CN104085832A - 一种柔性构件提升装置及其提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性构件的提升装置，包括承力架、千斤顶、提升钢绞线、卡环、吊装带、牵引钢丝绳，还包括索夹，所述提升钢绞线上端穿过承力架和千斤顶，下端通过卡环和吊装带与索夹相连；以及采用该装置进行提升的方法。将多根拉索连接后整体提升，避免将单根拉索逐个提升再连接导致的效率低下和安全风险；同时，在提升过程中利用牵引钢丝绳对拉索位形进行精确控制，以保证拉索提升到位后与上部结构的连接准确。

Description

一种柔性构件提升装置及其提升方法

技术领域

本发明涉及预应力钢结构施工领域，尤其是一种柔性构件提升装置及其提升方法。

背景技术

预应力钢结构是将现代预应力技术应用到如网架、网壳、立体桁架等空间网格结构以及索、杆组成的张力结构中而形成的一类新型杂交结构体系，如张弦梁、弦支穹顶、索桁架、索网、斜拉/悬吊结构、索拱、预应力桁架、张拉膜结构等。由于在设计、制造、安装、施工和使用过程中，采用人为方法引入预应力，使得结构强度、刚度、稳定性得到提高，该种结构能充分、反复地利用钢材弹性强度幅值，提高结构承载力，改善结构受力状态和结构属性，与传统钢结构相比可节省钢材10%-40%。因此，近年来，在会展中心、体育场馆、飞机场、火车站、工业厂房等钢屋盖结构中大量采用了预应力钢结构。

拉索是预应力钢结构中建立预应力的关键构件。随着预应力钢结构的快速发展，结构形式日益多样化，拉索规格与样式不断推陈出新，拉索的施工安装必须根据结构和拉索本身的具体形式选择合适的方法。常用的拉索安装方法有：（1）散装法；（2）爬升法；（3）提升法；（4）带索累积滑移法等。

提升法主要用于弦支结构的拉索安装中，在拉索提升点对应的正上方的钢结构上设置提升装置，包括：提升工装、千斤顶、提升用钢绞线；下部拉索提升点位置要设置与提升钢绞线的连接装置，可以采用吊装带和卡环等。

现有的提升法提升的对象一般是长度较长、重量较大的单根索，提升到位后再对接、并与索夹节点、上部钢结构连接。这种提升方法适用于跨度不很大的结构，施工难度易于控制，效率较高。但是对于大跨度、超大跨度的结构，往往一段拉索由几根拉索平行排布组成，在标记点位置用一个索夹同时夹住。如果再采用上述的提升方法，每次还是单根提升，全部拉索提升到位后，在高空安装索夹、对接索头，效率会很低，施工难度也随之增大，操作危险性也随之提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在大跨度、超大跨度的结构中，由几根平行排布的拉索在某些位置用索夹同时夹住组成的长拉索，利用现有拉索提升方法进行提升效率低、施工难度大等缺点，提出一种有针对性的柔性构件的提升装置及其安装方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是： 一种柔性构件的提升装置，包括承力架、千斤顶、提升钢绞线、卡环和吊装带，还包括索夹，所述提升钢绞线上端穿过承力架和千斤顶，下端通过卡环和吊装带与索夹相连。

进一步地，还包括牵引钢丝绳，所述牵引钢丝绳一端与拉索端部连接，另一端绑在钢结构上。

优选地，所述千斤顶为穿心式，在千斤顶上部的提升钢绞线上还设置有安全锚。

本发明柔性构件提升装置的提升方法，包括以下步骤：

1）建立包括下部拉索构件和上部提升系统的整体计算模型，以拉索的位形控制为原则进行施工阶段的仿真分析，得出提升过程中拉索构件在自重作用下其本身的位形和提升钢绞线的拉力。然后根据提升钢绞线的拉力确定提升钢绞线以及千斤顶的数量和规格，并由此确定下端提升点采用的吊装带、卡环的规格和数量。进一步地，根据仿真分析得出的位形控制要求来确定牵引钢丝绳的长度、拉力及规格。

2）在拉索提升点对应的上部钢结构上焊接提升用的承力架，安装提升用的千斤顶，将提升钢绞线穿过承力架和千斤顶；所述提升钢绞线穿出千斤顶后，比千斤顶上表面高出1.2m。然后用两根吊装带从索夹两侧将其兜住，所述吊装带通过卡环与提升钢绞线连接；其中，索夹两侧吊装带在提升过程中保持对称，以防止提升过程中索夹的移位。重复以上步骤直到将拉索构件各个提升点安装、连接完成。将牵引钢丝绳绑到拉索上，从而为提升过程中通过调整钢丝绳的长度来控制拉索的位形做好准备。

