近年来,伴随国民经济高速增长,全国的各类大型场馆建设也掀起了一轮新的高潮。仅靠垂直吊装满足不了投资少、建设周期短等要求。因此吊装加滑移施工技术应运而生,成为当前大型构件安装的主要趋势。
传统的大型构件滑移主要采用卷杨机滑轮组牵引,牵引力、牵引速度较难控制,滑移时构件晃动大,就位精度低、安全性差。目前有用液压提升器穿钢绞线的牵引方式进行大型构件滑移,滑移安全性有较大提高,但钢绞线作为柔性索具,具有较大弹性,同步控制较难实现,就位精度仍较低;施_[中反力架的设置、移位费时费力,对相应的轨道基础要求较高;若钢绞线导向不好,还会引起窝缸事故,存在一定的安全隐患。
为此,同济大学开发了一种能附着轨道,并能自行连续爬行的液压推进器。此举不仅为超大型构件的平移提供了必要的技术装备,还将大大节省大型起重设备的使用费,减少工程辅助设施的用钢量,简化施工前的准备丁作。且由于液压推进器与被移构件刚性连接,容易实现同步控制,就位精度高。
本文所述的首都机场交通中心钢结构屋架滑移就是采用液压同步爬行器滑移的典型工程。
l 工程概况
北京首都国际机场地面交通中心(GTC)位于3A航站楼的南面,是往返市区和机场的轨道交通枢纽。
屋顶为双曲面形状,水平投影面积约为25 437 m。
整个GTc钢屋盖结构是一个东西走向有规律的单向拱架系统,拱架间距18 m,共有13榀,拱的跨度范围为77~119 m,矢跨比为0.21~O.28。南北向总长度为258.956 m,其中在最南和最北端各有悬挑21 m的斜拱。
沿着主拱外包线的圆心每隔5.75。设置一根主檩条,间距在9.0 m左右。主檩条在两主拱之间由6根次檩条支撑,次檩条方向平行于主拱。主拱与丰檩条刚接,形成稳定的结构体系。主拱和主檩条都采用梯形截面,其中主拱高度按照二次曲线变化,
主檩条采用等高度的梯形截面。
2工程特点及关键技术
2.1 工程特点
主拱呈双曲面,各点标高不同,受力形式复杂;主拱跨度大,外形复杂,并有较高的起拱度;滑移路线长、分组滑移重量大;主拱拼装胎架高,使滑移重心处于高位;分组构件就位时形状和位置有一定技术要求,安装精度较高;滑移在下层屋面上进行,必须充分考虑容许承载力。所以对整个钢结构施_T要求有科学合理的施工技术和方案,才能确保安全、质量和进度,使其经济性最好。
2.2 关键技术
1)本工程的钢结构滑移,采用自主研发的专利设备——液压推进器。它可牢牢夹持轨道,利用轨道承载反力,推动构件运动。
2)本次工程采用的动力系统是自主研发的变频泵站,可根据位移传感器反馈的信息自动调节流量,确保位移和信号的闭环控制。
3)计算机控制系统采用网线传输信号,电脑控制和人机界面显示,传感器反馈位置和位移信号。信号采集、传输准确可靠,界面显示直观。
4)本_[程的钢结构采用液压滑移安装,如何保证滑移同步及控制滑移后的外形尺寸,控制策略是
关键。
5)由于主拱跨度较大,需在现场分段拼装,如何保证现场拼装质量、进度,协调好拼装及滑移安装的交叉作业是本]一程组织协调重点考虑的内容。
6)本工程构件线型非常复杂,构件就位点处于高位,受现场条件的限制,就位难度较大。为实现屋盖整体曲面效果,保证就位的准确性,胎架的选用及定位相当重要,尤其是定位时液压推进器(简称爬行器)能否实现微动、个别点动,以配合测量准确定位,起到关键作用。
3施工方案选择
本工程对象是超大型空间拱形钢屋盖,钢结构屋盖的面积大、重量重,由于受现场条件制约,直接采用吊机散件拼装,不仅在安全、质量上得不到保障,还会大大拖延施工进度。因此从安全、质量、进度及经济性诸方面考虑,选择桁架主体场外拼装、钢
结构单元液压同步滑移、桁架“沙漏”落位的安装方案是比较合适的。在轻轨楼面北端延伸处选一场地作为主体分段拼装场地,共设7根滑轨,其中中问3根滑轨在标高5.820 m处,两侧滑轨在标高±O.0(](]处,在每根滑轨L放置胎架,主体分段在胎
架上拼装成形后(含2榀主拱,若干根主、次檩条),连同胎架滑移至指定位置就位安装,屋架单元滑移
分块见图1。
由此可知,液压同步滑移是完成此项工程的一个关键工序,其实施、控制的优劣将直接关系到工程质量和进度,冈此工程的过程控制显得尤为重要。
此外,由于本工程安装受现场条件的限制,滑移轨道只能布置在下层屋面上。考虑到屋面的容许承载能力和主拱自重引起的挠曲变形,为保证主拱滑移后外形和尺寸基本不变,经计算,单榀主拱需采用7个胎架拼装,胎架之问杆件相连,从而确保胎架支撑体系的稳定。
4滑移施工特点
4.1 用同步控制解决滑移轨道不易同步的困难 GTC钢屋盖滑移,采用7条轨道,屋架横向跨距为77~119 m,第1与第7条轨道距离为90 m。由于7组爬行器滑移,较难控制同步。本工程使用的液压泵站和计算机控制设备均采用新型系统,通过一根网线将3个泵站(具有2个独立泵源)及7组爬行器的位移传感器相连,由笔记本电脑控制同步滑移。由于采用传感器反馈同步信号并在系统中形成闭环控制,因此只要设定数值调整正确,多点同步效果较好。滑移胎架布置见图2。