CN112096090A - 大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法，所述装置包括若干组支撑机构和卸载机构，支撑机构安装在临时支架上，卸载机构安装在支撑机构的上方，对桁架主体进行支撑；通过在传统卸载支撑装置施工的基础上，改进施工工艺，根据现场倒三角桁架单点支撑点位置结构及构件形式、尺寸工厂化制作，精确度高，安装简单快捷、安全可靠；且在结构卸载过程中，针对滑移前效率及稳定性，操作简单，控制精准，便于卸载位形控制、结构变形监测和内力监测分析、安全度高，具有施工进度快、施工精度高，节约成本、绿色环保的特点。

Description

大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法

技术领域

本发明涉及建筑施工工法技术领域，具体涉及大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法。

背景技术

随着我国经济和社会的快速发展，国家对公共基础建设越来越重视，尤其是大型公共型文体类建筑日趋增多，其中，体育场馆、机场航站楼、客运站、会展中心等公共性工程应运而生；

该类工程共有的特点是屋盖结构由于空间高度高、跨度大、且设计多为带坡或不规则形状，屋盖结构多数采用空间管桁架钢结构，在大跨度屋面管桁架安装过程中，往往需要设置临时临时支架，并且临时支架顶部设置桁架支托，以保证桁架在安装过程中的临时对接与后期卸载；因此针对桁架高空对接及如何稳定卸载是屋盖桁架施工过程的关键要素；若前期施工方案策划，使用滑移、牵引、顶推等施工工艺，对临时临时支架的卸载要求非常高，一方面需考虑结构稳定、安全，另一方面需考虑到施工效率与工期；

而传统临时支架卸载装置一般采用火焰切割或钢板分级卸载，需要对结构支撑点标高定期复测，如发现有支撑点下挠等偏差超过一定值，需对标高进行调整，而传统火焰切割卸载支撑装置在施工过程中对标高的调整操作困难，并且不确定因素较多，卸载过程中，火焰切割存在高空动火作业，精度低且安全作业难以保证，并且施工效率较低，不满足现场施工的要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，通过在传统卸载支撑装置施工的基础上，改进施工工艺，根据现场倒三角桁架单点支撑点位置结构及构件形式、尺寸工厂化制作，精确度高，安装简单快捷、安全可靠；且在结构卸载过程中，针对滑移前效率及稳定性，操作简单，控制精准，便于卸载位形控制、结构变形监测和内力监测分析、安全度高，具有施工进度快、施工精度高，节约成本、绿色环保的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，包括若干组支撑机构和卸载机构，支撑机构安装在临时支架上，卸载机构安装在支撑机构的上方，对桁架主体进行支撑；

支撑机构包括支撑板和支撑立柱，支撑板安装在临时支架上，支撑立柱安装在支撑板上，卸载机构安装在支撑立柱的上端；

卸载机构包括凹型沙槽和U型支托，凹型沙槽为矩形结构，包括空心槽、连接底座和沙槽肋板，空心槽为凹型沙槽的内部空腔，空心槽内填充有干沙，连接底座上设置有漏孔和固定连接孔，固定连接孔与支撑立柱的上端通过螺栓连接，沙槽肋板焊接在凹型沙槽的侧板上，且在沙槽肋板上设置有吊装孔；所述U型支托活动卡合在空心槽内，U型支托包括支托底座、立板和支托肋板，支托底座与空心槽配合使用，立板对称撑设置在支托底座的两侧，支托肋板对称设置在立板的两侧，在立板的上端设置有弧形卡接槽，弧形卡接槽与桁架主体的桁架下弦管卡合。

优选的，所述的支撑板上设置有连接梁，支撑立柱安装在连接梁上，在连接梁的两侧对称设置有集沙槽，集沙槽与漏孔的设置位置相对应，且在集沙槽的两端侧边设置有出沙口与集沙槽内部空腔连通。

优选的，所述的填充在空心槽内的干沙的直径≤0.25mm。

优选的，所述的凹型沙槽由10mm钢板组成，且凹型沙槽的体积为：600mm（长）*600mm（宽）* 250mm（高）。

优选的，所述的漏孔的直径为14mm。

优选的，所述的U型支托由10mm钢板组成，且U型支托的体积为长500mm（长）*500mm（宽）* 200mm（高）。

大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，利用大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行施工，具体包括以下步骤：

