CN109281479A - 一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法，包括如下步骤：S1、将第一榀桁架及第二榀桁架分别分成数段桁架单元在地面组装焊接；S2、布置滑移梁、滑移导轨以及滑移机构；S3、吊装第一榀桁架以及第二榀桁架；S4、依次安装第一榀桁架中间部位以及第二榀桁架中间部位的桁架单元；S5、将安装好的第一榀桁架和第二榀桁架在滑移导轨上进行滑移；S6、吊装第三榀桁架，通过滑移机构在滑移导轨上滑移；S7、重复步骤S6，安装下一榀桁架及次桁架，直至所有榀桁架安装完成。通过该方法可快速地完成大跨度张弦拱形钢结构桁架搭建施工，省时省力，能源消耗低，可满足滑移施工要求的安全性。

Description

一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域。更具体地，涉及一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法。

背景技术

近年来，国内大跨空间结构的迅速发展，大跨空间结构在跨度方面迎来一个又一个新突破，大跨张弦拱形桁架是预应力钢结构的一种，在刚性结构基础上引入了柔性拉索，是一种由刚性构件和柔性拉索及中间竖杆组成的大跨度空间预应力体系。随着我国建筑功能需求的提高，大跨张弦拱形桁架广泛应用于我国煤棚、展览馆等大跨钢结构中。大跨度张弦拱形桁架的发展尤其突出，与其相应的预应力、索膜结构等技术也得到了一定的发展。

由于大跨张弦拱形桁架跨度大，一般距地面高，再加上施工场地受各种因素限制，施工方式的选择尤为重要。分块整体提升、高空散拼、分段分块滑移的施工方式均需要占用大面积场地，而采用桁架分段吊装和整体累计滑移方式进行结构施工，能够克服场地狭小的限制。但是，桁架在滑移过程中存在较大的侧向水平推力，滑移轨道除了具备支撑被滑移结构的重力功能，还要抵御被滑移结构产生的水平推力，限制结构柱脚的侧向位移。传统的钢结构滑移顶推形式常用楔块自锁装置和挡块形式，但张弦拱形桁架自重重，水平侧向力大，结构形式新颖，包括主拉索和屋面索的张拉过程，滑移难度大，要考虑的因素多，因此采用传统的滑移系统很难满足大跨度张弦拱形桁架结构的滑移要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法。通过该方法可快速地完成大跨度张弦拱形钢结构桁架搭建施工，省时省力，能源消耗低，可满足滑移施工要求的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法，包括如下步骤：

S1、在若干榀桁架中，先将第一榀桁架及第二榀桁架分别分成数段桁架单元，各段桁架单元在地面组装焊接；

S2、沿若干榀桁架拼装的轴线方向，在桁架基础上布置滑移梁，滑移梁上设置与滑移梁结合固定的滑移导轨；所述滑移导轨上设置滑移机构；

S3、吊装第一榀桁架拱脚段以及第二榀桁架拱脚段，并连接二者中间的次桁架；其中第一榀桁架拱脚段底部以及第二榀桁架拱脚段底部均位于滑移机构上；

S4、依次安装第一榀桁架中间部位以及第二榀桁架中间部位的桁架单元，并安装第一榀桁架中间部位以及第二榀桁架中间部位的桁架单元间的次桁架；

S5、将安装好的第一榀桁架和第二榀桁架构成第一稳定结构体系后，通过滑移机构在滑移导轨上进行滑移；

S6、沿桁架拼装的轴线方向，吊装第三榀桁架，待第三榀桁架各段桁架单元安装完成后，连接第三榀桁架与第一稳定结构体系间的次桁架；其中所述第三榀桁架拱脚段底部布置滑移机构，第三榀桁架与第一稳定结构体系安装就位形成整体后，通过滑移机构在滑移导轨上进行滑移；

S7、重复步骤S6，安装下一榀桁架及次桁架，直至所有榀桁架安装完成，并通过滑移机构沿滑移导轨累积滑移至设计位置并完成支座转换。

此外，优选地方案是，当第一榀桁架和第二榀桁架吊装完成后分别安装预应力受力索，但不张拉；待第一榀桁架和第二榀桁架间的次桁架全部安装完成，张拉预应力受力索预应力至设计值；

