广东干煤棚网架结构液压滑移方案

深圳***干煤棚网架液压滑移初步方案上海同济***建设机器人有限公司二零一零年七月目录TOC\o"1-3"\u1工程概况12网架液压滑移安装思路22.1液压滑移方案思路22.2液压滑移方案简述32.3滑移工程量42.4类似工程42.5方案优越性53液压同步顶推滑移设备及关键技术63.1自锁型液压爬行器73.2液压滑移原理73.3计算机同步控制系统94滑移安装流程简述94.1网架滑移流程94.2网架卸载落位流程155滑移施工技术措施165.1滑移轨道的设置165.2滑移轨道铺设技术要求175.3支座底部的滑靴195.3.1采用滑靴的优点195.3.2滑靴195.4滑移顶推点205.5侧向限位的设置216滑移设备配置226.1滑移顶推力226.2液压爬行器配置226.3液压泵源系统配置237滑移同步控制247.1滑移控制策略247.2同步控制原理257.3计算机同步控制267.4滑移过程同步监测控制方案278滑移速度及加速度298.1滑移速度298.2滑移加速度299滑移系统用电量2910滑移过程的应急措施3010.1突然停电故障3010.2液压油管突然爆裂故障3010.3液压泵源故障3010.4传感器故障3010.5控制系统故障3010.6其它故障3011滑移施工主要设备3012安全文明施工311工程概况***煤棚网架采用柱面网壳结构，干煤棚建设规模纵向120m，横向380m,网壳顶标高为40.25m。在沿干煤棚网架四周设有混凝土支墩，采用液压滑移安装区域为eq\o\ac(○,2)—eq\o\ac(○,5)轴线间区域，横向跨度120m，纵向跨度260m，总重约1600t。网架平面示意图网架立面示意图网壳轴测图2网架液压滑移安装思路2.1液压滑移方案思路屋面网架结构高度达到38.5m，纵向120m，横向260m。结构自重较大，且杆件众多。若采用常规的分件高空散装方案，需要搭设大量的高空脚手架，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大的质量、安全风险，施工的难度也可想而知，并且对整个工程的施工工期会有很大的影响。方案的技术经济性指标较差。根据以往类似工程的成功经验，将网架由中间伸缩缝处分为两个区域，借助A、B轴线网架基础支墩铺设滑移轨道，在屋面网架的eq\o\ac(○,5)轴处做临时拼装胎架，在拼装胎架上散件逐榀拼装网架，然后利用“液压同步滑移施工技术”向两端将其累积、整体滑移到位。该安装工艺将大大降低安装施工难度，并于质量、安全和工期等均有利。区域1伸缩缝位置区域2区域1伸缩缝位置区域2滑移区域平面图拼装胎架滑移轨道滑移轨道拼装胎架滑移轨道滑移轨道拼装胎架与轨道的布置2.2液压滑移方案简述在A、B轴线网架基础支墩上通长铺设滑移轨道，在网架的eq\o\ac(○,5)轴处做临时拼装胎架，首先对区域1的网架进行滑移安装，在拼装胎架上首先对区域1前5榀网架进行拼装，使其成为独立的稳定体系，拼装完毕后，通过预先设置的滑移轨道和计算机控制的液压同步滑移设备顶推此段网架，向eq\o\ac(○,2)轴线方向滑移一段距离，暂停滑移，随后每拼装两榀网架滑移一次，每次滑移距离约为8m，在区域1的网架全部拼装完毕后将其作为一个整体一次性滑移到安装位置，随后按照同样的方法对区域2进行累积滑移安装，直至所有网架累计、整体滑移到位。滑移到位后，在A、B轴线的每个支座处设置千斤顶，同步顶起网架结构，拆除柱顶上的滑移轨道，再将所有支座同步下降至基础支墩上就位。完成网架的滑移安装。2.3滑移工程量需累积顶推滑移的屋面钢网架区域为，横向eq\o\ac(○,2)轴线～eq\o\ac(○,5)轴线之间区域，纵向为A轴线～B轴线。平面尺寸为120mX260m。滑移最大距离约260米，滑移最大重量约800吨。