S1.单点支撑沙漏卸载装置制作图纸深化设计：根据大跨度倒三角空间管桁架与水平面的角度、管件截面尺寸、体积大小，确定单点支撑高空对接逐级卸载装置的支撑位置、规格尺寸及数量，绘制图纸，制作单点支撑高空对接逐级卸载装置；

S2.测量放线：

S201.复测临时临时支架体的临时支架体垂直度和临时支架顶部实际标高，确定单点支撑高空对接逐级卸载装置的安装高度；

S202.测量单点支撑高空对接逐级卸载装置安装定位点的桁架块体设计起拱要求和支撑点位标高；

S3.安装单点支撑高空对接逐级卸载装置：

S301.吊装前在临时支架上标记各面的十字线点位，确定支撑机构的安装位置；

S302.就位时，调整支撑机构与卸载机构的角度一致，调整卸载机构各面的十字点位与事先测放于临时支架顶部的十字定位线对齐，并调整好标高和自身垂直度，完成安装单点支撑高空对接逐级卸载装置的安装；

S4.吊装桁架主体，并在吊装就位后，使桁架主体下部的桁架下弦管卡合在弧形卡接槽内，然后通过全站仪空间三维坐标法进行空间位置调整；

S5.利用大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行逐级卸载，调整桁架主体的高度，进行桁架节点的对接。

优选的，步骤S4还包括利用卸载模拟验算分析确定干沙颗粒大小和水分的过程。

优选的，步骤S5所述的利用大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行逐级卸载过程包括：

S501.卸载前确定整体逐级卸载的应力变化：临时支架在卸载前需要采用计算机仿真模拟确定支撑机构的整体逐级卸载受力变化，将支撑点反力由大到小进行分类，逐级卸载的高度及同步性、稳定性、安全性，保证逐级卸载安全进行，保证逐级卸载过程中的桁架块体稳定；

S502.卸载：

S5021.首先根据桁架主体之间对接口位置的错位情况，确定逐级卸载的高度；

S5022.为保证同步性，地面设置一个总指挥，临时支架上又设置若干副指挥，总指挥负责每级释放的发号施令以及检测数据的汇总，副指挥负责监看卸载过程工作状态，其他小组成员以数据控制及应急处理；

S5023.根据桁架跨度设计起拱要求，安装桁架主体前将干沙与U型支托高度调整到设计位置，利用仪器对单点支撑的两个支托高度进行复测，保证凹型沙槽的沙含量及整体高度在同一水平面；

S5024.确认无误并且高空对接焊缝检测无损伤后进行逐级卸载，每次卸载高度需不超过1～2cm，各卸载点主体结构的卸载位移同步精度在±10mm 以内，共计卸载高度不超过8cm，并且保证两边同步进行，实时用仪器进行监控；

S503.在逐级卸载完成后，对桁架主体的各个位点进行复测，在符合设计要求后，进行滑移施工，完成节点的对接安装。

优选的，步骤S5024所述的卸载过程的监测过程主要检测内容包括：

（1）卸载阶段胎架变形监控：卸载过程中对支撑胎架变形的监测是在每一步卸载前后都要进行全程监测，确保支撑胎架安全；

（2）各卸载点主体结构的竖向位移监测：在每步卸载1-2cm后，对各卸载点主体结构的竖向位移进行全过程监测，并与计算卸载位移进行比较，确保卸载同步；并在每步卸载中，利用全站仪对主体结构竖向位移进行测量；

（3）结构控制点三维绝对位移监测：结构控制点三维绝对位移监测点主要设在上弦杆、下弦杆上，可监测卸载点主体结构的绝对位移，也能监测结构变形。

本发明的有益效果是：本发明公开了大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：

（1）本发明设计了一种大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，具体包括若干支撑机构和卸载机构，在施工时，可以通过“漏沙”的方法进行卸载的分级控制，并在分级卸载时进行实时卸载状态监测，使用过程简单，便于控制，施工进度快、施工精度高；同时利用集沙槽对使用完的干沙进行收集，可以重复利用，节约成本、绿色环保；

（2）同时，针对大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，本发明还设计了一种大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，在施工过程中，利用该施工工法可以精确的控制桁架主体在逐级卸载过程中的单次卸载高度和卸载误差，同时通过对卸载过程的监测，可以有效的保证桁架主体写在过程中的同步性、稳定性和安全性，保证逐级卸载安全进行，保证逐级卸载过程中的桁架块体稳定，同时保证卸载高度的精确性，便于后期的滑移施工和节点的对接安装，本施工工艺具有控制精度、安全性、同步性和稳定性高的优点；

