大型钢桁架的集群千斤顶整体提升技术研究与应用

任学爽

运亿置业(秦皇岛)有限公司

大型钢桁架的集群千斤顶整体提升技术研究与应用

任学爽

运亿置业(秦皇岛)有限公司

随着我国综合国力的提高和现代化进程的加快，各种大型公用设施建设蓬勃发展。例如：体育馆会展中心飞机库剧院等各种大跨度大空间结构。在全国各大城市大量兴建在这些项目中，由于设备的重量重体积大、跨度大、安装高度高、安装精度要求高，无疑对施工技术提出了更高更严格的要求。因此，研究和应用大型结构安装新技术对加快我国的现代化进程具有十分重要的现实意义。本文主要探讨大型钢桁架的集群千斤顶整体提升技术。

大型钢桁架；集群千斤顶；整体提升技术

近年来整体提升技术广泛应用于钢结构安装施工中，它具有安装精度高﹑安全可靠﹑施工工期短等优点，在工艺和技术上拥有巨大的优越性和发展前景。

1 整体提升技术原理

液压整体提升设备由控制系统和液压系统(包括承重机构﹑液压千斤顶﹑液压阀组﹑泵站﹑管路等)构成。控制系统负责控制作为执行系统的液压系统进行提升作业，并保证提升质量。液压同步整体提升系统由钢绞线及提升油缸集群(承重部件)﹑液压泵站(驱动部件)﹑传感检测及计算机控制(控制部件)和远程监视系统等几个部分组成。钢绞线及提升油缸是系统的承重部件，用来承受提升构件的重量。可以根据提升重量(提升荷载)的大小来配置提升油缸的数量，每个提升吊点的油缸可以并联使用。液压泵站是提升系统的动力驱动部分，它的性能及可靠性对整个提升系统稳定可靠工作影响最大。在液压系统中，采用比例同步技术，可以有效地提高整个系统的同步调节性能。传感检测主要用来获得提升油缸的位置信息，载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机，主控计算机则根据当前网络传来的油缸位置信息决定提升油缸的下一步动作，同时，主控计算机也可以根据网络传来的提升载荷信息和构件姿态信息决定整个系统的同步调节量。

2 大型钢桁架集群千斤顶整体提升几个问题

2.1 用空间桁架位移法分析升差对结构内力的影响

桁架或网架在提升过程中各提升点的提升差异，将对桁架或网架结构的内力提升设备的负荷及桁架或网架偏移产生影晌，提升升差对杆件内力的影响程度与桁架或网架的刚度有关，刚度越大，则引起的附加内力将越大，经实测和理论分析比较，提升差异可用空间桁架位移法给以强迫位移分析杆件内力，具有足够精度空间桁架位移法是一种应用于空间杆系结构的精确计算方法，也称矩阵位移法，不仅可用于计算不同类型，不同平面形状，不同边界条件和支承方式的桁架或网架，也能考虑桁架或网架与下部支承结构的共同工作，地震作用﹑温度变化﹑施工安装等情况均可计算，故空间桁架位移法是目前桁架或网架结构内力计算中使用最广的一种方法。

2.2 钢绞线对夹片式锚具的影响

通常情况下，钢绞线强度在1860- 1900MPa范围内，其表面硬度一般为HRC44-48左右，夹片设计硬度为HRC 58-64，两者硬度之差＞HRC 10以上，其组合与匹配最佳。若夹片的硬度达不到设计要求，不但容易产生滑丝现象，还会引起夹片跟进不一和钢绞线剪坏现象。钢绞线直径的影响。我国国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB5224-95)对钢绞线的公称直径明确规定了允许偏差。而夹片锚具的夹片内孔直径尺寸，夹片的锥形角度和锚环内的内孔锥形角度等均按钢绞线的公称直径尺寸设计的。如果都能满足设计要求，锚具零件组装后在受力过程中，其组装零件之间的内摩擦角达到平衡状态，而产生良好的自锚能力。若钢绞线直径超过允许偏差太多，将会破坏这个平衡，造成锚固失效。

3 整体提升工程实例

广州新白云国际机场飞机维修设施工程是全国三大枢纽机场之一的新白云国际机场迁建工程的重要组成部分。新白云国际机场位于广州花都区花东镇与白云区人和镇交界处的新机场规划用地红线内。拟建的飞机维修设施工程靠北进场道东侧，紧邻机场东跑道，西边与南方航空股份有限公司机务区相连接。

3.1 提升吊点同步控制

①提升油缸动作同步。现场网络控制系统根据油缸位置信号和锚具信号，确定所有油缸的状态，根据提升油缸的当前状态，主控计算机综合用户的控制要求，决定提升油缸的下一步动作。当主控计算机决定提升油缸的下一步动作后，向所有液压泵站发出同一动作指令，控制相应的电磁阀统一动作，实现所有提升油缸的动作一致，同时锚具动作﹑同时伸缸﹑缩缸或同时停止。

②提升吊点位置同步。在每个提升吊点处，各安装一台激光测距仪，用于测量各提升吊点的高度。在提升过程中，设定某一点为主令点，其余11点为跟随点。根据期望的提升速度设定主令点的比例阀电流恒定，进而主令点液压泵站比例阀开度恒定，提升油缸的伸缸速度恒定，主令点以一定的速度向上提升。其余跟随点通过主控计算机分别根据该点同主令点的位置高差来控制这点提升速度的快慢，以使该跟随点同主令点的位置高度跟随一致。如果某跟随点与主令点的高差为正，表示跟随点的位置比主令点高，说明该跟随点的提升油缸速度快，计算机在随后的调节中，就降低驱动这点提升油缸的比例阀控制电流，减小比例阀的开度，降低提升油缸的提升速度，以使该跟随点同主令点的位置跟随一致。反之，如果某跟随点比主令点慢了，计算机控制系统就调节该点的提升油缸伸缸快一些，以跟随上主令点，保持位置跟随一致。

3.2 正式提升及最终就位

在正式提升过程中，控制系统运行在自动方式；屋盖提升的速度约为每小时上升4-6米。考虑到控制系统下降的风险较大，提升结束位置应稍微低于理论标高，就位时再作进一步的精确调整。在结构牛腿安装焊接完成后，逐点手动控制每点油缸上升或下降，直至所有负载完全承受在结构牛腿上。

计算机控制的液压整体提升技术是一项新颖的大型构件提升安装施工技术，它采用柔性钢绞线承重﹑提升油缸集群﹑计算机控制同步的提升新原理，结合现代化施工工艺，将成千上万吨的构件在地面拼装后，整体提升到预定位置安装就位，可以实现大吨位﹑大跨度﹑大面积的超大型构件超高空整体同步提升。

[1]冯岩.大跨钢析架施工方法优选与技术研究[D].西安：西安建筑科技大学，2012.