CN112110367A - 一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法，自身包括若干分别设置在高耸结构底部的顶升系统和安装平台，所述顶升系统和安装平台以高耸结构为中心间隔交错分布，所述高耸结构的底部设置有若干间隔设置的条形基础，所述顶升系统设置在条形基础上，所述顶升系统由液压千斤顶、用以控制液压千斤顶顶升或回落的控制系统和设置在液压千斤顶上的高精度传感器，所述高精度传感器包括位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器。本申请具有可解决高耸钢结构安装难题的效果。

Description

一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法

技术领域

本申请涉及建筑施工的技术领域，尤自身是涉及一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法。

背景技术

随着工业技术的发展，全球各国纷纷建造各种类型的高耸结构，如双曲线冷却塔，高耸化工设备，电力、通讯塔，桥梁索塔，装配式建筑，广州塔、观光塔等高耸结构。目前高耸钢结构的施工仍然以传统的塔吊吊装施工为主。

为了提高高耸钢结构的施工技术，解决传统吊装施工中的问题，部分国家提出并开始尝试创新性的施工技术——高耸钢结构顶升施工技术。它突破了传统的吊装施工方式，从吊装施工的反方向出发，将从下至上的施工顺序改变为从上至下施工，将施工作业面从高空降落到地面。这种施工方式避免了高空施工作业，可以显著提高施工的安全性、施工质量和工作效率。这种施工方式还减少了对施工人员的依赖，更多的依靠机械完成施工，并且不存在吊装施工中大型设备难已拆卸的问题。与吊装施工相比，这种施工方式的安全隐患更少，更便于施工管理。

针对上述中的相关技术，本申请的发明人发现在高耸钢结构的顶升施工的过程中存在施工工序较为繁琐和复杂，施工难度大，且施工过程质量较为难以把控、安装误差较大的问题，使得高耸钢结构安装较为困难，亟待解决。

发明内容

为了解决高耸钢结构安装的难题，本申请提供一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法。

第一方面，本申请提供的一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法采用如下的技术方案：

一种高耸结构液压同步顶升装置，包括若干分别设置在高耸结构底部的顶升系统和安装平台，所述顶升系统和安装平台以高耸结构为中心间隔交错分布，所述高耸结构的底部设置有若干间隔设置的条形基础，所述顶升系统设置在条形基础上，所述顶升系统由液压千斤顶、用以控制液压千斤顶顶升或回落的控制系统和设置在液压千斤顶上的高精度传感器，所述高精度传感器包括位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器。

通过采用上述技术方案，顶升系统和安装平台以高耸结构为中心间隔交错分布，使得顶升系统顶升支撑高耸结构时，工作人员可通过安装平台对高耸结构进行安装，随后以安装平台上已安装好的高耸结构为支撑安装顶升系统上的高耸结构，支撑稳定的同时使得高耸结构的所有拼装、焊/栓接均在地面平台上完成，避免了高空作业，安全性好，而且施工速度更快，安装成本更低，解决了高耸钢结构的安装困难的问题；且在液压千斤顶上设置位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器，用以及时掌握和同步调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，进而保证施工过程中的质量控制。

优选的，所述控制系统包括设置在高耸结构一侧的同步液压泵站，所述同步液压泵站上设置有压力传感器，所述同步液压泵站连接有控制阀总成，所述控制阀总成连通有超高压软管，所述超高压软管通过快速接头与液压千斤顶相互连通。

通过采用上述技术方案，同步顶升高耸结构时，可通过同步液压泵站向液压千斤顶中通入液压油液，使得液压千斤顶同步顶升高耸结构，同时在同步液压泵站上设置压力传感器使得液压千斤顶的顶升力可实时显示和监控，从而提升高耸结构的安装安全性。

优选的，所述条形基础沿高耸结构的径向排布，且所述条形基础上设置有用以安装固定液压千斤顶的导向架，所述导向架围设在液压千斤顶的周边，且条形基础上沿自身的长度方向设置有滑道，所述导向架与滑道之间为滑移连接，导向架和液压千斤顶通过紧固件可拆卸固定在滑道上。