（3）通过在具体工程中的实际应用，证明本发明所设计的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法在桁架主体3cm~8cm之间的逐级卸载中具有很好的优越性，且具有较高的社会价值和经济价值。

附图说明

图1为本发明大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法的施工工艺图。

图2为本发明大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置应用时的结构示意图。

图3为本发明大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置的结构示意图。

图4为本发明凹型沙槽的结构示意图。

图5为本发明凹型沙槽的仰视图。

图6为本发明U型支托的结构示意图。

图7为本发明卸载机构主视角度的剖视图。

图8为本发明卸载机构侧视角度的剖视图。

其中：1.桁架主体，2.临时支架，3.支撑板，31.集沙槽，32.出沙口，33.连接梁，4.U型支托，41.立板，42.弧形卡接槽，43.支托底座，5.凹型沙槽，51.空心槽，52.连接底座，53.沙槽肋板，54.漏孔，6.支撑立柱。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-8所示的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置及施工工法，包括大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置好而利用其进行逐级卸载的施工工法；

所述跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置包括若干组支撑机构和卸载机构，支撑机构安装在临时支架2上，卸载机构安装在支撑机构的上方，对桁架主体1的桁架下弦管进行支撑；

所述支撑机构包括支撑板3和支撑立柱6，支撑板3固定安装在临时支架2上，支撑立柱6活动安装在支撑板3上，卸载机构安装在支撑立柱6的上端，利用支撑板3和支撑立柱6对卸载机构进行支撑；

所述卸载机构包括凹型沙槽5和U型支托4，凹型沙槽5为矩形结构，包括空心槽51、连接底座52和沙槽肋板53，空心槽51为设置在矩形结构内的内腔，在空心槽51内填充有干沙，连接底座52上设置有漏孔54和固定连接孔，固定连接孔与支撑立柱6的上端通过螺栓连接，沙槽肋板53焊接在凹型沙槽5的侧板上，其加固作用，且在沙槽肋板53上设置有用于吊装的吊装孔；所述U型支托4活动卡合在空心槽51内，U型支托4包括支托底座43、立板41和支托肋板44，支托底座43与空心槽51配合使用，立板41对称撑设置在支托底座43的两侧，支托肋板44对称设置在立板41的两侧，对立板41进行加固，在立板41的上端设置有弧形卡接槽42，弧形卡接槽42与桁架主体1的桁架下弦管卡合，对桁架主体1进行支撑。所述的支撑板3上设置有连接梁33，支撑立柱6安装在连接梁33上，在连接梁33的两侧对称设置有集沙槽31，集沙槽31与漏孔54的设置位置相对应，用于将从出沙口32漏出的干沙进行承接，且在集沙槽31的两端侧边设置有出沙口32与集沙槽内部空腔连通，利用收纳袋对干沙进行回收。所述的填充在空心槽51内的干沙的直径≤0.25mm。

优选的，所述的凹型沙槽5由10mm钢板焊接组成，且凹型沙槽5的体积为：600mm（长）*600mm（宽）* 250mm（高），所述的漏孔54的直径为2个14mm的圆形漏孔。

优选的，所述的U型支托4由10mm钢板焊接组成，且U型支托4的体积为长500mm（长）*500mm（宽）* 200mm（高）；且所述弧形卡接槽42的弧形槽深度支撑钢板根据桁架下弦支撑点坡度、弧度相切而成，便于桁架下弦管接触面完全紧贴。

优选的，本大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置适用于3cm~8cm之间桁架主体1的逐级卸载，且每一次的卸载高度需不超过1～2cm，各卸载点主体结构的卸载位移同步精度在±10mm 以内。

大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，利用所述大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行施工，具体包括以下步骤：

S1.单点支撑沙漏卸载装置制作图纸深化设计：

S101.根据支撑点部位主体结构构件与水平面的角度、管件截面尺寸设计确定卸载装置并绘制卸载装置制作图纸；

其中：绘制图纸应明确：（1）支撑立柱6的截面规格要求；（2）卸载机构中凹型沙槽5及U形支托4的规格尺寸及数量；（3）U型支托4的弧形弧度、支撑卡槽前、后钢板的高度差；（4）卸载机构的具体支撑位置；（5）干沙颗粒大小及条件（Φ≤0.25mm）；

