1、穿心千斤顶整体提升技术的推广应用中图分类号：C29 文献标识码：A 一、简述 随着建筑业的迅速发展，施工技术的不断提高，大规模的钢结构工程不断涌现。钢结构工程的特点是工期短、见效快，如何保证大型钢结构工程的安装施工，达到高效率、高质量、高精度及高安全性，是对结构吊装技术提出的新课题。为此我们除采用常规的吊装方法和技术外，还将穿心千斤顶整体提升技术成功地应用在钢管箱型桁架的吊装工程中。钢管箱型桁架位置在核心筒 9#、10#之间，下弦杆标高 58.90m，上弦杆标高为 63.896m，总高度 4.996m，上弦杆间宽度 1.6m，下弦杆间宽度 2.4m，总长度为 34.823m，钢管箱型桁架总重
2、121.5 吨。拼装平台标高 39.35m，就位标高 63.896m，起重高度 24.546m，平面结构形式如下图：钢管箱型桁架采用508*36、508*20、402*30、351*30、351*16 无缝钢管拼装焊接而成；腹杆与弦杆之间全部为相贯线接口，支座用钢板拼装焊接而成，材质均为 Q345B 。 三、穿心千斤顶整体提升技术的主要技术要求 3.1 吊装桅杆、牛腿及吊耳安装 结合本工程现场实际，决定利用核心筒支座埋间补强的芯柱接长作为吊装的桅杆，芯柱截面为 H 型-250*250*20*20，各芯柱之间用-30 厚钢板连接，钢板与芯柱之间设-16 厚加劲肋两道，然后在钢板上焊接牛腿，牛腿与
3、桅杆焊缝为熔透焊缝，共设置四处，具体结构如下图： 牛腿强度验算如下： 构件重量为 1210KN,在两端的上弦杆上设四个吊点，经重心及力矩平衡计算，四个吊点受力分别为 410 KN，195KN，410 KN，195KN。考虑到提升过程中的动载荷，取动载系数为 1.1,则受力最大吊点拉力计算值为450KN 。 则牛腿根部受剪力 V=450 KN 弯矩 M=450 KN *0.6m=270 KN.m 牛腿为箱型截面 300*600*20*30，采用 Q345B 钢材制作，与桅杆焊缝为熔透焊缝，焊缝质量为二级。 焊缝强度设计值为 ftw=245 N/mm2 牛腿截面特性 惯性矩 I=2*2*543/1
4、2+2*3*30*28.52=198693cm4 抵抗矩 W=2I/h=6623.1 cm3 翼缘面积矩 S1=30*3*28.5=2565 cm3 翼缘与腹板连接处的焊缝强度计算 1=M/W*h0/h=270*106/6623.1*103*(540/600)=36.7N/mm2 1=VS1/Itw=450*103*2565*103/(198693*104*40)=14.52 N/mm2 ZS=12+312= 44.5 N/mm21.1ftw=269.5 N/mm2 故牛腿焊缝安全。 桅杆强度验算如下： 桅杆为三根同时受力截面为 250*250*20*20 材质为 Q345B 强度设计值为 f
5、=300 N/mm2 每根桅杆受压力为 N=450/3=150 KN 弯矩 M=450 KN *0.6m=270/3= 90KN.m 截面特性 面积 A=3*210*20+20*250*2=14200 mm2 惯性矩 I=2*213/12+2*21*2*10.52=10804.5cm4 抵抗矩 W=2I/h=864.36cm3 轴压力引起正应力 正=N/A=10.56N/mm2 M=M/W=90*106/(864.36*103)=104.12 N/mm2 桅杆根部翼缘板应力 =M- 正=93.56 N/mm2 f =300 N/mm2 故桅杆强度满足要求。 吊耳设置在管桁架的两根上弦杆上，共设
6、置四个，为保证垂直起吊，吊耳位置与上部千斤顶位置垂直对中（离开端部 600 毫米） 。吊耳结构如下： 吊耳强度验算如下： 吊耳为两块宽度为 350 毫米（与结构上弦杆熔透焊）30 毫米厚钢板，材质为 Q345B，受拉力最大为 N=450KN。 焊缝抗拉强度设计值 fWt=290 N/mm2 则吊耳受拉面积为 A=42000 mm2 则 =N/A=10.7 N/mm2 fWt=290 N/mm2 故吊耳与弦杆焊缝强度满足要求 桅杆、牛腿、吊耳的焊接必须保证全熔透，焊缝进行 100%超声波探伤，质量不低于二级焊缝要求。 3.2 吊装设备布置及检查 计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群（