通过采用上述技术方案，由于高耸结构存在外侧斜向角度，导致液压千斤顶顶升高耸结构时会产生水平力，导向架可以抵抗高耸结构产生的水平力，导向架可随着液压千斤顶位置改变沿高耸结构的中心到高耸结构的放射线滑动，使得液压千斤顶始终位于高耸结构的相对安装位置，使得安装更加稳定。

优选的，所述导向架包括设置在顶升千斤顶周侧的导向柱，相邻的导向柱之间连接有若干呈横直倾斜交错分布的加强柱，与滑道滑移连接的加强柱上设置有荷载应力应变传感器，所述荷载应力应变传感器位于所述加强柱朝向滑道的侧壁上。

通过采用上述技术方案，导向柱和加强柱用于约束液压千斤顶顶升时的轴力、水平剪切力和侧向力，提高液压千斤顶顶升时的稳定性。同时荷载应力应变传感器可实时监测和调整、平衡液压千斤顶的顶力。

优选的，所述安装平台包括竖直设置在条形基础上的若干立柱，所述立柱背离条形基础的端部设置有横梁，所述横梁架设在相邻的两个立柱上，若干所述横梁上架设有一主纵梁，高耸结构可拆卸安装在主纵梁上。

通过采用上述技术方案，支柱设置在条形基础上，可对横梁和主纵梁进行稳定的支撑，使得安装平台满足因高耸结构的荷载位置不断变化而对安装平台产生的压力。

优选的，在高耸结构顶部安装红外线电子发射仪，在地面上设置相对应的接收靶，用于高耸结构安装过程的定位、测量和控制误差。

通过采用上述技术方案，根据激光定位靶误差即时进行调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，确保每一段安装垂直精度。

优选的，同步顶升至高耸结构变截面部位时，在底部四个方向均安装抗风稳定索，由若干卷扬机同步控制抗风索。

通过采用上述技术方案，在高耸结构的安装过程中，由抗风索张力随机平衡高耸结构受风载产生的倾覆侧压力，提高施工安全性。

第二方面，本申请提供了一种高耸结构液压同步顶升装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、液压千斤顶底部与条形基础固定；

S2、液压千斤顶活塞杆与塔柱底端固定；

S3、同步顶升液压千斤顶活塞杆；

S4、加设一根塔柱；

S5、同步收缩液压千斤顶活塞杆；

S6、加设一根塔柱，然后重复S2-S5过程，完成高耸结构塔楼下一节塔身安装，继续重复以上步骤，直至塔身结构的全部构件安装结束。

通过采用上述技术方案，全部顶升安装作业为计算机控制、机械化操作，工作效益高、周边环境影响小、地面作业施工安全、社会效益和经济效益明显、施工工序较为简单，施工难度小，且施工过程质量可控、安装误差较小、降低了高耸结构的安装难度。

优选的，步骤S6中，连接塔身横杆与塔身斜杆，增强塔身的稳定性。

通过采用上述技术方案，使得相邻塔身处的塔柱之间的连接更加稳定，增强施工过程中的安全性。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1.使得高耸结构的所有拼装、焊/栓接均在地面平台上完成，避免了高空作业，安全性好，而且施工速度更快，安装成本更低，解决了高耸钢结构的安装困难的问题；

2.在液压千斤顶上设置位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器，用以及时掌握和同步调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，进而保证施工过程中的质量控制；

3.全部顶升安装作业为计算机控制、机械化操作，工作效益高、周边环境影响小、地面作业施工安全、社会效益和经济效益明显、施工工序较为简单，施工难度小，且施工过程质量可控、安装误差较小、降低了高耸结构的安装难度。

附图说明

图1是本申请实施例中现有观光塔塔楼结构示意图。

图2是用以体现本申请实施例中同步顶升装置的局部结构示意图。

图3是用以体现本申请实施例顶升系统与安装平台的分布示意图。

图4是用以体现本申请实施例中控制系统结构示意图。

图5是同步顶升装置局部结构的正视图。

图6是用以体现条形基础上滑道和精轧螺纹钢的结构局部剖视图。

图7至图10是图解性的描述，示出了本申请实施例中同步顶升装置的施工方法过程。

图中，1、外塔身；11、内井道柱；12、塔柱；13、塔身横杆；14、塔身斜撑；2、顶升系统；21、液压千斤顶；22、控制系统；221、同步液压泵站；2211、压力传感器；222、控制阀总成；223、超高压软管；224、快速接头；23、导向架；231、导向柱；232、加强柱；3、安装平台；31、立柱；32、横梁；33、主纵梁；34、纵横撑肋；4、条形基础；41、滑道；42、精轧螺纹钢。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高耸结构液压同步顶升装置。参照图1，本申请实施例中的高耸结构为一观光塔塔楼，自身中高耸结构包括外塔身1和内井道柱11，外塔身1包括塔柱12和环绕在塔柱12之间的塔身横杆13和塔身斜撑14。

