CN109505404A - 屋盖变形的智能识别及约束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屋盖变形的智能识别及约束系统，它包括预应力加载子系统、滑靴水平位移识别子系统和计算机采集控制子系统；预应力加载子系统包括液压油缸、主动端反力架、被动端反力架、地锚件、钢绞线夹具和钢绞线，滑靴水平位移识别子系统包括滑靴、滑移轨道、限位板、调味板、应变片、滑靴底板和耳板，计算机采集控制子系统包括计算机和油压控制台，液压油缸通过第一数据线与油压控制台连接；应变片通过第二数据线与计算机连接；油压控制台和计算机通过第三数据线连接。本发明不对支座处滑移轨道做特殊处理，就解决了滑靴处既有竖向力、又有过大的水平位移的难题，保证了此类拱壳形钢屋盖的滑移施工方案可以实施。

Description

屋盖变形的智能识别及约束系统

技术领域

本发明涉及一种建筑材料或建筑构件在现场的制备，搬运或加工领域，具体的说是屋盖变形的智能识别及约束系统。

背景技术

液压同步滑移技术以液压爬行器作为主要驱动设备，利用计算机控制调节液压的整体滑移施工技术。主要应用于大跨度钢屋盖结构的整体施工领域。通常情况下，滑移轨道沿屋盖支座轴线，铺设于支座对应处下部土建梁上表面，在屋盖一端设置高空拼装平台，待拼装完成一个滑移单元后，将其滑移至指定位置，再进行下一榀滑移单元的拼装及滑移，依次施工，逐次累积滑移至设计位置。滑移过程中，滑移轨道只承受屋盖结构的自重荷载作用。

常规液压同步滑移施工过程中，滑移轨道设置依附于屋盖支座位置及下部土建结构体系布置，对于土建梁柱分布规则，不存在大空间大净跨的结构体系，土建结构一般能够为滑移轨道的设置提供足够支撑，从而满足滑移施工需求；计算机对滑移过程的同步控制，亦基于同一滑移单元不同滑靴延滑移方向的相对位置，对于常规平面桁架及网架类屋盖，现有计算机同步控制已具有相当高精度，能够保证滑移过程的安全性。

但对于会展中心及场馆类建筑，由于建筑需要，内部多为大空间，土建柱、梁分布于大空间外围形成封闭框架，屋盖为拱壳形大跨钢屋盖。对于此类大跨度拱壳形钢屋盖的施工通常采用满堂脚手架散装、分块吊装、累积滑移等安装方法。对于工期紧，存在土建施工与钢屋盖施工交叉作业，施工场地无法满足搭设脚手架及大型吊装机械行走时，液压同步滑移施工仍是比较好的方案。此类结构形式采用传统液压同步滑移施工工法时，存在两大技术难题：第一，拱壳形钢屋盖通常只在拱脚处设置支座，当主拱跨度较大（通常跨度超过100m）且扁拱效应显著（矢跨比小于1/5）时，支座处不仅承担钢屋盖自重，还会有延拱跨度方向较大水平力产生，采用滑移施工时，此水平力最终由滑移轨道承担，实际施工中，滑移轨道是无法承担如此之大的水平力； 第二，滑移单元通常采用高空拼装，在卸载高空支撑胎架时，仅保留支座滑靴处下部支撑，拱效应的存在使得滑移单元卸载过程中出现较大竖向变形，如何将滑移单元竖向变形控制在合理范围之内，亦是有别于常规结构滑移的技术难题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种屋盖变形的智能识别及约束系统，结构简单、制作方便、操作简单。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：它包括预应力加载子系统、滑靴水平位移识别子系统和计算机采集控制子系统；

所述预应力加载子系统包括液压油缸、主动端反力架、被动端反力架、地锚件、钢绞线夹具和钢绞线，所述主动端反力架和被动端反力架分别设于混凝土结构顶部，所述主动端反力架和被动端反力架的底面内侧分别设有地锚件，地锚件与底板对应位置处开设圆孔，所述液压油缸设于主动端反力架内的地锚件上，液压油缸顶部设有钢绞线夹具，所述钢绞线从被动端反力架底板地锚件上穿出，经主动端反力架底板穿出至液压油缸顶部的钢绞线夹具处；

所述滑靴水平位移识别子系统包括滑靴、滑移轨道、限位板、调味板、应变片、滑靴底板和耳板，所述滑靴设于滑靴底板上，滑靴一侧设有销轴连接的耳板，所述滑靴底板设于滑移轨道上，滑靴底板下表面焊接一对限位板，该对限位板分别位于滑移轨道的内侧和外侧，外侧的限位板内侧设有调位板，内侧限位板和调位板的内侧均设有应变片；

所述计算机采集控制子系统包括计算机和油压控制台，所述液压油缸通过第一数据线与油压控制台连接；所述应变片通过第二数据线与计算机连接；所述油压控制台和计算机通过第三数据线连接。