2.4类似工程滑移轨道爬行器顶推点滑移轨道爬行器顶推点钢屋盖滑移通过柱头支座滑移轨道滑移轨道滑移轨道滑移轨道大跨度、多轨（不同标高）钢屋盖累积、整体滑移液压爬行器滑移轨道液压爬行器滑移轨道钢屋盖累积、整体滑移2.5方案优越性本工程中网架结构采用超大型构件液压同步顶推滑移施工技术进行安装，具有如下的优点：1与传统的卷扬机钢丝绳（钢绞线）牵引不同，顶推滑移启动和制动时，不会因为有柔性钢绞线的延伸而使得钢结构抖动或颤动，且液压爬行器滑移过程的推进力及推进速度完全可测和可控。计算机系统通过传感器检测液压爬行器的推进力及速度，控制各爬行器之间的协调同步，当有意外超载或同步超差时，系统会及时做出调整并发出报警信号，从而使滑移过程更加安全可靠。2液压爬行器顶推滑移时，与牵引（钢绞线柔性连接）滑移方式不同，液压爬行器与待滑移构件间采取刚性连接，该连接方式对于滑移跨度及跨距较大、榀数较多的屋盖时，其各滑移（顶推）点的同步性控制较好，各榀屋盖支撑柱（支座）就位准确性高。3设备体积小、重量轻，可扩展组合，多点推拉，分散构件、滑移梁的受力；4滑移顶推反力由距构件很近的一段轨道直接承受，因此对轨道基础处理要求低；5顶推滑移启动、制动时的加速度极小，滑移梁上不会有过大的动荷载，使得滑移临时设施用量降至最小；6每榀拼装的网架与累积滑移可同时施工，互不影响，加之液压滑移作业绝对时间较短，能够有效保证屋面网架的安装工期；7有类似的滑移成功案例。3液压同步顶推滑移设备及关键技术本工程中根据现场施工条件和钢结构的外形特点，采用了逐榀累积液压滑移安装的施工工艺。配合本施工工艺的先进性和创新性，我司主要使用如下关键技术和设备：超大型构件液压同步滑移施工技术；TJG-1000型液压爬行器；TJD-30型液压泵源系统；YT-1型计算机同步控制系统。3.1自锁型液压爬行器自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力，从而实现推移的设备。此设备可抛弃反力架，省去了反力点的加固问题，省时省力，且由于与被移构件刚性连接，同步控制较易实现，就位精度高。自锁型液压爬行器3.2液压滑移原理“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。爬行器工作示意图如下：步骤1：爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹紧，爬行器液压缸前端活塞杆销轴与滑移构件（或滑板）连接。爬行器液压缸伸缸，推动滑移构件向前滑移；步骤2：爬行器液压缸伸缸一个行程，构件向前滑移300毫米；步骤3：一个行程伸缸完毕，滑移构件不动，爬行器液压缸缩缸，使夹紧装置中楔块与滑移轨道松开，并拖动夹紧装置向前滑移；步骤4：爬行器一个行程缩缸完毕，拖动夹紧装置向前滑移300毫米。一个爬行推进行程完毕，再次执行步骤1工序。如此往复使构件滑移至最终位置。3.3计算机同步控制系统液压同步滑移施工技术采用计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。液压爬行控制系统组态人机界面4滑移安装流程简述4.1网架滑移流程STEP1：安装滑移用临时设施，包括拼装胎架，滑移轨道等。（胎架的宽度以第一次拼装的单元数目为准）；伸缩缝位置区域1区域2拼装胎架滑移轨道滑移轨道伸缩缝位置区域1区域2拼装胎架滑移轨道滑移轨道STEP2：拼装区域1的前5榀网架形成一稳定体系（以确保首次滑移结构稳定性为原则确定拼装数量），在第1榀后每条轨道上安装一台液压爬行器；液压爬行器区域1区域1前5榀网架液压爬行器区域2液压爬行器区域1区域1前5榀网架液压爬行器区域2STEP3：连接泵源系统，调试设备，确保正常后启动2条轨道上的爬行器，同步顶推区域1前5榀网架及其次结构向eq\o\ac(○,2)轴方向滑移约8.25m，直到在胎架上留出拼装区域1后2榀网架的距离，暂停；区域1前5榀网架区域2区域1区域1前5榀网架区域2区域1STEP4：在拼装胎架上对区域1后2榀网架进行拼装并使其成与前面单元形成稳定体系；拼装后续两榀网架液压爬行器液压爬行器拼装后续两榀网架液压爬行器液压爬行器STEP5：重复以上步骤，每次滑移约8m留出后续两榀的拼装