参照图2和图3，一种高耸结构液压同步顶升装置，包括若干分别设置在塔楼底部的顶升系统2和安装平台3；塔楼的底部设置有若干间隔均匀设置的条形基础4，条形基础4沿塔楼的径向排布，本实施中设置有八个条形基础4，顶升系统2和安装平台3以塔楼为中心间隔交错分布在条形基础4上；顶升系统2控制塔楼做同步顶升运动，与安装平台3配合使得观光塔塔楼所有拼装、焊/栓接均在地面平台上完成，实现自上而下的倒装逆作法安装塔楼。

参照图4，顶升系统2由液压千斤顶21、用以控制液压千斤顶21顶升或回落的控制系统22和设置在液压千斤顶21上的高精度传感器；本实施例中液压千斤顶21分别设置有十二个，于外塔身1处布置八个液压千斤顶21，八个千斤顶一隔一间隔布置；于井道处布置四个液压千斤顶21，四个液压千斤顶21同为一隔一间隔布置；自身中，系统总顶升力约为8400吨，单个液压千斤顶21的顶力为700吨，冗余设计为770吨，施工环境温度为-30℃～50℃，液压千斤顶21为活塞式，缸径650mm，有效工作行程4000mm，冗余设计4200mm，缸体法兰式连接，液压千斤顶21的启动压力小于0.08Mpa，顶升速度为5～10cm/min；控制系统22包括设置在高耸结构一侧的同步液压泵站221，同步液压泵站221上设置有压力传感器2211，使得液压千斤顶21的顶升力可实时显示和监控，同步液压泵站221连接有控制阀总成222，控制阀总成222连通有超高压软管223，超高压软管223通过快速接头224与液压千斤顶21相互连通；高精度传感器包括位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器，自身中，位移传感器为MTS位移传感器，同步控制精度为5～10mm，用以及时掌握和同步调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，进而保证施工过程中的质量控制。

参照图5和图6，外塔身1处的液压千斤顶21在顶升塔楼时，由于外塔身1斜向角度导致顶升时会产生水平力，故而条形基础4上设置有用以安装固定液压千斤顶21以抵抗外塔身1产生的水平力的导向架23；导向架23围设在液压千斤顶21的周边，导向架23包括设置在顶升千斤顶周侧的导向柱231，相邻的导向柱231之间固定连接有若干呈横直倾斜交错分布的加强柱232；且条形基础4上沿自身的长度方向设置有滑道41，滑道41为预埋在条形基础4上长布置钢板，导向架23与滑道41之间为滑移连接，且条形基础4上沿自身长度方向预埋φ32精轧螺纹钢42，导向架23和液压千斤顶21通过φ32精轧螺纹钢42可拆卸固定在滑道41上，以抵抗水平力产生的上拔力。为了实时监测和调整、平衡液压千斤顶21的顶力，在滑道41滑移连接的加强柱232上设置有荷载应力应变传感器，荷载应力应变传感器位于加强柱232朝向滑道41的侧壁上。

参照图2和图5，安装平台3包括竖直设置在条形基础4上的若干立柱31，本实施例中共设置有八根立柱31，八根立柱31两两一组沿条形基础4的放射方向均匀排布，同组的两个立柱31背离条形基础4的端部通过螺栓固定安装有横梁32，横梁32架设在相邻的两个立柱31上，横梁32与条形基础4的放射方向垂直设置，且四个横梁32上固定架设有与条形基础4平行设置的主纵梁33，塔楼的塔柱12或井道柱通过法兰结构可拆卸安装在主纵梁33上。安装平台3整体为钢结构设计，为了增强立柱31的整体支撑强度，相邻的立柱31之间焊接有纵横撑肋34，且从横撑肋为H300型钢，横梁32为2H600型钢，主纵梁33为4H1000×300型钢，使得安装平台3满足因高耸结构的荷载位置不断变化而对安装平台3产生的压力，且安装平台3顶标高低于顶升千斤顶的标高。