所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述被动端反力架的几何尺度小于主动端反力架。

所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述主动端反力架和被动端反力架为长方体形，前后敞开且内部为空腔体。

所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述地锚件为圆形地锚件并设于主动端反力架和被动端反力架的底面内侧。

所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述滑靴为长方体形状，其顶面敞开，立面及底面由钢板焊接围成，内部为空腔。

本发明的有益效果是：1.本发明通过预应力加载子系统、滑靴水平位移识别子系统及计算机采集控制子系统联合作用，实现了滑移单元位行状态的实时跟踪，通过滑靴处水平位移值评估滑移单元的位行变化。

2. 滑移单元在滑靴处水平位移通过滑靴水平位移识别系统实现了自动测量，并将测量数据传输至计算机采集控制子系统，提高了测量精度和测量效率，降低了施工成本。

3. 根据工程施工控制精度的要求，计算机采集控制子系统可预设不同的加载应变边界值和卸载应变边界值，满足不同工程需求，使得此系统更具有普适性。

4. 预应力加载子系统的加载及关闭状态，均实现了计算机自动控制，计算机采集控制子系统根据采集的数据及内射的阀值，发出加载或关闭指令，提高了施工控制精度和效率。

5. 预应力加载子系统与滑靴水平位移识别及约束子系统通过共同的计算机采集控制子系统进行控制，实现了滑靴处位移数值采集及液压油缸工作状态调整的同步性控制，大大降低人工测量及加载不同步产生的误差。

6. 滑移轨道的设置及限位装置的安装，均是基于原结构支座位置，滑移过程并未改变原结构的支撑位置，基本保证了结构滑移过程受力与就位状态的一致性，避免了因施工过程支撑条件变化造成对原结构加固措施。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为滑靴水平位移识别及约束子系统的剖面示意图。

图3为滑靴水平位移识别及约束子系统的轴测图。

图4为大跨拱壳形钢屋盖滑移施工断面示意图。

具体实施方式

实施例1

一种用于大跨拱壳形屋盖滑移施工过程中屋盖变形的智能识别及约束系统，包括预应力加载子系统1、滑靴水平位移识别及约束子系统2及计算机采集控制子系统3，如图1-3所示，具体结构是：

预应力加载系统1主动端反力架12、被动端反力架构13、液压油缸11及钢绞线16组成，其特点是反力架呈对使用，反力架包括主动加载端反力架12和被动受载端反力架13，主动端反力架12与被动端反力架13构造一致，被动端反力架13几何尺度略小于主动端反力架12，所述主动端反力架和被动端反力架分别设于混凝土结构4顶部，主（被）动端反力架12（13）外形呈长方体形，内部为空腔体，前后面为敞开，主（被）动端反力架12（13）底面腔体内侧设有圆形地锚件14，地锚件14与底板17对应位置处开设若干圆孔孔洞，用于穿设钢绞线17，液压油缸11固定在主动端反力架12底板的地锚件17上，液压油缸与计算机采集控制系统通过数据线33连接，液压油缸12顶部设有钢绞线夹具15，钢绞线17从被动受载端反力架13底板地锚件14上穿出，经主动加载端反力架12底板穿出至油缸顶部的钢绞线夹具15处。

滑靴水平位移识别系统2由滑靴21、滑移轨道22、限位板23、调位板24及应变片25组成，滑靴21呈长方体形状，滑靴21顶面为开敞，立面及底面由钢板焊接围成，内部为腔体，滑移单元支座固定在滑靴底板26上表面，滑靴底板26支撑在滑移轨道22上表面，限位板23焊于底板下表面，每个滑靴底板焊接一对限位板，分布于滑移轨道内、外侧，外侧限位板23的内侧设置调位板24，应变片25贴于外侧限位板23及调位板24的内侧，根据限位板23的尺度确定应变片25的个数，应变片通过数据线34与计算机采集控制系统3连接，滑靴21一侧面板设有销轴连接耳板27，用于连接预应力加载子系统1的反力架12。

计算机采集控制子系统3包括计算机31、油压控制台32，其中计算机31内装设油压控制台操作软件，根据液压油缸11及限位板23处应变片25采集的数据，完成对控制台32的操作，计算机31与油压控制台32之间通过数据线35进行连接，计算机31与滑靴水平位移识别系统2之间通过数据线34进行数据传递，油压控制台32与液压油缸11之间通过数据线33进行数据传递。

本实施例按如下所述制作：

如他4所示：根据拱壳形钢屋盖6结构形式确定滑移单元高空卸载方案、滑移施工方案，确定单次滑移及累积滑移的具体步骤，在支座对应轴线下布置滑移轨道，滑移轨道支撑在下部土建结构梁上表面。