安装第一榀桁架和第二榀桁架边部的预应力稳定索，并张拉预应力稳定索预应力至设计值，至此预应力受力索和预应力稳定索均张拉完毕。

此外，优选地方案是，所述滑移机构包括位于所述滑移导轨上的可沿滑移导轨延伸方向滑动的滑移节点；

所述滑移节点包括：

位于所述滑移导轨的顶部表面上的用于与桁架拱脚段底部连接固定的基座；以及

与所述基座连接固定的且包括有滚轮的平衡臂；所述平衡臂位于基座的受侧向水平推力的一侧；

所述滑移梁包括有位于平衡臂内侧的承载受力面，沿所述滑移导轨延伸方向，所述滚轮可在滑移梁的承载受力面上滚动。

此外，优选地方案是，所述基座的底部表面上设置有滑板，所述滑板的顶面与所述基座的底部表面结合固定，所述滑板的底面压接在所述滑移导轨的顶部表面上，且所述滑板的宽度不小于所述滑移导轨的宽度。

此外，优选地方案是，所述滑板至少包括沿滑移导轨延伸方向设置的第一滑板和第二滑板，所述第一滑板与第二滑板之间留有间隔空间。

此外，优选地方案是，所述滑移节点还包括有由所述基座延伸出的保护挡板，所述保护挡板至少包括有与所述滑移梁承载受力面对应的部分，且该保护挡板的与所述滑移梁承载受力面对应的部分的内侧表面与滑移梁承载受力面之间留有间隙。

此外，优选地方案是，所述滑移节点至少包括有由所述基座延伸出的两块保护挡板，两块保护挡板与所述平衡臂位于所述基座的同侧，且该两块保护挡板相对于平衡臂呈对称设置。

此外，优选地方案是，所述平衡臂位于所述基座的受侧向水平推力的一侧的下方，该平衡臂通过销轴与所述基座结合固定，且所述平衡臂可相对于销轴的轴线方向转动。

此外，优选地方案是，所述平衡臂至少包括两个滚轮，两个滚轮相对于销轴呈对称设置。

此外，优选地方案是，所述基座的靠近所述平衡臂的一侧包括与所述销轴配合的销轴座，该销轴座与平衡臂之间设置有隔垫块。

本发明的有益效果如下：

1、本发明所提供的施工方法可快速地完成大跨度张弦拱形钢结构桁架搭建施工，应用广泛、安全可靠、省时省力、无需架设大量的支撑系统和施工作业脚手架，简化地面拼装工序，降低施工成本，提高施工效率。

2、本发明所提供施工方法中，所采用的滑移机构通过滑板与滑移导轨的配合，以及平衡臂滚轮与滑移梁一侧承载受力面的滚动配合，能有效解决现有滑移机构与滑移梁之间滑动摩擦力大、不好操作的问题，在减少了摩擦阻力的同时，降低了能源消耗。并且该滑移机构可有效降低桁架水平力作用点作用位置，降低滑移机构对钢梁和基础的影响。

3、在本发明中，滑移机构采用平衡臂的形式为桁架侧向水平推力提供支撑，平衡臂通过销轴与基座结合固定，利用平衡臂可相对于销轴的轴线方向转动的特点，在支撑过程中平衡臂能够自动找平受力角度，可有效平衡桁架滑移施工中侧向水平力，保证施工过程的安全性。

4、在桁架移动中，当平衡臂突然失效，滚轮失去滑移作用时，本发明所提供的滑移机构，还通过保护挡板的结构设计，可为桁架提供临时支撑，为滑移施工安全性提供了双重保障。

5、与现有技术相比较，本发明所采用的滑移机构，采用装配式结构，可被重复利用，且安装及拆卸方便，节省材料。解决了现有大跨度张弦拱形钢结构桁架滑移施工中由传统滑移机构自身设置特点导致的滑移导轨利用率低，零部件不能重复使用等的实际问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明所提供施工方法流程示意图一。

图2示出本发明所提供施工方法流程示意图二。

图3示出本发明所提供施工方法流程示意图三。

图4示出本发明所提供施工方法流程示意图四。

图5示出本发明所提供施工方法流程示意图五。

图6示出本发明所提供施工方法中所采用滑移机构与滑移梁和滑移导轨的配合结构示意图。

图7示出本发明所提供施工方法中所采用滑移机构的结构示意图之一。

图8示出本发明所提供施工方法中所采用滑移机构的结构示意图之二。

具体实施方式

在下述的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或者多个实施方式的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。在其它例子中，为了便于描述一个或者多个实施方式，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

结合图1至图8所示，基于现有技术的缺陷，本发明提供一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法，包括如下步骤：