顶升系统2和安装平台3均要满足顶升结构在最不利的工况下产生的轴力、倾覆力和剪切力，顶升期间顶升系统2的液压千斤顶21、导向架23与滑道41固接，同时导向架23有足够的刚度约束液压千斤顶21顶升时的轴力、水平剪切力和侧向力。

结合图7至图10，本申请实施例还公开了一种高耸结构液压同步顶升装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、液压千斤顶21底部与条形基础4固定；在地面上搭建顶升系统2和安装平台3，并将导向架23和液压千斤顶21通过φ32精轧螺纹钢42与滑道41固定连接，其中安装平台3的顶标高比液压千斤顶21的顶标高低200mm。

S2、液压千斤顶21活塞杆与塔柱12底端固定；在液压千斤顶21活塞杆的端部焊接法兰盘并与塔柱12底端通过法兰盘和螺栓可拆卸连接，井道柱支撑在自身下方液压千斤顶21上，吊装首层塔楼，并在塔顶上安装红外线电子发射仪，在地面上设置相对应的接收靶，顶升过程中采用红外线激光垂准对中技术测量定位，根据激光定位靶误差即时进行调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，确保每一段安装垂直精度。

S3、同步顶升液压千斤顶21活塞杆；液压千斤顶21同步顶升自身上端的塔柱12和井道柱，首层塔楼随机被顶起，且顶起的高度为H，支撑在安装平台3上的塔柱12与安装平台3分离，直至液压千斤顶21的形成达到一定的预订高度H时停止。

S4、加设一根塔柱12；在未设置液压千斤顶21的塔柱12处通过法兰盘和螺栓安装一根长L的塔柱12，并使H=L+200mm；先将塔柱12的顶部与上一节塔柱12底部通过法兰盘连接，同步收缩液压千斤顶21下降200mm后，随后将塔柱12的底部通过法兰盘和螺栓临时安装在主纵梁33的基础螺栓上，将该塔柱12作为新的支撑。

S5、同步收缩液压千斤顶21活塞杆；将液压千斤顶21活塞杆顶部的法兰与外塔身1的塔柱12分离，液压千斤顶21回油，同步收缩液压千斤顶21至初始状态。

S6、加设一根塔柱12，随后在塔柱12与液压千斤顶21的活塞杆之间安装下层长为L-200mm的塔柱12，先连接塔柱12底部与液压千斤顶21活塞杆顶部的法兰盘通过螺栓连接，然后顶升液压千斤顶21的活塞杆上升200mm，完成塔柱12柱顶与上节塔柱12的底部法兰盘连接，随后通过法兰和螺栓连接塔身横杆13与塔身斜杆，形成外塔身1结构永久支撑，增强塔身的稳定性，然后重复S2-S5过程，完成高耸结构塔楼下一节塔身安装，在同步顶升至塔楼结构变截面部位，即顶升稳定工况最差时在底部四个方向均安装抗风稳定索，由4-8台大吨位张力数控智能型卷扬机同步控制抗风索，抗风稳定索随机构同步提升直至塔身外径外扩后拆除，在安装构件6过程中，由抗风稳定索张力随机平衡塔身受风载产生的倾覆侧压力；顶升过程中，以塔楼中心为基准沿径向不断调节导向架23和液压千斤顶21的位置，使得外塔身1处的液压千斤顶21始终与塔楼的塔柱12相对应，移动完成后将液压千斤顶21与导向架23再次与滑道41相互固定，继续重复以上步骤，直至塔身结构的全部构件安装结束，形成顶升系统2与安装平台3交替承载塔楼荷载以及风载传递的载荷并形成循环顶升流程。