7、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。根据构件重量及油缸规格情况，本工程采用的提升油缸为 100 吨 4 台，均为穿芯式结构。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24mm，抗拉强度为 1860N/mm，破断拉力为 260.7KN，伸长率在 1时的最小载荷 221.5KN，每米重量为 1.1Kg。 吊装结构示意图 液压泵站是提升系统的动力驱动部分， 在液压系统中，采用比例同步技术，这样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
8、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。这样主控计算机可以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。 3.3 同步提升控制原理及动作过程 主控计算机除了控制所有提升油缸的统一动作之外，还必须保证各个提升吊点的位置同步。在提升体系中，设定主令提升吊点，其它提升吊点均以主令吊点的位置作为参考来进行调节，因而，都是跟随提升吊点。 主令提升吊点决定整个提升系统的提升速度，操作人员根据泵站的流量分配和其它因素来设定提升速度。根据现有的提升系统，本工程提升速
9、度设定为 6 米/小时。 在提升系统中，每个提升吊点下面均布置一台激光测距仪，这样，在提升过程中这些激光测距仪可以随时测量当前的构件高度，并通过现场实时网络传送给主控计算机。每个跟随提升吊点与主令提升吊点的跟随情况可以用激光测距仪测量的高度差反映出来。主控计算机可以根据跟随提升吊点当前的高度差，依照一定的控制算法，来决定相应比例阀的控制量大小，从而，实现每一跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步。 3.4 计算机控制系统的布置 激光测距仪：在每个提升吊点处，选择适当的位置，安装 1 台激光测距仪；激光测距仪的目标靶子安装在被提升结构上，随着被提升结构的提升，激光测距仪的测量距离越来越短； 压力传
10、感器：在每个提升吊点的油缸中，选择一个油缸安装压力传感器；压力传感器安装在油缸的大腔侧，由于同一提升吊点的所有油缸的进油口并联，压力相同，所以一个油缸的压力就代表同一提升吊点的压力； 锚具及油缸位置传感器：在每个油缸的上下锚具油缸上各安装 1 只锚具传感器，在主缸上安装 1 只油缸位置传感器； 将各种传感器同各自的通讯模块连接。 3.5 提升吊点同步控制的措施 （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
11、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 3 点为跟随点。根据用户希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。现场网络控制系统将各激光测距仪的高度信号采集进主控计算机，主控计算机通过比较主令点同每个跟随点的高
12、度得出跟随点同主令点的高差。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。 为了保证提升过程中的位置同步，系统中还设置了超差自动报警停机功能。一旦某跟随点同主令点的同步高差超过某一设定值，系统将自动报警停机，以便检查。 四、效益分析 穿心千斤顶整体提升技术在国内已经是比较成熟的技术，经过多年的开发和改进
13、，已经从完全依赖国外进口技术设备向国产技术设备转化，并成功地完成了设备的改型和改进，融入了我国自行研究开发的新技术，大大降低了设备成本和技术成本。这样一来，同时也减少了用户的投资成本，在某种特殊的情况下，相比其它的吊装技术成本更低，速度更快，更加安全可靠。综合分析如下： 结论： 综上所述本次桁架整体吊装过程中，我们应用了国内最先进的结构吊装技术穿心千斤顶整体提升技术。在整体提升实践过程中我们成功克服了构件重心偏离、提升过程中卡阻等诸多困难，确保了工程质量、进度及安全。此项工程的完成，达到了优质、高效、高科技含量，穿心千斤顶整体提升技术的运用和推广不但有利于推动结构吊装技术进步，完善现有大型及复杂结构吊装技术，也对国家的可持续发展战略具有积极的意义。