S102.施工准备：

（1）熟悉施工图纸，编制作业指导书，对施工作业人员进行技术培训交底，使其掌握施工顺序与要领，提高质量意识；（2）根据图纸，配备足量材料，进场材料经验收合格后方可使用；（3）配备相应的施工机械、工具等；（4）高空对接操作位置及逐级卸载操作平台等；

S103.工厂化制作：

根据单点支撑沙漏卸载装置的深化制作图纸进行加工制作，严格控制构件加工尺寸和质量，在进行构件加工气割切割过程中：（1）零件宽度、长度误差不超过±3.0mm；（2）切割面平整度误差不超过±2.0mm；（3）格纹深度度误差不超过±0.3mm；局部缺口深度误差度误差不超过1.0mm；

S2.测量放线：

S201.复测临时临时支架体2的临时支架体垂直度和临时支架顶部实际标高，确定单点支撑高空对接逐级卸载装置的安装高度；

S202.测量单点支撑高空对接逐级卸载装置安装定位点的桁架块体设计起拱要求和支撑点位标高；

S3.安装单点支撑高空对接逐级卸载装置：

S301.卸载装置的安装根据安装高度、作业半径采用合适的起重机进行吊装，吊装前在临时支架2上标记各面的十字线点位，确定支撑机构的安装位置，并在吊装时调整支撑机构与卸载机构的角度一致；

S302.就位时，调整支撑机构与卸载机构的角度一致，调整卸载机构各面的十字点位与事先测放于临时支架2顶部的十字定位线对齐，并调整好标高（包括起拱）和自身垂直度，完成安装单点支撑高空对接逐级卸载装置的安装；

注意：在单点支撑高空对接逐级卸载装置安装过程中，构件标高的误差不超过±3.0mm，整体垂直度的误差不超过H/1000，且不大于25.0mm；

S4.吊装桁架主体1，并在吊装就位后，使桁架主体1下部的桁架下弦管卡合在弧形卡接槽43内，然后通过全站仪空间三维坐标法进行空间位置调整，最后利用卸载模拟验算分析确定干沙颗粒大小和水分；

S5.利用大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行逐级卸载，调整桁架主体1的高度，进行桁架节点的对接，具体过程包括：

S501.卸载前确定整体逐级卸载的应力变化：临时支架2在卸载前需要采用计算机仿真模拟确定支撑机构的整体逐级卸载受力变化，将支撑点反力由大到小进行分类，逐级卸载的高度及同步性、稳定性、安全性，保证逐级卸载安全进行，保证逐级卸载过程中的桁架块体稳定；

S502.卸载：

S5021.首先根据桁架主体1之间对接口位置的错位情况，确定逐级卸载的高度；

S5022.为保证同步性，地面设置一个总指挥，临时支架2上又设置若干副指挥，总指挥负责每级释放的发号施令以及检测数据的汇总，副指挥负责监看卸载过程工作状态，其他小组成员以数据控制及应急处理，开始卸载施工时，所有人员统一指挥；

S5023.根据桁架跨度设计起拱要求，安装桁架主体1前将干沙与U型支托4高度调整到设计位置，利用仪器对单点支撑的两个支托高度进行复测，保证凹型沙槽5的沙含量及整体高度在同一水平面；

S5024.确认无误并且高空对接焊缝检测无损伤后进行逐级卸载，每次卸载高度需不超过1～2cm，各卸载点主体结构的卸载位移同步精度在±10mm 以内，共计卸载高度不超过8cm，并且保证两边同步进行，实时用仪器进行监控，卸载过程的检测主要分为空间位形的监测和结构内力的监测；

S503.在逐级卸载完成后，对桁架主体的各个位点进行复测，在符合设计要求后，进行滑移施工，完成节点的对接安装。

其中步骤S5024所述的卸载过程的监测过程主要检测内容包括：

（1）卸载阶段胎架变形监控：卸载过程中对支撑胎架变形的监测是在每一步卸载前后都要进行全程监测，确保支撑胎架安全；（2）各卸载点主体结构的竖向位移监测：在每步卸载1-2cm后，对各卸载点主体结构的竖向位移进行全过程监测，并与计算卸载位移进行比较，确保卸载同步；并在每步卸载中，利用全站仪对主体结构竖向位移进行测量；（3）结构控制点三维绝对位移监测：结构控制点三维绝对位移监测点主要设在上弦杆、下弦杆上，可监测卸载点主体结构的绝对位移，也能监测结构变形；这一方面的测量主要由设置在桁架本体上反光贴片测点完成。所有的监测控制点都设置在卸载点主体结构上，通过监测该类控制点的三维坐标变化，并与计算数据的进行对照，比较卸载过程中结构变形与计算模拟变形的差距，发现异常情况及时查找原因，卸载完成后待无异常变化进行滑移施工。