S1、在若干榀桁架中，先将第一榀桁架100及第二榀桁架200分别分成数段桁架单元，各段桁架单元在地面组装焊接。

S2、结合图1、图2以及图6，沿若干榀桁架拼装的轴线方向，在桁架基础上布置滑移梁1，滑移梁1上设置与滑移梁1结合固定的滑移导轨2；所述滑移导轨2上设置滑移机构。

S3、在主桁架轴线位置、各段桁架单元拼装接口处搭设高空拼装支撑架400，在支撑架400处对接拼装并焊接桁架。

吊装第一榀桁架100拱脚段101以及第二榀桁架200拱脚段201，并连接二者中间的次桁架300；其中第一榀桁架100拱脚段101底部以及第二榀桁架200拱脚段201底部均位于滑移机构上；本领域技术人员可以理解的是，桁架吊装前应在各段桁架单元预应力索连接节点处预设操作平台。

S4、依次安装第一榀桁架100中间部位的桁架单元以及第二榀桁架200中间部位的桁架单元，并安装第一榀桁架100中间部位以及第二榀桁架200中间部位的桁架单元间的次桁架；其中在吊装桁架的轴线位置，各段桁架单元拼装接口处需搭设高空拼装支撑架400，在支撑架400处对接拼装并焊接桁架。

S5、将安装好的第一榀桁架100和第二榀桁架200通过预应力索张拉构成第一稳定结构体系后，利用滑移机构在滑移导轨2上进行滑移。其中，当第一榀桁架100和第二榀桁架200吊装完成后分别安装预应力受力索，但不张拉；待第一榀桁架100和第二榀桁架200间的次桁架300全部安装完成，张拉预应力受力索预应力至设计值。安装第一榀桁架100和第二榀桁架200边部的预应力稳定索，并张拉预应力稳定索预应力至设计值，至此预应力受力索和预应力稳定索均张拉完毕。

当第一榀桁架100和第二榀桁架200构成的第一稳定结构体系后，卸载支撑架400。支撑架400卸载后，桁架结构垂直荷载通过滑移机构转移到滑移导轨2上，并且滑移机构可将桁架拱脚的水平荷载作用到滑移梁1内侧。

需要说明的是，当支撑架400全部卸载完毕后，第一稳定结构体系通过滑移机构在滑移导轨2上进行滑移前需安装液压步进式顶推滑移机构，调试液压步进式顶推机构的液压和电气系统，将安装好的第一稳定结构体系整体顶推向前滑移至下一轴线工位。

安装液压步进式顶推滑移机构的具体步骤包括：

1)液压顶推器顶紧装置安装在滑道上；主液压缸缸筒耳板通过销轴与被推移结构连接；液压顶推器主液压缸伸缸，推动被推移结构向前滑移。

2)液压顶推器主液压缸连续伸缸一个行程，顶推被推移结构向前滑移一端距离(一个步距)。

3)一个行程伸缸完毕，被推移结构不动；液压顶推器主液压缸缩缸，使反力支座随主液压缸向前移动。

4)主液压缸一个行程缩缸完毕，拖动反力支座向前移动一个步距，一个行程的顶推滑移完成，然后开始依次执行下一行程的步序。

S6、当第一稳定结构体系整体顶推向前滑移至下一轴线工位后，沿若干榀桁架拼装的轴线方向，吊装第三榀桁架500，待第三榀桁架500各段桁架单元安装完成后，经过张拉及卸载支撑架后，连接第三榀桁架500与第一稳定结构体系间的次桁架，即连接第三榀桁架500与第二榀桁架200间的次桁架300；其中所述第三榀桁架500拱脚段501底部布置滑移机构，第三榀桁架500与第一稳定结构体系安装就位形成整体后，通过滑移机构在滑移导轨2上进行滑移，滑移至下一轴线工位。

S7、重复步骤S6，安装下一榀桁架及次桁架，直至所有榀桁架安装完成，并通过滑移机构沿滑移导轨累积滑移至设计位置并完成支座转换。

此外，本发明还提供一种滑移机构，具体的结合图6至图8所示，所述滑移机构包括位于所述滑移导轨2上的可沿滑移导轨2延伸方向滑动的滑移节点；所述滑移节点包括位于所述滑移导轨2的顶部表面上的用于与桁架拱脚段底部连接固定的基座3；以及与所述基座3连接固定的且包括有滚轮41的平衡臂4。

