采用液压设备进行钢结构施工力学分析

1、罗兴隆博士l 采用液压设备进行钢结构施工主要用于钢结构提升(顶升)、滑移、卸载等。l 对应的液压设备分别是液压提升器、液压爬行器或牵引器、液压千斤顶。液压爬行器液压提升器液压千斤顶主要设备罗兴隆博士l 液压设备运行平稳，可靠性好，速度一般控制在818m/h。l 按既定的路线运行，一般偏移角度控制在5。l 爬行器一般放置在轨道上，沿轨道运行；轨道可以是直线或曲率半径较大的曲线；l 提升器或牵引器通过钢铰线与随动结构相连，一般只能够直线运行；l 液压千斤顶一般直接与结构连接，自身运行方向固定，随动物体最大可倾斜5。l 随动物体与液压设备一起构成机构，力学分析模型的约束较难设定。l 对于采用柔性连接

2、(一般为钢铰线)的体系，可以考虑采用轨道限制其运行方向；l 由于运行缓慢，可以采用静力计算方法。l 可以采用计算机控制，同步性较好，可以在远离施工点进行监控。l 局部荷载较大，局部承载点设计非常关键。基本特点罗兴隆博士基本特点计算机监控提升器及钢铰线单个提升点荷载标准值为280t罗兴隆博士液压提升l 液压提升常用于大型龙门吊安装、桁架安装等。烟台莱福士船厂2万吨桥吊提升长兴岛200t门吊提升温州新国光广场连接桁架罗兴隆博士液压提升实例龙门吊安装l 长兴岛200t龙门吊安装过程说明。罗兴隆博士液压提升实例龙门吊安装l 主要设计分析内容：l 1. 支撑塔架的设计l 2. 提升梁设计l 3. 大梁主

3、吊点上下锚具设计l 4. 大梁主吊点处的加固l 5. 大梁与刚性腿的铰接连接l 6. 刚性腿的滑移及牵引刚腿滑移小车主梁吊耳及加固支撑塔架及提升梁罗兴隆博士液压提升实例龙门吊安装l 支撑塔架设计要点：l 1. 风荷载取值：提升时间大约为715天，但塔架会重复使用，按10年重现期考虑。l 2. 组合系数取值适应：以恒载及风荷载为主要荷载，1.35恒载、1.2恒载+1.4风荷载l 3. 由于塔架高度较高，一定要考虑其稳定性，但为了避免设计过大，要考虑缆风作用l 4. 要按格构式柱计算满足规范要求，同时要进行有限元分析，考虑与缆风的共同作用l 5. 为了重复使用，考虑到加工与安装的方便，采用标准节与

4、非标准节相结合的方式l 6. 控制加工与安装偏差，避免产生过大的次弯矩。l 提升梁设计要点：l 1. 设计重量要满足吊装要求，但设计过大时，可以考虑采用双梁和分段；l 2. 手算时要求满足强度、刚度、整体稳定性及局部稳定性的要求；l 3. 考虑油缸及支座处局部荷载过大，通过局部加劲加密满足局部强度及稳定性要求。罗兴隆博士液压提升实例龙门吊安装罗兴隆博士液压提升实例龙门吊安装l 大梁主吊点设计及大梁本身加固：l 1. 大梁上翼缘较薄，一般为1420mm，但承载力要达到250t以上，吊点及大梁加固要统筹考虑。最好是在大梁设计时能够同时考虑大梁安装的要求 。l 2. 尽可能增加主吊耳的板件数量，减少

5、板件厚度，吊耳板能够伸入大梁内部，能够连接到大梁侧面腹板上；l 3. 主吊耳的净截面满足承载要求，销轴抗剪强度与孔壁承压强度满足规范要求；l 4. 要对主吊耳与大梁加固的部分进行有限元分析，分析的范围至少是加固区域的3倍，约束条件要适当，采用板壳单元更为合理与实用。l 滑移小车设计要点：l 1. 要考虑小车与地面铺设钢板之间的摩擦，防止小车的前倾与后翻；l 2. 除了局部强度及稳定性的要求外，要对小车进行有限元分析；l 3. 提升过程中，采用卷杨机牵引时要控制刚腿两个点的同步，与大梁提升密切配合。罗兴隆博士液压提升实例龙门吊安装刚性腿滑移小车的安装刚性腿滑移小车可以考虑采用成品的滑移小车代替。