优选的，在施工过程中：（1）为保证焊接强度，制作及安装过程中的焊缝全部要求为一级焊缝；（2）为保证逐级卸载的质量，所述卸载过程同步度最大不超过2cm；（3）现场焊缝组对间隙的允许偏差，无垫板间隙的偏差不大于3.0mm，有垫板间隙的偏差在-2.0～+3.0mm之间；

优选的，为保证安全，预防卸载过程各种不利情况：

（1）保证胎架支撑安全措施：钢结构卸载前，计算最不利荷载组合（实际不可能发生）情况下的最大顶升力，根据该顶升力进行胎架验算和加固；钢结构在卸载时，胎架始终处于保护状态，直到卸载完成、监测结果稳定后再滑移；钢结构卸载过程中，始终对胎架监测点的应力、应变进行监测，保证胎架结构安全。

（2）防止卸载位移过大：卸载过程中，对结构观测点的应力和变形情况进行实时监测，一旦发现应力或变形过大，马上停止卸载；

（3）防止卸载位移不同步：卸载过程中，对每个卸载点进行人工测量，监测主体结构的位移；每步卸载时，对各卸载点主体结构的下降量进行分次控制，每次下降量设置为10-20mm，保证各卸载点主体结构的卸载位移同步精度在±10mm 以内。

（4）保证主体结构安全：在保证卸载位移、顶升力同步，且卸载位移、顶升力不超标的情况下，根据计算，主体结构的内力和应变都在安全范围内；在卸载过程中，对各结构控制点的应力、应变和变形进行实时监测，确保卸载过程中主体结构安全。

实施例1：榆林市体育中心（体育馆）钢结构工程

项目位于榆林市西南新区，该体育馆为2022年陕西省第17届运动会主场馆。体育馆建筑面积约23846.9 ㎡，钢结构罩棚投影面积约11054.4㎡，结构高度29.45m。钢屋盖跨度约70m，采用空间圆管桁架结构，桁架共5榀，沿跨度方向平行布置，每榀间距16.8m。桁架采用圆钢管，节点采用相贯连接，断面为三角形，宽度8.4m，矢高为：3~6m。桁架搁置与周围混凝土柱顶，上弦支承，支座采用抗拔盆式支座。钢结构用钢量约1400吨，其中屋盖管桁架700吨，开工日期2019年10月21日，竣工日期2019年11月6日，采用本工法施工大大提高了施工效率，质量成优，安全可靠

经济效益分析：（1）在榆林市体育中心（体育馆）钢结构工程施工中，采用本工法，经与传统施工方法进行比较，在该工程单点支撑卸载装置安装及分析逐载过程中，共节约成本36.17万元，计算过程如下：

该工程共计五榀主桁架，设置临时支撑架1组，节约了四组临时支撑架，使每组次临时支撑架卸载装置制作、安装，提高块体吊装效率。

①人工成本：

经与传统工法相比每安装一榀桁架可节约8工日，每天人工费、生活费合计320元/人。共节约人工费8工日/榀×320元/日×5榀=1.28万元。

②措施材料费用

使用单点支撑逐级卸载工法与传统施工工法比较，可节约跨中支撑措施费用，共计5榀桁架，节约4榀临时支撑架，每榀临时支撑架管材重量约15.86吨，构件的材料及加工费为5500元/t。因此材料节约=4榀×15.86吨/榀×5500元/吨=34.89万元

合计节约=1.28万元+34.89万元=36.17万元

（2）在榆林市体育中心（游泳馆）钢结构工程施工中，采用本工法，经与传统施工方法进行比较，在该工程单点支撑卸载装置安装及分析逐载过程中，共节约成本90.05万元，计算过程如下：