位置，将区域1的网架累积滑移到第15榀后暂停，在其后增加一组爬行器；增加一台液压爬行器增加一台液压爬行器区域1前15榀网架增加一台液压爬行器增加一台液压爬行器区域1前15榀网架STEP6：调试滑移系统，并继续累积滑移安装，至区域1网架完全拼装成一个整体；区域1区域1STEP7：将区域1网架作为一个大滑移单元一次性整体滑移到安装位置；区域1区域1STEP8：在拼装胎架上对区域2的前5榀网架进行拼装并安装液压爬行器，对系统进行调试；区域2前5榀网架液压爬行器液压爬行器区域2前5榀网架液压爬行器液压爬行器STEP9：如区域1的滑移安装方法，对区域2的网架进行累积滑移安装；区域2区域1区域2区域1STEP10：网架滑移到位后，在每个支座处设置千斤顶（可间隔设置），顶起网架一定高度，拆除底部支座处的滑移轨道，再将支座（网架）落位于网架基础支墩上，完成网架的安装。4.2网架卸载落位流程当网架滑移到设计位置时，需要借助于千斤顶下降就位在混凝土支墩上。STEP1：在网架支座处焊接卸载牛腿，下面设置卸载油缸；滑移轨道卸载牛腿卸载油缸滑移轨道卸载牛腿卸载油缸STEP2：启动卸载油缸，整体顶起网架，拆除滑移轨道、滑靴等滑移临时措施；STEP3：油缸下降作业，使支座落在混凝土支墩上。网架卸载就位完毕。5滑移施工技术措施5.1滑移轨道的设置采用液压顶推滑移网架结构，需设置专用的滑移轨道，待滑移构件（或滑靴）坐落于滑移轨道上，通过安装在构件上的滑移设备顶推滑移构件，沿轨道由初始拼装位置滑移至设计位置就位。滑移轨道的作用是承受钢结构滑移过程中的竖向荷载，并为爬行器提供反力点，在滑移方向上提供顺畅的通道。根据工程特点，滑移轨道共铺设2条，平行布置，分别在A、B轴线。每条轨道长度约260米，滑移轨道采用43KG/m钢轨，用以提供爬行器的夹持反力点。滑移轨道滑移轨道滑移轨道滑移轨道滑移轨道布置示意图5.2滑移轨道铺设技术要求滑移轨道在整个滑移过程中起承重导向和径向限制构件水平位移的作用。由于滑移距离较长，滑移轨道需进行分段现场拼接施工。为了能够在预定工期内开展并顺利的做好网架的滑移工作，所以在滑移之前，轨道现场安装的精度需予以保证。滑移轨道铺设于A、B轴线处的混凝土支墩上方，因轨道需与混凝土梁固定，所以可在梁顶部每间隔一段距离设一组预埋件，滑移轨道与预埋件通过压板固定。轨道压板顶部与轨道上表面间距不小于90mm。轨道底部与轨道梁顶部间要求垫实、无缝隙。具体如下图示：滑移轨道铺设示意图滑移轨道铺设每分段轨道对接时，对接口的上表面及两侧面应严格对齐，目测为零，否则应打磨光滑、平整。每条轨道的上表面及两侧面必须打磨光滑、平整，不允许有棱角或凹凸不平。标高偏差控制在55mm以内（12米长轨道）。轨道水平偏差控制制在3mm之内（12米长轨道）。滑移前轨道上表面面涂抹黄油。5.3支座底部部的滑靴根据本工程中，滑滑移构件——网架自重较大大、滑移水平推力力较大，根据据大量类似的的成功经验，宜宜选用支座底底部设置普通通滑靴的滑移移方式。采用滑靴的优点1、滑靴可增大滑移移过程中传递递垂直荷载的的面积，减少少对滑道的局局部压强，增增加滑移安全全性；2、滑靴降低了滑移移过程中整个个滑移单元高高度，增加了了滑移的安全全性，减小了了网架每支座座就位的难度度；3、滑移过程中，通通过滑靴底板板两侧的挡板板，可简便有有效地消除支支座水平力的的影响；4、滑动摩擦系数比比滚动摩擦系系数大，滑动动过程中摩擦擦制动力较大大，有利于控控制滑移过程程中的位移量量。滑靴考虑的施工时的成成本节省以及及加工制作的的便利，滑靴靴可设计成普普通的滑板形形式，即在每每榀网架下方方的支座底部部，各设置一一块滑板，滑滑板上方设置置小的挡板以以限制支座与与滑板的相对对位移，同时时在滑板的底底部设计限位位挡板，用来来限制滑移过过程中网架沿轨道左左右方向偏移移。如下图所示：滑板挡块限位挡板滑板挡块限位挡板滑靴示意图5.4滑移顶推点点采用液压爬行器顶顶推构件滑移移，需设置专专用的顶推滑滑移点，顶推推点的设计必必须同时考虑虑滑移轨道的的形式和网架架的结构形式式，使其能有效的传递水平摩摩擦力。