所述平衡臂4位于基座3的受侧向水平推力的一侧；所述滑移梁1包括有位于平衡臂4内侧的承载受力面11，沿所述滑移导轨2延伸方向，所述滚轮41可在滑移梁1的承载受力面11上滚动。本领域技术人员可以理解的是，本发明中，为了保证平衡臂4上滚轮41与滑移梁1之间的配合，所述平衡臂4的顶部表面应不高于所述滑移梁1的顶部表面，所述滚轮41的轴线在基座3移动方向所在的竖直平面上的投影与所述基座3移动方向垂直。并且需要说明的是，本实施方式中，所述基座3用于与张弦拱形桁架的桁架主体结合固定，以便对桁架主体进行移动。此外，由于目前滑移施工方法中多采用液压油缸(千斤顶)作为张弦拱形桁架的桁架主体步进式顶推的驱动装置，进而优选地，所述基座3上还包括有用于与驱动装置连接的耳板31，即耳板31用于与主液压缸缸筒耳板连接。

本发明所提供的滑移机构中，张弦拱形桁架产生的侧向水平力通过滑移节点传力给滑移梁1，滑移梁1通过外部基础和支撑杆件限制其向外的位移，进而平衡了张弦拱形桁架所带来的侧向水平力。并且在本发明所提供的滑移机构中，通过滑移节点的基座3与滑移导轨2的配合，以及平衡臂4滚轮41与滑移梁1一侧承载受力面11的滚动配合，能有效解决现有滑移机构与滑移梁之间滑动摩擦力大、不好操作的问题，在减少了摩擦阻力的同时，降低了能源消耗。

此外，本发明所提供的滑移机构，平衡臂4与滑移梁1的接触方式采用滚轮41与滑移梁1一侧承载受力面11的滚动配合，具有滚轮41的平衡臂4结构形式，可有效降低水平力作用点作用位置，降低滑移机构对钢梁和基础的影响。解决了传统滑移机构通过弯板滑动，水平作用点作用位置较高，不易控制等的问题。

结合图7、图8所示，本发明中，所述基座3的底部表面上设置有滑板5，所述滑板5的顶面与所述基座3的底部表面结合固定，所述滑板5的底面压接在所述滑移导轨2的顶部表面上，且所述滑板5的宽度不小于所述滑移导轨2的宽度。优选地，所述滑板5包括有沿滑移导轨2延伸方向设置的第一滑板51和第二滑板52，所述第一滑板51与第二滑板52之间留有间隔空间。本实施方式中所述滑板5一方面能够便于滑移节点在滑移导轨2上滑动，减少滑动时滑移导轨2对基座3的损伤。另一方面通过设置具有间隔空间的第一滑板51和第二滑板52，当张弦拱形桁架移动至预设位置后，可方便对滑移机构进行拆卸，零部件能重复利用。

另外，在张弦拱形桁架移动过程中，滑移机构与滑移梁之间无论是滑动摩擦还是滚动摩擦，滑移过程中都不可能百分之百避免施工过程中出现的问题；结合本发明所提供的滑移机构，所述滑移节点还包括有由所述基座3延伸出的保护挡板6，所述保护挡板6至少包括有与所述滑移梁1承载受力面11对应的部分，且该保护挡板6的与所述滑移梁1承载受力面11对应的部分的内侧表面与滑移梁1承载受力面11之间留有间隙。优选地，结合图示结构，所述滑移节点包括有由所述基座3延伸出的两块保护挡板6，两块保护挡板6与所述平衡臂4位于所述基座3的同侧，且该两块保护挡板6相对于平衡臂4呈对称设置。当所述滑移机构在滑移过程中出现平衡臂失效，滚轮失去滑移作用时，本发明提供的滑移机构可利用保护挡板6与滑移梁2之间的配合为张弦拱形桁架提供临时支撑，为滑移施工安全性提供了双重保障。

由于本发明所提供的滑移机构采用平衡臂的形式为张弦拱形桁架侧向水平推力提供支撑，平衡臂4位于所述基座3的受侧向水平推力的一侧的下方，所述该平衡臂4通过销轴42与所述基座3结合固定，且所述平衡臂4可相对于销轴42的轴线方向转动。其作用在于，利用平衡臂4可相对于销轴42的轴线方向转动的特点，在支撑过程中平衡臂4能够自动找平受力角度，可有效平衡滑移施工中侧向水平力，保证施工过程的安全性。此外为了保持滑移机构的稳定性，如图式结构所示，优选地，所述平衡臂4包括两个滚轮41，两个滚轮相对于销轴呈对称设置。

另外，本实施方式中，优选地，所述基座3的靠近所述平衡臂4的一侧包括与所述销轴42配合的销轴座7，该销轴座7与平衡臂4之间设置有隔垫块8。隔垫块8用于调节平衡臂4的高度，以适应不同高度的滑移导轨，调整平衡臂4与所述滑移梁1的承载受力面11之间的配合位置。