该工程共计五榀主桁架，设置临时支撑架1组，节约了四组临时支撑架，使每组次临时支撑架卸载装置制作、安装，提高块体吊装效率。

①人工成本：

经与传统工法相比每安装一榀桁架可节约8工日，每天人工费、生活费合计320元/人。共节约人工费8工日/榀×320元/日×11榀=2.82万元。

②措施材料费用

使用单点支撑逐级卸载工法与传统施工工法比较，可节约跨中支撑措施费用，共计11榀桁架，节约10榀临时支撑架，每榀临时支撑架管材重量约15.86吨，构件的材料及加工费为5500元/t。因此材料节约=10榀×15.86吨/榀×5500元/吨=87.23万元

合计节约=2.82万元+87.23万元=90.05万元

社会效益分析：

本工法能确保了施工安全，提高了施工效率，节约了施工材料，使榆林市体育中心钢结构工程施工提前一个多月完成施工任务，避免了榆林低温条件下作业，一定程度上保证了工程质量，受到了监理、甲方一致好评，为公司累计了相关工程的施工经验，树立了良好的社会形象。

实施例2：榆林市体育中心（游泳馆）钢结构工程

项目位于榆林市西南新区，该体育馆为2022年陕西省第17届运动会主场馆。游泳馆建筑面积约23846.9 ㎡，钢结构罩棚投影面积约11812.5㎡，结构高度22.7m。钢屋盖跨度约60m，采用空间圆管桁架结构，桁架共13榀，沿跨度方向平行布置，每榀间距9m。桁架节点采用相贯连接，断面为三角形，宽度4.5m桁架矢高2.4~3.5m。屋面南侧悬挑，长度约12m。桁架搁置与周圈混凝土柱顶，下弦支承，支座采用盆式支座。钢结构用量约2100吨，开工日期2019年11月7日，竣工日期2019年12月8日，采用本工法施工大大提高了施工效率，质量成优，安全可靠。

实施例三：榆林市体育中心（体育场）钢结构工程

工程位于榆林市西南新区中部，坐落于榆阳区与横山区交界处，道路四至：北侧榆横八路，西侧怀远十三街，南侧榆横九路，基地东侧为规划用地。开工日期为2019年7月15日，竣工日期2020年5月1日， 本工程钢结构工程量约7500t，共有112组管桁架块体，其中立面桁架块体采用本工法施工大大提高了施工效率，质量成优，安全可靠。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，其特征在于：包括若干组支撑机构和卸载机构，支撑机构安装在临时支架(2)上，卸载机构安装在支撑机构的上方，对桁架主体(1)进行支撑；

支撑机构包括支撑板(3)和支撑立柱(6)，支撑板(3)安装在临时支架(2)上，支撑立柱(6)安装在支撑板(3)上，卸载机构安装在支撑立柱(6)的上端；

卸载机构包括凹型沙槽(5)和U型支托(4)，凹型沙槽(5)为矩形结构，包括空心槽(51)、连接底座(52)和沙槽肋板(53)，空心槽(51)为凹型沙槽(5)的内部空腔，空心槽(51)内填充有干沙，连接底座(52)上设置有漏孔(54)和固定连接孔，固定连接孔与支撑立柱(6)的上端通过螺栓连接，沙槽肋板(53)焊接在凹型沙槽(5)的侧板上，且在沙槽肋板(53)上设置有吊装孔；所述U型支托(4)活动卡合在空心槽(51)内，U型支托(4)包括支托底座(43)、立板(41)和支托肋板(44)，支托底座(43)与空心槽(51)配合使用，立板(41)对称撑设置在支托底座(43)的两侧，支托肋板(44)对称设置在立板(41)的两侧，在立板(41)的上端设置有弧形卡接槽(42)，弧形卡接槽(42)与桁架主体(1)的桁架下弦管卡合。

2.根据权利要求1所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，其特征在于：所述的支撑板(3)上设置有连接梁(33)，支撑立柱(6)安装在连接梁(33)上，在连接梁(33)的两侧对称设置有集沙槽(31)，集沙槽(31)与漏孔(54)的设置位置相对应，且在集沙槽(31)的两端侧边设置有出沙口(32)与集沙槽内部空腔连通。

3.根据权利要求1所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，其特征在于：所述的填充在空心槽(51)内的干沙的直径≤0.25mm。

4.根据权利要求1所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，其特征在于：所述的凹型沙槽(5)由10mm钢板组成，且凹型沙槽(5)的体积为：600mm(长)*600mm(宽)*250mm(高)。

