CN107503514A - 一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法 - Google Patents
一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法，采用“分段悬链线数值迭代法”和“塔顶索力连续算法”进行缆索吊装系统施工阶段精确计算，该方法成功的将不同位置不同重量的钢桁架构件起吊安装，缆索吊装系统吊扣塔系统材料用量更少，缆索主承重绳的大小选用更为合理，极大节约了施工成本，提高了施工效率，构件定点起吊减少了吊重后的大范围牵引，最大限度降低了施工安全风险，并解决了传统吊装工艺按最大吊重进行缆索系统及吊扣塔系统布置，材料用量大、控制难度高的问题，是一种更贴合实际、科学合理的吊装方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种起吊方法，具体讲是一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法。
背景技术
常用吊装方法的种类：
(1)对称吊装法适用于在车间厂房内和其他难以采用自行式起重机吊装的场合。(2)滑移吊装法主要针对自身高度较高的高耸设备或结构。(3)旋转吊装法的基本原理是将设备或构件底部用旋转铰链与其基础连接，利用起重机使设备或构件绕铰链旋转，达到直立。(4)超高空斜承索吊运设备吊装法适用于在超高空吊装中、小型设备，山区的上山索道。(5)计算机控制集群液压千斤顶整体吊装大型设备与构件的吊装方法特点可以概括液压千斤顶(提升油缸)多点联合吊装、钢绞线悬挂承重、计算机同步控制，目前该方法有两种方式：“上拔式”和“爬升式”两种。(6)“万能杆件”，在吊装中的应用。“万能杆件”由各种标准杆件、节点板、缀板、填板、支撑靴组成，可以组合、拼装成桁架、墩架、塔架或龙门架等形式，常用于桥梁施工中。(7)气(液)压顶升法的工作原理是提高和保持罐内一定的空气压力，利用罐内外空气压力差将大型贮罐上部向上顶升，稳定在要求的高度。
现有构件缆索吊装系统设计按最大吊重进行设计，但通过对缆索吊装系统采用两种方法进行精确计算后，可以得出吊装每个不同吊装位置不同重量构件是缆索系统的受力，因为可能控制缆索系统受力的不是最重的那个构件控制的(索系统受力位置不一样，能吊的最大重量也不一样)，常规缆索吊装系统没有提出“定点起吊”的这个概念，并且需要构件姿态与设计姿态相同才吊装；因此需要加以改进。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法。
本发明是这样实现的，构造一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)缆索吊装精确计算：采用“分段悬链线数值迭代法”和“塔顶索力连续算法”，根据构件的分段位置及分段重量，精确计算出缆索吊装系统主承重索及牵引索的受力情况，为索系统及塔系统的布置提供依据；
①悬链线基本方程
自重作用下的柔性索曲线可表示为左端水平力H、左端竖向力V分量和无应力索长S0的方程。
式中：EA-索的抗拉刚度；W-索的每延米自重；X-两支点跨度；
Y-支点高差；V'-索右端竖向力。
②缆索吊装系统多吊点主索中跨线形推导
(1)缆索吊装主索中跨线形递推公式
Vi＝Vi-1-Pi-WS0i-1......(3)
Hi＝Hi-1-Fi......(4)
Vi为承重索i连接点右侧索段起点的竖向张力,V0＝V；Hi为承重索i连接点右侧索段的水平张力,H0＝H；S0i分别为i连接点右侧索段的无应力长度；Pi为吊点竖向集中荷载，Fi为吊点水平集中荷载；
(2)构件运输：构件运输通过驳船运输，构件重心位于与船舶重心重合，为确保运输姿态与吊装安装姿态相同，在船舶甲板上设置临时可调节支撑架，支撑架分别与船舶甲板、运输节段进行临时焊接，确保运输安全；
(3)构件的精确定位：充分利用海上施工条件优越的特点，船舶采用自抛锚定位，为保证船舶定位精确，船锚采用“八字”锚，船头和船尾共布置4个锚绳，利用船上5t卷扬机搅锚牵引船舶至构件安装位置正下方；
(4)起吊：根据构件设计位置将吊点精确定位后，牵引卷扬机进行主动制动，下放吊点；缆索系统前后左右共8吊点，每2个吊点通过扁担梁吊具形成一组吊点合成4个起吊吊点同步起吊。
本发明具有如下优点：本发明公开了一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法，采用“分段悬链线数值迭代法”和“塔顶索力连续算法”，进行缆索吊装系统施工阶段精确计算，根据缆索系统吊装不同位置和不同重量构件的受力情况，以及现场具体的施工条件，确定了一种钢桁架拱节段缆索吊装定点起吊方法。该方法成功的将不同位置不同重量的钢桁架构件起吊安装，缆索吊装系统吊扣塔系统材料用量更少，缆索主承重绳的大小选用更为合理，极大节约了施工成本，提高了施工效率，构件定点起吊减少了吊重后的大范围牵引，最大限度降低了施工安全风险，并解决了传统吊装工艺按最大吊重进行缆索系统及吊扣塔系统布置，材料用量大、控制难度高的问题，是一种更贴合实际、科学合理的吊装方法。
附图说明
图1自重作用下的索段单元；
图2集中荷载作用下的柔索；
图3节段划分及计算位置示意图；
图4构件运输示意图；