如下图所示：临时杆件滚轴耳板侧向滑道滑板临时杆件滚轴耳板侧向滑道滑板耳板中心线距轨道上表面405mm临时杆件耳板液压爬行器轨道耳板中心线距轨道上表面405mm临时杆件耳板液压爬行器轨道顶推点示意图5.5侧向限位的的设置由于此网架为拱形形结构，滑移移时会因为结结构下挠产生生侧向力，拟在侧面的混凝凝土支墩上通通长布置一条条滑道，在支座位置置处的节点球球上设置滚轴轴沿滑道滚动动。如下图所示：滚轴H型钢滚轴H型钢侧向限位示意图6滑移设备配置6.1滑移顶推力网架累积分段滑移移，随着滑移移网架榀数的增增加，需要的的顶推力也逐逐级增加。所所以，首先分分析网架在安装工工况下的支座座反力，得出出支座摩擦力力，根据摩擦擦力的大小合合理配置爬行行器数量。由于网架的最大滑滑移重量约为为800吨，根据以往往工程的经验验，滑移摩擦擦系数取0..2（动摩擦擦系数约为0.12~~0.15间），最大摩擦力为为f=0.22x800=160吨，则每条轨轨道所需的推推进力各约为为80吨。6.2液压爬行行器配置以区域1滑移安装装为例，当滑移前5榀网架时，共共配置2台TJG-11000型液压爬行器器（A、B轴线轨道各布布置1台）；当累积积滑移至第115榀网架及及其次结构时时，再在其后后端续配2台TJG-11000型液压爬行器器（A、B轴线轨道各各布置1台）。每台爬行器的的额定顶推力力为100tt，则2套（共4台）爬行器器可提供的最最大滑移推力力∑F为400吨，每条轨道道提供的最大大滑移推力为为200吨，大于网网架整体滑移移时所需的滑滑移推进力（80吨），满足滑移工况的要求。下图爬行器的布置以对区域1进行滑移时为例。液压泵站液压泵站液压泵站第15榀网架后第1榀网架后区域2区域1第15榀网架后第1榀网架后液压泵站第15榀网架后第1榀网架后区域2区域1第15榀网架后第1榀网架后爬行器平面布置6.3液压泵源系系统配置泵源系统为液压爬爬行器提供液液压动力，在在各种液压阀阀的控制下完完成相应动作作。在不同的工程使用用中，由于顶顶推点的布置置和爬行器的的安排都不尽尽相同，为了了提高液压设设备的通用性性和可靠性，液压泵源系统的设计采用了模块化结构。根据顶推点的布置以及爬行器数量和泵源流量，可进行多个模块的组合，每一套模块以一套泵源系统为核心，可独立控制一组液压爬行器，同时可用比例阀块箱进行多顶推点扩展，以满足实际顶推滑移工程的需要。本方案中依据顶推推力的大小及及爬行器数量量，滑移时配置2台30KW液压泵站站。7滑移同步控制7.1滑移控制策略略液压滑移同步控制制应满足以下下要求：尽量保证各台液压压爬行器均匀匀受载；保证证各个滑移点点保持同步。根据以上要求，制制定如下的控控制策略：将每个区域A轴线处处的每台液压压爬行器并联联，并设定为为基准点即主主令点A，将B轴线处的各各台液压爬行行器并联并设设定为从令点点B。滑移控制点平面布布置见下图：：主令点A液压泵站从令点B主令点A液压泵站从令点B滑移控制点平面布布置图将基准点位置的液液压爬行器滑滑移速度设定定为标准值，作作为同步控制制策略中速度度和位移的基基准。在计算算机的控制下下从令点B以位移量来来跟踪比对主主令点A，根据两点点间位移量之之差ΔL，取中值ΔL/2分别进进行动态调整整，保证各台台液压爬行器器在滑移过程程中始终保持持同步。通过过两点确定一一条直线的几几何原理，保保证网架在整个滑滑移过程中的的平稳、同步步。如下图所所示：滑移控制策略示意意图7.2同步控制原理滑移同步控制原理理框图详见下下图：7.3计算机同步控制液压同步滑移施工工技术采用计计算机控制，通通过数据反馈馈和控制指令令传递，可全全自动实现同同步动作、负负载均衡、姿姿态矫正、应应力控制、操操作闭锁、过过程显示和故故障报警等多多种功能。YT1型计算机同同步系统主控控制器液压爬行控制系统统组态人机界界面7.4滑移过程同步监测测控制方案1根据预先通过过计算得到的的滑移顶推工工况各顶推点点反力值，在在计算机同步步控制系统中中，对每台液液压爬行器的的最大顶推力力进行设定。