本申请实施例一种高耸结构液压同步顶升装置及施工方法的实施原理为：顶升系统2和安装平台3以高耸结构为中心间隔交错分布，使得顶升系统2顶升支撑高耸结构时，工作人员可通过安装平台3对高耸结构进行安装，随后以安装平台3上已安装好的高耸结构为支撑安装顶升系统2上的高耸结构，支撑稳定的同时使得高耸结构的所有拼装、焊/栓接均在地面平台上完成，避免了高空作业，安全性好，而且施工速度更快，安装成本更低，解决了高耸钢结构的安装困难的问题；且在液压千斤顶21上设置位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器，用以及时掌握和同步调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，进而保证施工过程中的质量控制。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高耸结构液压同步顶升装置，包括若干分别设置在高耸结构底部的顶升系统(2)和安装平台(3)，自身特征在于：所述顶升系统(2)和安装平台(3)以高耸结构为中心间隔交错分布，所述高耸结构的底部设置有若干间隔设置的条形基础(4)，所述顶升系统(2)设置在条形基础(4)上，所述顶升系统(2)由液压千斤顶(21)、用以控制液压千斤顶(21)顶升或回落的控制系统(22)和设置在液压千斤顶(21)上的高精度传感器，所述高精度传感器包括位移传感器、中心偏移传感器以及高程误差传感器。

2.根据权利要求1所述的一种高耸结构液压同步顶升装置，自身特征在于：所述控制系统(22)包括设置在高耸结构一侧的同步液压泵站(221)，所述同步液压泵站(221)上设置有压力传感器(2211)，所述同步液压泵站(221)连接有控制阀总成(222)，所述控制阀总成(222)连通有超高压软管(223)，所述超高压软管(223)通过快速接头(224)与液压千斤顶(21)相互连通。

3.根据权利要求1所述的一种高耸结构液压同步顶升装置，自身特征在于：所述条形基础(4)沿高耸结构的径向排布，且所述条形基础(4)上设置有用以安装固定液压千斤顶(21)的导向架(23)，所述导向架(23)围设在液压千斤顶(21)的周边，且条形基础(4)上沿自身的长度方向设置有滑道(41)，所述导向架(23)与滑道(41)之间为滑移连接，导向架(23)和液压千斤顶(21)通过紧固件可拆卸固定在滑道(41)上。

4.根据权利要求3所述的一种高耸结构液压同步顶升装置，自身特征在于：所述导向架(23)包括设置在顶升千斤顶周侧的导向柱(231)，相邻的导向柱(231)之间连接有若干呈横直倾斜交错分布的加强柱(232)，与滑道(41)滑移连接的加强柱(232)上设置有荷载应力应变传感器，所述荷载应力应变传感器位于所述加强柱(232)朝向滑道(41)的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的一种高耸结构液压同步顶升装置，自身特征在于：所述安装平台(3)包括竖直设置在条形基础(4)上的若干立柱(31)，所述立柱(31)背离条形基础(4)的端部设置有横梁(32)，所述横梁(32)架设在相邻的两个立柱(31)上，若干所述横梁(32)上架设有一主纵梁(33)，高耸结构可拆卸安装在主纵梁(33)上。

6.根据权利要求1所述的一种高耸结构液压同步顶升装置，自身特征在于：在高耸结构顶部安装红外线电子发射仪，在地面上设置相对应的接收靶，用于高耸结构安装过程的定位、测量和控制误差。

7.根据权利要求1所述的一种高耸结构液压同步顶升装置，自身特征在于：同步顶升至高耸结构变截面部位时，在底部四个方向均安装抗风稳定索，由若干卷扬机同步控制抗风索。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种高耸结构液压同步顶升装置的施工方法，自身特征在于：包括以下步骤：

S1、液压千斤顶(21)底部与基础固定；

S2、液压千斤顶(21)活塞杆与塔柱(12)底端固定；

S3、同步顶升液压千斤顶(21)活塞杆；

S4、加设一根塔柱(12)；

S5、同步收缩液压千斤顶(21)活塞杆；

S6、加设一根塔柱(12)，然后重复S2-S5过程，完成高耸结构塔楼下一节塔身安装，继续重复以上步骤，直至塔身结构的全部构件安装结束。

9.根据权利要求8所述的一种高耸结构液压同步顶升装置的施工方法，自身特征在于：步骤S6中，连接塔身横杆(13)与塔身斜杆，增强塔身的稳定性。

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