6、主吊点与钢铰线锚具的连接罗兴隆博士滑移实例五棵松蓝球馆五棵松蓝球馆双向正交桁架滑移过程：中滑道及树状支撑罗兴隆博士滑移实例五棵松蓝球馆l 五棵松蓝球馆滑移概述：l 1. 由于滑移过程缓慢，可以采用静力分析。l 2. 通过计算，认为滑移过程中变形过大，因此增加中间滑道；l 3. 采用三滑道六轨道，对滑移过程中的同步性要求较高；l 4. 由于桁架下弦标高不一致，因此采用树状支撑进行调平。l 5. 爬行器的推力作用于树状支撑底部，因此将前后l 支撑连接起来，以保证滑移过程中的平稳性。l滑移分析要点：l 1. 爬行器的荷载作用为主动荷载，可以考虑采用杆件的初始应变进行模拟；当然最好开发一种新单元模拟。

7、l 2. 对远离爬行器的位置施加水平约束。罗兴隆博士滑移实例五棵松蓝球馆轨道、树状支撑及爬行器馆外拼装胎架罗兴隆博士滑移实例五棵松蓝球馆l 滑移安装方法的特点：l 1. 滑移过程可以通过爬行器推动，也可以通过油缸和钢铰线牵引实现。l 2. 滑移安装时要求的作用面较少，较为稳妥，但难以铺开作业；l 3. 由于轨道面一般不为结构面，滑移就位后还要进行卸载。郑州机场钢结构滑移 烟台2万吨桥吊滑移就位 罗兴隆博士卸载过程l 采用液压设备进行卸载的要点l 1. 液压设备的选用与初始压力、卸载过程中的压力相关；l 2. 总卸载位移量要考虑结构初始变形、卸载完成之后的变形以及支撑部分的变形；l 3. 采用整

8、体同步卸载比分块同步卸载有利，但要实现整体同步卸载要求每个卸载点的油缸有一个油泵供油。l 4. 采用分块卸载时，要经过复杂的卸载分析比较才能够确定卸载顺序；l 5. 由于液压设备的位移量控制精度在5mm左右，因此一般要采用其它方法来控制单步卸载量；l 6. 为了保证卸载的同步性，每个点每一步的卸载量应该根据计算明确，并且以mm为单位进行控制；要根据确定之后的卸载量进行卸载分析。l 7. 采用力与位移的双重控制，前者通过计算机控制，后者通过人为(抽垫片)控制。罗兴隆博士卸载实例国家体育场卸载国家体育场卸载之前国家体育场卸载支撑点与顶升点罗兴隆博士卸载实例国家体育场卸载l 国家体育场卸载分析要点l

9、 1. 软件选用：最好采用ANSYS，可以通过编程方式(ANSYS命令流：APDL语言)来完成整个过程分析，因为APDL可以实现多荷载步分析、自动提取结果；l 2. 应该考虑支撑塔架刚度的影响，支撑塔架本身也会变形，对卸载量有影响；l 3. 油缸的顶升过程比卸载过程需要承受的荷载更大，在实际实施时顶升比下降要困难，因此顶升分析更要引起重视。l 4. 由于顶升与下降过程中在支撑点与油缸之间存在荷载转移，前者为被动荷载，而后者为主动荷载。为了精确考虑两者的作用，开发一种新的单元会使分析更加精确；l 5. 结构在卸载过程的脱开，使卸载过程表现出非线性的特点，在分析时要特别加以注意；l 6. 卸载支撑

10、点与油缸作用点的局部荷载较大，应该进行局部分析，一般尽可能使荷载作用于桁架内部加劲的位置。罗兴隆博士卸载实例国家体育场卸载国家体育场支撑塔架上卸载点国家体育场卸载点(200t油缸)罗兴隆博士卸载实例国家体育场卸载罗兴隆博士提升及滑移实例烟台桥吊l 烟台莱褔士船厂2万吨多吊点桥吊的提升、滑移与卸载l 1. 采用大型混凝土立柱，两根横梁，横梁高度18m、宽度4.65m、长度130.6m，加上内部设备及外部的大型滑轮组重量为4200t，两根大梁分别提升的高度为74.5m和104.5m，然后滑移到支座位置；l 2.在混凝土立柱的中间有一凹槽，槽口内在混凝土顶部横架两根提升梁，梁上有4个350t液压提升器。大梁采用提升托梁托住，与提升器的钢铰线连滑移梁第一段罗兴隆博士提升及滑移实例烟台桥吊提升梁滑移梁第一段提升托梁滑移梁第一段罗兴隆博士提升及滑移实例烟台桥