5.根据权利要求1所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，其特征在于：所述的漏孔(54)的直径为14mm。

6.根据权利要求1所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置，其特征在于：所述的U型支托(4)由10mm钢板组成，且U型支托(4)的体积为长500mm(长)*500mm(宽)*200mm(高)。

7.利用权利要求1-6任一项所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置对于大跨度空间管桁架进行逐级卸载的施工工法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1.单点支撑沙漏卸载装置制作图纸深化设计：根据大跨度倒三角空间管桁架与水平面的角度、管件截面尺寸、体积大小，确定单点支撑高空对接逐级卸载装置的支撑位置、规格尺寸及数量，绘制图纸，制作单点支撑高空对接逐级卸载装置；

S2.测量放线：

S201.复测临时临时支架体(2)的临时支架体垂直度和临时支架顶部实际标高，确定单点支撑高空对接逐级卸载装置的安装高度；

S202.测量单点支撑高空对接逐级卸载装置安装定位点的桁架块体设计起拱要求和支撑点位标高；

S3.安装单点支撑高空对接逐级卸载装置：

S301.吊装前在临时支架(2)上标记各面的十字线点位，确定支撑机构的安装位置；

S302.就位时，调整支撑机构与卸载机构的角度一致，调整卸载机构各面的十字点位与事先测放于临时支架(2)顶部的十字定位线对齐，并调整好标高和自身垂直度，完成安装单点支撑高空对接逐级卸载装置的安装；

S4.吊装桁架主体(1)，并在吊装就位后，使桁架主体(1)下部的桁架下弦管卡合在弧形卡接槽(43)内，然后通过全站仪空间三维坐标法进行空间位置调整；

S5.利用大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行逐级卸载，调整桁架主体(1)的高度，进行桁架节点的对接。

8.根据权利要求7所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，其特征在于：步骤S4还包括利用卸载模拟验算分析确定干沙颗粒大小和水分的过程。

9.根据权利要求7所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，其特征在于：步骤S5所述的利用大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载装置进行逐级卸载过程包括：

S501.卸载前确定整体逐级卸载的应力变化：临时支架(2)在卸载前需要采用计算机仿真模拟确定支撑机构的整体逐级卸载受力变化，将支撑点反力由大到小进行分类，逐级卸载的高度及同步性、稳定性、安全性，保证逐级卸载安全进行，保证逐级卸载过程中的桁架块体稳定；

S502.卸载：

S5021.首先根据桁架主体(1)之间对接口位置的错位情况，确定逐级卸载的高度；

S5022.为保证同步性，地面设置一个总指挥，临时支架(2)上又设置若干副指挥，总指挥负责每级释放的发号施令以及检测数据的汇总，副指挥负责监看卸载过程工作状态，其他小组成员以数据控制及应急处理；

S5023.根据桁架跨度设计起拱要求，安装桁架主体(1)前将干沙与U型支托(4)高度调整到设计位置，利用仪器对单点支撑的两个支托高度进行复测，保证凹型沙槽(5)的沙含量及整体高度在同一水平面；

S5024.确认无误并且高空对接焊缝检测无损伤后进行逐级卸载，每次卸载高度需不超过1～2cm，各卸载点主体结构的卸载位移同步精度在±10mm以内，共计卸载高度不超过8cm，并且保证两边同步进行，实时用仪器进行监控；

S503.在逐级卸载完成后，对桁架主体的各个位点进行复测，在符合设计要求后，进行滑移施工，完成节点的对接安装。

10.根据权利要求9所述的大跨度空间管桁架单点支撑对接逐级卸载施工工法，其特征在于：步骤S5024所述的卸载过程的监测过程主要检测内容包括：

(1)卸载阶段胎架变形监控：卸载过程中对支撑胎架变形的监测是在每一步卸载前后都要进行全程监测，确保支撑胎架安全；

(2)各卸载点主体结构的竖向位移监测：在每步卸载1-2cm后，对各卸载点主体结构的竖向位移进行全过程监测，并与计算卸载位移进行比较，确保卸载同步；并在每步卸载中，利用全站仪对主体结构竖向位移进行测量；

(3)结构控制点三维绝对位移监测：结构控制点三维绝对位移监测点主要设在上弦杆、下弦杆上，用于监测卸载点主体结构的绝对位移和监测结构变形。

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