根据滑移施工方案，采用有限元软件进行的有限元计算模拟施工过程，确定在滑移过程中滑移轨道22横截面尺寸，方案确定阶段验算时，滑靴水平位移识别系统的限位板23用水平约束替代，验算滑靴21处水平约束反力及竖向反力，根据竖向反力及滑移单元6的几何尺寸，确定滑靴几何尺寸及底板26厚度，根据水平约束反力值，选取液压油缸12的规格及钢绞线16型号。根据滑移单元卸载方案及滑靴底板与滑移轨道相对位置，确定限位板23在滑靴底板的位置，在跨外侧限位板23的内侧，设置调位板24，调位板24在滑移单元6卸载结束后拆除，根据限位板23的几何尺度，确定应变片25使用数量。

滑移单元6卸载高空支撑胎架5过程中，在拱效应水平推力作用下，滑靴处会产生延跨度增大方向水平位移，水平位移达到警戒阀值后，限位板23与滑移轨道22发生挤压，贴于限位板内侧应变片25将应变数据传输至计算机采集控制子系统3，计算机软件系统提前设置好加载应变边界值和卸载应变边界值，当采集的应变值超过系统内部设定的加载应变边界值时，油压控制台32被激活，对预应力加载系统1进行加载作业，随着加载进行，当调位板24与滑移轨道22发生挤压时，贴于调位板内侧的应变片25将应变数据传输至计算机控制系统31，当采集的应变值超过系统内部设定的卸载应变边界值时，油压控制台32关闭，液预应力加载系统1停止加载，滑移单元形态趋于稳定。随着高空支撑胎架5卸载的进行，液预应力加载系统1会不断地被激活和被关闭，直至所有高空支撑胎架5卸载完毕，油压控制台32自动关闭后，滑移单元6达到滑移稳定状态，可进行滑移作业。

本发明公开的用于大跨拱壳形屋盖滑移施工过程中屋盖变形的智能识别及约束系统，通过预应力加载子系统1、滑靴水平位移识别及约束子系统2及计算机采集控制子系统3联合作用，在不对滑移轨道22布置进行改进的情况下，现有滑移轨道及滑移装置既能够承受滑移单元自重，又能抵消拱壳效应在滑靴处产生的过大水平位移，保证了拱壳形钢屋盖6滑移施工方案顺利实施。

具体的说预应力加载子系统1与滑靴水平位移识别及约束子系统2通过销轴连接，滑移单元6卸载过程中，滑靴水平位移识别及约束子系统2将滑靴处水平位移数据传输至计算机采集控制子系统3，根据工程要求，计算机31内提前设置好加载应变边界值和卸载应变边界值，采集数据传输至计算机自动与设定的阀值进行对比判断，当采集的数据大于加载应变边界值时，油压控制台32被激活，对预应力加载子系统1进行加载作业；当采集的数据趋于卸载应变边界值时，油压控制台32被关闭，对预应力加载子系统1停止加载，如此预应力加载子系统1反复的激活和关闭，直至滑移单元6卸载结束，预应力加载子系统1最后一次关闭，滑移单元6达到稳定状态，进行滑移作业。

本发明在不对支座处滑移轨道做特殊处理，解决了滑靴处既有竖向力、又有过大的水平位移的难题，整个施工过程滑移单元的位行采用了计算机自动识别纠正，保证了此类拱壳形钢屋盖的滑移施工方法的可行，有广阔的应用前景。

Claims (5)

1.一种屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：它包括预应力加载子系统、滑靴水平位移识别子系统和计算机采集控制子系统；

所述预应力加载子系统包括液压油缸、主动端反力架、被动端反力架、地锚件、钢绞线夹具和钢绞线，所述主动端反力架和被动端反力架分别设于混凝土结构顶部，所述主动端反力架和被动端反力架的底面内侧分别设有地锚件，地锚件与底板对应位置处开设圆孔，所述液压油缸设于主动端反力架内的地锚件上，液压油缸顶部设有钢绞线夹具，所述钢绞线从被动端反力架底板地锚件上穿出，经主动端反力架底板穿出至液压油缸顶部的钢绞线夹具处；

所述滑靴水平位移识别子系统包括滑靴、滑移轨道、限位板、调味板、应变片、滑靴底板和耳板，所述滑靴设于滑靴底板上，滑靴一侧设有销轴连接的耳板，所述滑靴底板设于滑移轨道上，滑靴底板下表面焊接一对限位板，该对限位板分别位于滑移轨道的内侧和外侧，外侧的限位板内侧设有调位板，内侧限位板和调位板的内侧均设有应变片；

所述计算机采集控制子系统包括计算机和油压控制台，所述液压油缸通过第一数据线与油压控制台连接；所述应变片通过第二数据线与计算机连接；所述油压控制台和计算机通过第三数据线连接。

2.根据权利要求1所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述被动端反力架的几何尺度小于主动端反力架。

3.根据权利要求2所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述主动端反力架和被动端反力架为长方体形，前后敞开且内部为空腔体。

4.根据权利要求3所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述地锚件为圆形地锚件并设于主动端反力架和被动端反力架的底面内侧。

5.根据权利要求4所述的屋盖变形的智能识别及约束系统，其特征在于：所述滑靴为长方体形状，其顶面敞开，立面及底面由钢板焊接围成，内部为空腔。