安装新技术。

通过仿真模拟技术，对巨型钢桁架吊装全过程进行了仿真模拟受力分析和计算，将整个巨型钢桁作为提升块，在提升块上设置1、2、3、4四个吊点(如图2、图3所示)，采用液压同步提升设备对提升块进行整体提升。

为了掌握控制整个巨型钢桁架在整体提升过程中的应力和变形状态，确保整个巨型钢桁架在整体提升过程中的安全性和稳定性，需对整个提升过程进行施工变形分析和应力计算。

图2 吊点平面布置

图3 提升点立体示意

分析计算时，按照均匀提升和非均匀提升两种情况进行。

2 均匀提升分析

2.1 提升块均匀提升

提升块均匀提升时的计算模型如图4。

图4 提升块均匀提升时的计算模型

2.2 提升块各吊点的提升力

考虑四个提升点同步均匀提升，经计算，提升块各提升点的提升力值如表1所示。

表1 均匀提升时提升块各提升点的提升力值(kN)

2.3 挠度变形分析

均匀提升时的挠度变形如图5所示。

图5 均匀提升时提升块的挠度变形图

通过分析，提升块的最大挠度位于提升块长向主梁的中点处，经计算，其值为:Ux=－1.28 mm、Uy=0.46 mm、Uz=－9.0 mm，提升块计算长度为39.390m，故9.0/39390=1/4376＜1/400，其变形满足规范限制要求。

2.4 内力分析

2.4.1 轴力

均匀提升时提升块的轴力如图6所示。

图6 提升块轴力图

经分析，提升块在提升点附近的构件轴力较大，最大的轴力发生在与提升点相连的桁架的上下弦处，经计算，其最大压力值为N=804 kN，最大拉力值为T=1 022 kN。

2.4.2 弯矩

通过对个税改革内容的分析，可以发现此次改革的力度非常大。下面通过实例进一步分析此次个税改革对我国人民税负的影响。

均匀提升时提升块的弯矩如图7所示。

图7 提升块弯矩图

经分析，提升块在提升点附近的构件弯矩最大，经计算，其最大弯矩值为M=410.7 kN·m。

由此可见，提升块在提升点附近的构件及与提升点相连的桁架的上下弦内力较大。其应力比如图8示。

从图8可以看出，整个结构的应力比值普遍在0.3以下。只有与提升点相连的桁架的上下弦在靠近提升点处应力比值较高，最大的应力比值达到了0.41，这与受力分析的结果是一致的。

从上述结构分析可知，提升块在均匀提升的条件下，结构的强度、刚度均满足要求。

3 提升块提升点不均匀提升时的变形分析

在提升过程中，当提升块本身未能保持同步提升时，应分别对1、2、3、4四个提升点进行不均匀提升变形分析。

图8 提升块构件应力比

3.1 假设提升点1不均匀提升+3 cm

在提升过程中，假设提升点1相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm，此时各提升点的反力如表2所示。

表2 不均匀提升时提升块各提升点的提升力值(kN)

在提升点1相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm时，各提升点的构件应力比如图9、图10所示。

图9 提升点1相对其他提升点不均匀提升+3 cm时构件的应力比

图10 提升点1非均匀提升时结构构件应力比

由此可见，非均匀提升时提升块将在其提升点产生附加的杆件内力，提升块最大应力比为0.44。

3.2 假设提升点2不均匀提升+3 cm

在提升过程中，假设提升点2相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm，此时各提升点的反力如表3所示。

表3 不均匀提升时提升块各提升点的提升力值(kN)

在提升点2相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm时，各提升点的构件应力比如图11、图12所示。

图11 提升点2相对其他提升点不均匀提升+3 cm时构件的应力比

图12 提升点2非均匀提升时结构构件应力比

由此可见，提升块非均匀提升时将在其提升点产生附加的杆件内力，提升块最大应力比为0.32。

3.3 假设提升点3不均匀提升+3 cm

在提升过程中，假设提升点3相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm时，各提升点的反力如表4所示。

表4 不均匀提升时提升块各提升点的提升力值(kN)

在提升点3相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm时，各提升点的构件应力比如图13、图14所示。

图13 提升点3相对其他提升点不均匀提升+3 cm时构件的应力比

由此可见，提升块非均匀提升时将在其提升点产生附加的杆件内力，提升块最大应力比为0.28。

图14 提升点3非均匀提升时结构构件应力比

3.4 假设提升点4不均匀提升+3 cm

在提升过程中，假设提升点4相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm时，各提升点的反力如表5所示。

表5 不均匀提升时提升块各提升点的提升力值(kN)

在提升点4相对于其他提升点的不均匀提升量为+3 cm时，各提升点的构件应力比如图15、图16所示。

图15 提升点4相对其他提升点不均匀提升+3 cm时构件的应力比

图16 提升点4非均匀提升时结构构件应力比

由此可见，提升块非均匀提升时将在其提升点产生附加的杆件内力，提升块最大应力比为0.33。

综上所述，在保证提升块非均匀提升点与其他提升点的提升位移差不大于3 cm的情况下，提升块在提升过程中出现不同步提升时结构的强度、刚度仍满足要求。