3）精确调整每根提升钢绞线和吊装带的长度，预紧各个提升点。

4）采用多点对称同步的方式来提升拉索构件，随时调整拉索两端的牵引钢丝绳以控制拉索的位形。

5）拉索构件提升到位后将索夹耳板与撑杆耳板用销轴连接，并通过索头将拉索对接，使其连成一体；最后解除拉索两端的牵引钢丝绳。

进一步地，步骤2中在拉索提升点对应的上部钢结构上焊接承力架过程中，需保持两根钢绞线处于对称且平行，避免钢绞线产生偏心、扭转或者在提升过程中与上部钢结构摩擦。 

通过提升钢绞线进行预紧，以至各个提升点的钢绞线和吊装带完全绷直。

拉索构件提升到位，索夹与撑杆连接后，撑杆下端的侧向偏移在5cm以内。

优选地，所述提升工装为焊接扁担式工装；包括千斤顶、承力架、钢绞线及其端部卡环和吊装带。

进一步地，拉索两端连接有钢丝绳，步骤4中在拉索的提升过程中，利用钢丝绳牵引对拉索的位形进行控制。

进一步地，在利用钢丝绳牵引拉索时，利用全站仪或水平仪对拉索的位形进行精确控制，确保索夹与上部钢结构撑杆相连后，撑杆的侧向偏移在允许范围之内。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明所述的柔性构件的提升安装方法，以拉索位形控制为原则，利用仿真分析得出位形、拉力等参数，可验证预设索夹位置作为提升点的可行性，将多根拉索连接后整体提升，避免将单根拉索逐个提升再连接导致的效率低下和安全风险；同时，在提升过程中利用牵引钢丝绳对拉索位形进行精确控制，以保证拉索提升到位后与上部结构的连接准确。采用本提升方法来提升带索夹平行排布拉索构件能够做到高效、安全、可控，满足拉索构件的提升及安装要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的柔性构件提升装置的结构示意图；

图2为上提升点示意图；

图3 为下提升点示意图；

图4为提升到位后索夹与撑杆连接示意图；

图5为在索头将拉索连接示意图；

图6为柔性构件提升装置安装方法工步图

附图标记： 1－拉索、2－索夹、21-索夹耳板、3－承力架、4－千斤顶、5－提升钢绞线、51－卡环、6-吊装带、7-牵引钢丝绳、8-撑杆、81-撑杆耳板、9-索头、10-销轴、11-钢结构。

具体实施方式

参考图1，一种柔性构件的提升装置，包括承力架3、千斤顶4、提升钢绞线5、卡环51、吊装带6、牵引钢丝绳7和索夹8。提升钢绞线上端穿过承力架3和千斤顶4，下端通过卡环51和吊装带6相连。吊装带6牢固地绑在索夹8的两侧。由此，千斤顶4通过承力架3将提升钢绞线5提升，进而将其下端的索夹8一同提升，从而使整个拉索构件提升起来。

所述牵引钢丝绳一端与拉索端部连接，另一端绑在钢结构上，也可以绑在临时制作的地脚螺栓上。

优选地，所述千斤顶4为穿心式，提升过程中为防止钢绞线的滑脱，除了千斤顶中的夹片锚具外，在千斤顶上部的提升钢绞线上还设置有安全锚。

参考图6，本发明柔性构件提升装置的提升方法，包括以下步骤：

1）建立包括下部拉索构件和上部提升系统的整体计算模型，以拉索1的位形控制为原则进行施工阶段的仿真分析，得出提升过程中拉索构件在自重作用下其本身的位形和提升钢绞线5的拉力。然后根据提升钢绞线的拉力确定提升钢绞线5以及千斤顶4的数量和规格，并由此确定下端提升点采用的吊装带6、卡环51的规格和数量。进一步地，根据仿真分析得出的位形控制要求来确定牵引钢丝绳的长度、拉力及规格。

优选地，步骤1可采用ANSYS或Midas/Gen有限元分析软件完成，当然也可以采用其他符合要求的有限元分析软件完成。

施工阶段包括施工前期技术准备、提升装置安装、竖向提升钢绞线的索长度调整、提升拉索构件、连接索夹与撑杆和对接拉索等五个阶段，步骤1可以看作施工前期技术准备的阶段。

2）参考图2，在拉索提升点对应的上部钢结构11上焊接提升用的承力架3为保证提升装置的安全可靠，所有承力架焊缝的质量都要严格保证。安装提升用的千斤顶4，将提升钢绞线5穿过承力架和千斤顶；所述提升钢绞线穿出千斤顶后，比千斤顶上表面高出1.2m。然后，如图3所示用两根吊装带6从索夹2两侧将其兜住，所述吊装带6通过卡环51与提升钢绞线5连接；其中，索夹两侧吊装带在提升过程中保持对称，以防止提升过程中索夹的移位。重复以上步骤直到将拉索构件各个提升点安装、连接完成。将牵引钢丝绳7一端绑到拉索1上，另一端绑到钢结构11上，也可以绑到临时制作的地脚螺栓（未示出）上，从而为提升过程中通过调整牵引钢丝绳的长度来控制拉索的位形做好准备。