综上所述，发明所提供的施工方法可快速地完成大跨度张弦拱形钢结构桁架搭建施工，应用广泛、安全可靠、省时省力、无需架设大量的支撑系统和施工作业脚手架，简化地面拼装工序，降低施工成本，提高施工效率。并且通过本发明所提供的用于桁架滑移的滑移机构，解决了传统滑移结构滑动摩擦力大，水平作用点作用位置较高，不易控制等的问题。其具有可有效平衡大跨张弦拱形桁架滑移施工中产生的侧向水平力，摩擦阻力小，零部件可被重复利用，安装及拆卸方便，能源消耗低，并可满足滑移施工要求的安全性等优势。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种大跨度张弦拱形钢结构桁架的滑移施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在若干榀桁架中，先将第一榀桁架及第二榀桁架分别分成数段桁架单元，各段桁架单元在地面组装焊接；

S2、沿若干榀桁架拼装的轴线方向，在桁架基础上布置滑移梁，滑移梁上设置与滑移梁结合固定的滑移导轨；所述滑移导轨上设置滑移机构；

S3、吊装第一榀桁架拱脚段以及第二榀桁架拱脚段，并连接二者中间的次桁架；其中第一榀桁架拱脚段底部以及第二榀桁架拱脚段底部均位于滑移机构上；

S4、依次安装第一榀桁架中间部位以及第二榀桁架中间部位的桁架单元，并安装第一榀桁架中间部位以及第二榀桁架中间部位的桁架单元间的次桁架；

S5、将安装好的第一榀桁架和第二榀桁架构成第一稳定结构体系后，通过滑移机构在滑移导轨上进行滑移；

S6、沿桁架拼装的轴线方向，吊装第三榀桁架，待第三榀桁架各段桁架单元安装完成后，连接第三榀桁架与第一稳定结构体系间的次桁架；其中所述第三榀桁架拱脚段底部布置滑移机构，第三榀桁架与第一稳定结构体系安装就位形成整体后，通过滑移机构在滑移导轨上滑移；

S7、重复步骤S6，安装下一榀桁架及次桁架，直至所有榀桁架安装完成，并通过滑移机构沿滑移导轨累积滑移至设计位置并完成支座转换。

2.根据权利要求1所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，当第一榀桁架和第二榀桁架吊装完成后分别安装预应力受力索，但不张拉；待第一榀桁架和第二榀桁架间的次桁架全部安装完成，张拉预应力受力索预应力至设计值；

安装第一榀桁架和第二榀桁架边部的预应力稳定索，并张拉预应力稳定索预应力至设计值，至此预应力受力索和预应力稳定索均张拉完毕。

3.根据权利要求1所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述滑移机构包括位于所述滑移导轨上的可沿滑移导轨延伸方向滑动的滑移节点；

所述滑移节点包括：

位于所述滑移导轨的顶部表面上的用于与桁架拱脚段底部连接固定的基座；以及

与所述基座连接固定的且包括有滚轮的平衡臂；所述平衡臂位于基座的受侧向水平推力的一侧；

所述滑移梁包括有位于平衡臂内侧的承载受力面，沿所述滑移导轨延伸方向，所述滚轮可在滑移梁的承载受力面上滚动。

4.根据权利要求3所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述基座的底部表面上设置有滑板，所述滑板的顶面与所述基座的底部表面结合固定，所述滑板的底面压接在所述滑移导轨的顶部表面上，且所述滑板的宽度不小于所述滑移导轨的宽度。

5.根据权利要求4所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述滑板至少包括沿滑移导轨延伸方向设置的第一滑板和第二滑板，所述第一滑板与第二滑板之间留有间隔空间。

6.根据权利要求3所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述滑移节点还包括有由所述基座延伸出的保护挡板，所述保护挡板至少包括有与所述滑移梁承载受力面对应的部分，且该保护挡板的与所述滑移梁承载受力面对应的部分的内侧表面与滑移梁承载受力面之间留有间隙。

7.根据权利要求6所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述滑移节点至少包括有由所述基座延伸出的两块保护挡板，两块保护挡板与所述平衡臂位于所述基座的同侧，且该两块保护挡板相对于平衡臂呈对称设置。

8.根据权利要求3所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述平衡臂位于所述基座的受侧向水平推力的一侧的下方，该平衡臂通过销轴与所述基座结合固定，且所述平衡臂可相对于销轴的轴线方向转动。

9.根据权利要求8所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述平衡臂至少包括两个滚轮，两个滚轮相对于销轴呈对称设置。

10.根据权利要求8所述的滑移施工方法，其特征在于，优选地，所述基座的靠近所述平衡臂的一侧包括与所述销轴配合的销轴座，该销轴座与平衡臂之间设置有隔垫块。