当当遇到顶推力力超出设定值值时，液压爬爬行器自动采采取溢流卸载载，以防止出出现顶推点荷荷载分布严重重不均，造成成对结构或临时设设施的破坏。2通过液压回路路中设置的自自锁装置以及及机械自锁系系统，在液压压爬行器停止止工作或遇到到停电等情况况时，能够长长时间自动锁锁紧滑移轨道道，确保滑移移桁架的安全。3传感监测系统通过行程传感检测测，获得主油油缸的位置信信息；通过油压传感检测测，获得各顶顶推点的顶推推力信息；通过电机启动信号号反馈，获得得电机的运行行状况；通过电磁阀得电信信号反馈，获获得阀的工作作状态；通过比例阀电流信信号反馈，获获得液压系统统流量即顶推推速度。4计算机控制系统计算机网络系统将将上述反馈和和控制信号远远程、实时、可可靠地反映到到中央控制室室的人机界面面上：显示当当前系统运行行状态和参数数（如油缸状状态，同步位位移，负载油油压），记录录历史数据和和曲线（如推推进速度，同同步精度，顶顶推点负载等等时间历程曲曲线）；操作人员将通过点点击计算机人人机界面：设设定运行状态态、启动泵源源电机、切换换控制模式、调调整推进速度度、暂停推进进过程；计算机控制系统将将自动校验通通信数据、纠纠正通信误码码、改变控制制算法、优化化控制参数、修修正同步精度度；液压同步控制系统统各传感检测测信息相互冗冗余，各操作作控制信号相相互闭锁，构构成了安全、可可靠、高效、便便捷的现代化化实用装备。5滑移过程中为直观观地监测滑移移的同步性和和滑移状态，初初始滑移时以以5厘米作为最小小滑移单位，在在轨道上做出出标记，并进进行编号。滑滑移过程中随随时观测各控控制监测点相相对轨道上标标尺偏差情况况，随时准确确了解滑移状状态，并作好好记录。如发发现同步偏差差较大时立即即进行调整，调调整通过对单单台爬行器进进行点动控制制，并分析初初始滑移记录录数据，报审审项目总工及及监控单位工工程师审核，详详细分析记录录数据原因并并在后续滑移移施工过程中中作相应调整整。如果初始滑移状态态良好，滑移移轨道标尺单单位可适当加加大，以作为为整个滑移过过程中同步监监测控制依据据。8滑移速度及加加速度8.1滑移速度度滑移系统的速度取取决于泵站的的流量和其他他辅助工作所所占用的时间间。在本工程程中配置的设设备可无级调调速，最大的的滑移速度约为10米/小时。8.2滑移加速速度液压滑移作业过程程中，顶推力力由液压爬行行器提供。在在液压爬行器器启动直至停停止的过程中中，顶推速度度的增加和减减少由于液压压系统的特性性以及计算机机程序控制的的原因，加速速度极小，以以至于可以忽忽略不计。这这为网架累积整体体滑移的安全全增加了保证证度。9滑移系统用电量在A、B轴线中间位置的泵泵源系统5米范围内需各各放置一台专专用配电箱（可可跟随泵源系系统移动），供供泵源系统用电电，每台配电电箱用电功率率不小于355KW；在放置计算算机同步控制制系统处需有有220V电源，供计计算机同步控控制用电。10滑移过程的应急措措施10.1突然停电电故障各泵源控制阀自动动关闭，爬行行器各油路自动关闭闭；停电后恢恢复供电，系系统将自动处处于安全停止止状态。10.2液压油管管突然爆裂故故障爬行器各油路自动动关闭，滑移移工作自动停停止，不会出出现各点不同同步现象。10.3液压泵源源故障通常的漏油故障能能够及时简便便解决。只有有在短时检修修无效情况下下，快速更换换相应电磁阀阀。10.4传感器故故障在短时检修无效情情况下，更换换传感器。10.5控制系统统故障应准确判断故障点点，在短时检检修无效情况况下，更换系系统零件、部部件乃至整套套系统。10.6其它故障障在液压滑移过程中中，任何监测测人员发现有有异常情况都都可随时叫停停；但重新启启动则必须由由现场总指挥挥下达指令，其其他任何人不不得擅自重新新启动滑移或或顶升作业。11滑移施工主要设备备序号名称规格型号设备单重数量1液压泵源系统30KWTJD-302t2台2液压爬行器1000KNTJJ-100000.7t4台3标准油管标准油管箱12箱4计算机控制系统16通道YT-11套5同步传感器位移4套6对讲机Kenwoo