优选地，提升工装可为焊接扁担式工装，包括千斤顶4、承力架3、提升钢绞线5及其端部卡环51和吊装带6。

进一步地，步骤2中在拉索提升点对应的上部钢结构上焊接承力架3过程中，需保持两根钢绞线处于对称且平行，避免钢绞线产生偏心、扭转或者在提升过程中与上部钢结构摩擦。 

步骤2可以看作提升装置安装的阶段。

3）精确调整每根提升钢绞线和吊装带的长度，预紧各个提升点。

为实现提升过程的同步性，各个提升点的预紧必不可少。预紧通过提升钢绞线5实现，各个提升点的钢绞线5和吊装带6完全绷直为预紧完成的标准。步骤3可以看作提升钢绞线的预紧阶段。

 4）采用多点对称同步的方式来提升拉索构件，随时调整拉索1两端的牵引钢丝绳7以控制拉索的位形。

在提升过程中要保持各个提升点的同步性，避免个别提升点提升过快导致该提升点的受力超过仿真计算的设计值。由于自重的影响提升点之外的拉索会下垂，导致拉索两端有向中间偏移的趋势，拉索位形改变的结果会使索夹2无法与对应的撑杆8连接，或者即使勉强连接到撑杆8，但是其侧向倾斜超过允许值。为此，拉索1两端设置的牵引钢丝绳7需牵引住拉索，随时调整以使拉索在提升过程中保持良好的位形。

优选地，在利用牵引钢丝绳7牵引拉索1时，可利用全站仪或水平仪对拉索的位形进行精确控制

步骤4可以看作拉索构件的提升阶段。

5）参考图4，拉索构件提升到位后将索夹耳板21与撑杆耳板81用销轴10连接，并通过索头9将拉索对接，使其连成一体，如图5所示；最后解除拉索两端的牵引钢丝绳。拉索构件提升到位，索夹与撑杆连接后，撑杆下端的侧向偏移应当在5cm以内。

进一步地，综合拉索的加工误差以及拉索对接完成后竖向撑杆的侧向偏移允许值来完成拉索索头对接。

步骤5可以看作对接拉索、连接索夹与撑杆的阶段。

以上内容对本发明所述的柔性构件提升方法进行了具体描述，并且结合附图进行说明，但是本发明不限于以上描述的具体实施方式，凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均在所附权利要求范围内。

Claims (7)

1. 一种柔性构件的提升装置，包括承力架（3）、千斤顶（4）、提升钢绞线（5）、卡环（51）和吊装带（6），其特征在于：还包括索夹（2），所述提升钢绞线上端穿过承力架和千斤顶，下端通过卡环和吊装带与索夹相连。

2. 根据权利要求1所述的柔性构件的提升装置，其特征在于，还包括牵引钢丝绳（7），所述牵引钢丝绳一端与拉索端部连接，另一端绑在钢结构上。

3. 根据权利要求1所述的柔性构件的提升装置，其特征在于，所述千斤顶（4）为穿心式，在千斤顶上部的提升钢绞线上还设置有安全锚。

4. 一种采用上述权利要求1、2或3所述柔性构件提升装置的提升方法，包括以下步骤：

1）建立包括下部拉索构件和上部提升系统的整体计算模型，以拉索的位形控制为原则进行施工阶段的仿真分析，得出提升过程中拉索（1）自重作用下其本身的位形和提升钢绞线（5）的拉力，然后根据提升钢绞线的拉力确定提升钢绞线以及千斤顶（4）的数量和规格，并由此确定下端提升点采用的吊装带（6）、卡环（51）的规格和数量，进一步地，根据仿真分析得出的位形控制要求来确定牵引钢丝绳的长度、拉力及规格；

2）在拉索提升点对应的上部钢结构（11）上焊接提升用的承力架（3），安装提升用的千斤顶（4），将提升钢绞线（5）穿过承力架和千斤顶，所述提升钢绞线穿出千斤顶后，比千斤顶上表面高出1.2m，然后用两根吊装带（6）从索夹（2）两侧将其兜住，所述吊装带（6）通过卡环（51）与提升钢绞线（5）连接，其中，索夹两侧吊装带在提升过程中保持对称，以防止提升过程中索夹的移位；重复以上步骤直到将拉索构件各个提升点安装、连接完成，将牵引钢丝绳（7）绑到拉索（1）上；

3）精确调整每根提升钢绞线（5）和吊装带（6）的长度，预紧各个提升点；

 4）采用多点对称同步的方式来提升拉索构件，随时调整拉索两端的牵引钢丝绳（7）以控制拉索的位形；

5）拉索构件提升到位后将索夹耳板（21）与撑杆耳板（81）用销轴（10）连接，并通过索头（9）将拉索对接，使其连成一体，最后解除拉索两端的牵引钢丝绳。

5.根据权利要求4所述的柔性构件的提升方法，其特征在于：步骤2中在拉索提升点对应的上部钢结构上焊接承力架（3）过程中，需保持两根钢绞线处于对称且平行，避免钢绞线产生偏心、扭转或者在提升过程中与上部钢结构摩擦。

6.根据权利要求4所述的柔性构件的提升方法，其特征在于：步骤3通过提升钢绞线（5）进行预紧以至各个提升点的钢绞线和吊装带完全绷直。

7.根据权利要求4所述的柔性构件的提升方法，其特征在于：拉索构件提升到位，索夹（2）与撑杆（8）连接后，撑杆下端的侧向偏移在5cm以内。