图5船舶抛锚定位定点起吊示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图5对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)缆索吊装精确计算：采用“分段悬链线数值迭代法”和“塔顶索力连续算法”，根据构件的分段位置及分段重量，精确计算出缆索吊装系统主承重索及牵引索的受力情况，为索系统及塔系统的布置提供依据。
计算假定：
①不计塔顶的水平位移影响；
②塔顶索力在索鞍两侧连续，即索力满足在索鞍两侧相等的条件；
③承重索的自重恒载沿索为恒量，承重索在自重作用下呈悬链线，且满足线性应力应变关系；
④在缆索吊装系统计算中，忽略滑轮直径和滑轮摩擦力的影响；
⑤吊重集中荷载由4个吊点平均分担。
计算理论:
①悬链线基本方程
自重作用下的柔性索曲线可表示为左端水平力H、左端竖向力V分量和无应力索长S0的方程。
式中：EA-索的抗拉刚度；W-索的每延米自重；X-两支点跨度；
Y-支点高差；V'-索右端竖向力。
②缆索吊装系统多吊点主索中跨线形推导(见图2)
(1)缆索吊装主索中跨线形递推公式
Vi＝Vi-1-Pi-WS0i-1......(3)
Hi＝Hi-1-Fi......(4)
Vi为承重索i连接点右侧索段起点的竖向张力,V0＝V；Hi为承重索i连接点右侧索段的水平张力,H0＝H；S0i分别为i连接点右侧索段的无应力长度。Pi为吊点竖向集中荷载，Fi为吊点水平集中荷载。
(2)构件运输：构件运输通过驳船运输，构件重心位于与船舶重心重合，为确保运输姿态与吊装安装姿态相同，在船舶甲板上设置临时可调节支撑架，支撑架分别与船舶甲板、运输节段进行临时焊接，确保运输安全。
(3)构件的精确定位：充分利用海上施工条件优越的特点，船舶采用自抛锚定位，为保证船舶定位精确，船锚采用“八字”锚，船头和船尾共布置4个锚绳，利用船上5t卷扬机搅锚牵引船舶至构件安装位置正下方。
(4)起吊：根据构件设计位置将吊点精确定位后，牵引卷扬机进行主动制动，下放吊点。缆索系统前后左右共8吊点，每2个吊点通过扁担梁吊具形成一组吊点合成4个起吊吊点同步起吊。
本发明主要优点如下：
(1)通过缆索吊装索系统在不同吊装位置及不同吊装重量索系统受力的精确计算，更加科学合理选择主承重绳及牵引绳的规格型号，避免了材料浪费，一定程度上节约了施工成本；
(2)构件运输按照设计安装姿态进行运输，构件重心与船舶重心基本重合，临时支撑架与构件、船舶焊接临时固定，确保了运输安全；
(3)吊装前提前按待吊装构件位置将吊点精确定位下放，构件再通过船舶自身八字锚按吊点位置精确定位，提高了吊装提升施工效率；
(4)按设计姿态定点进行吊装安装，主动锁定牵引卷扬机(牵引卷扬机被动受力)，减少了吊重后的大范围牵引过程，极大程度降低了施工安全风险，并且提高了安装施工效率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)缆索吊装精确计算：采用“分段悬链线数值迭代法”和“塔顶索力连续算法”，根据构件的分段位置及分段重量，精确计算出缆索吊装系统主承重索及牵引索的受力情况，为索系统及塔系统的布置提供依据；
①悬链线基本方程
自重作用下的柔性索曲线可表示为左端水平力H、左端竖向力V分量和无应力索长S0的方程；
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式中：EA-索的抗拉刚度；W-索的每延米自重；X-两支点跨度；
Y-支点高差；V'-索右端竖向力；
②缆索吊装系统多吊点主索中跨线形推导
(1)缆索吊装主索中跨线形递推公式
Vi＝Vi-1-Pi-WS0i-1......(3)
Hi＝Hi-1-Fi......(4)
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(2)构件运输：构件运输通过驳船运输，构件重心位于与船舶重心重合，为确保运输姿态与吊装安装姿态相同，在船舶甲板上设置临时可调节支撑架，支撑架分别与船舶甲板、运输节段进行临时焊接，确保运输安全；
(3)构件的精确定位：充分利用海上施工条件优越的特点，船舶采用自抛锚定位，为保证船舶定位精确，船锚采用“八字”锚，船头和船尾共布置4个锚绳，利用船上5t卷扬机搅锚牵引船舶至构件安装位置正下方；
(4)起吊：根据构件设计位置将吊点精确定位后，牵引卷扬机进行主动制动，下放吊点；缆索系统前后左右共8吊点，每2个吊点通过扁担梁吊具形成一组吊点合成4个起吊吊点同步起吊。
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|---|---|---|---|
| CN201710694570.9A CN107503514A (zh) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | 一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法 |
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|---|---|---|---|
| CN201710694570.9A CN107503514A (zh) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | 一种基于缆索吊装系统精确计算的大吨位钢桁架拱节段定点起吊方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN107503514A (zh) |
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