CN114737808A - 一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法，铺设滑移轨道，所述滑移轨道上间隔设有多根垂直于轨道方向的滚动轴承；在滑移轨道的端部设置用于干煤棚网架结构施工的操作平台；在操作平台依次进行各网架单元施工，完成施工的网架单元沿轨道向远离操作平台的方向滑移预设距离，待某一网架模块的网架单元施工且滑移拼接后，此网架模块利用滑轨上的滚动轴承沿滑轨滑移到预设位置；本发明通过直线滚动轴承的设计，将传统滑移施工技术中网架支座与钢轨之间的面与面之间摩擦变成轴承棒在网架支座与轨道梁之间滚动摩擦，有效的减小了滑移摩阻力，优化了施工工序，取消滑移钢轨安装和拆除施工工序，取消网架液压顶升就位工序，提高了施工效率。

Description

一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法

技术领域

本发明涉及超大跨度干煤棚网架施工技术领域，特别涉及一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

大型火力发电厂煤场、冶金企业矿石场等需要抑尘的露天堆场必须进行封闭，对于跨度140米以内的露天堆场封闭，最经济合理的封闭方式是网架结构。对于跨度100米～140米的网架结构，称之为“超大跨度网架结构”。超大跨度网架结构施工仍沿用传统的施工技术：网架滑移法、胎架滑移法和高空散拼法，施工技术简介如下。

网架滑移法关键施工技术：搭设胎架，在胎架上安装3～4榀网架，安装完成起步单元后，利用计算机控制的压夜顶推系统，将已安装完的网架顶推滑动至胎架外侧，将网架以此类推安装、顶推滑动至设计位置。顶推装置为计算机控制的、安装在网架两侧下弦钢支座上同步液压顶推千斤顶，将网架在钢轨上滑移顶推。再利用液压顶升系统将网架顶起后拆除钢轨，再将网架落到基础支座上。

胎架滑移法关键施工技术：搭设可移动胎架及轨道，在胎架上安装3～4榀网架，利用计算机控制的压夜顶推系统，逐步将胎架在轨道上顶推至已安装完的网架外侧，再进行网架安装，以此类推至网架安装完成。

高空散装法关键施工技术：在地面上安装起步单元(2榀网架)，合拢后利用大吨位吊车吊装就位，用吊车将小拼单元吊到网架上空中对应的安装位置，由高空作业人员完成小拼单元与结构的连接，直至网架安装完成。

网架滑移法、胎架滑移法和高空散拼法关键施工技术分别存在如下缺点，其中：

(1)网架滑移法，滑移过程中产生的摩阻力传递到杆件及节点上，形成较大的附加应力，导致所有网架结构滑移造成网架节点应力集中、杆件变形，网架结构使用寿期内存在一定的质量、安全隐患。

(2)胎架滑移法，由于不同跨胎架度自重约200～300吨，且胎架长高宽比为5:1，滑移过程产生的摩阻力非常大且容易产生失稳事故，近年来已基本不使用次施工技术。

(3)高空散装法，施工人员均在2米～50米高的网架上作业，作业环境恶劣，高空坠落安全风险大；参建各方质量管理人员无法对安装质量进行检查，存在一定的质量风险。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法，通过直线滚动轴承的设计，将传统滑移施工技术中网架支座与钢轨之间的面与面之间摩擦变成轴承棒在网架支座与轨道梁之间滚动摩擦，有效的减小了滑移摩阻力，优化了施工工序，取消滑移钢轨安装和拆除施工工序，取消网架液压顶升就位工序，提高了施工效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法，包括以下过程：

铺设滑移轨道，所述滑移轨道上间隔设有多根垂直于轨道方向的滚动轴承；

在滑移轨道的端部设置用于干煤棚网架结构施工的操作平台；

在操作平台依次进行各网架单元施工，完成施工的网架单元沿轨道向远离操作平台的方向滑移预设距离，待某一网架模块的网架单元施工且滑移拼接后，此网架模块利用滑轨上的滚动轴承沿滑轨滑移到预设位置。

作为可选的一种实施方式，网架两侧下弦钢支座上设有液压顶推装置，用于将网架在滑轨上滑移顶推。

作为可选的一种实施方式，每台液压顶推装置的受载均匀，每台泵站驱动的液压顶推装置数量相等。

作为可选的一种实施方式，应力比超过预设值的杆件粘贴应力监测元件，所述应力监测元件与控制终端通信。

作为可选的一种实施方式，每个网架支撑支座下安装至少一根直线滚动轴承，每个滑移区均设置多台液压顶推装置。

作为可选的一种实施方式，在液压顶推装置的液压油缸中，安装至少一个压力传感元件好至少一个行程传感元件，压力传感元件和行程传感元件均与控制终端通信。

作为可选的一种实施方式，根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值，控制液压顶推装置的最大输出推力；

在滑移过程中，通过长距离传感器或钢卷尺配合测量各滑移点位移的准确数值；

通过长距离传感器反馈距离信号，控制各液压顶推装置的误差在预设范围内，控制整个网架的同步滑移；

液压顶推装置通过流量控制，液压顶推装置的启动和停止加速度小于预设值；

观测同步位移传感器数据、直线滚动轴承在轨道梁滚动及磨损状况、液压顶推装置夹紧装置与轨道梁夹紧状况、累积一次时推进力变换值是否正常、滑移时通过预先在各条轨道两侧所标出的刻度来随时测量复核每个支座滑移的同步性以及应力监测仪数据是否有报警。

作为可选的一种实施方式，直线滚动轴承经验静摩擦系数为0.15，正常滑移时滑移摩擦系数为0.12。

作为可选的一种实施方式，摩阻力和杆件应力最大值均出现在轨道梁与混凝土支座出现高差的连接处以及网架球形支座水平位移控制板与混凝土支座侧向埋件接触点位置。

作为可选的一种实施方式，将轨道梁与混凝土支座出现高差的连接处重新安装轨道梁确保零高差，将网架球形支座水平位移控制板与混凝土支座侧向埋件接触点打磨至接触面下，将轨道梁表面氧化皮打磨并满涂油脂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，通过直线滚动轴承的设计，将传统滑移施工技术中网架支座与钢轨之间的面与面之间摩擦变成轴承棒在网架支座与轨道梁之间滚动摩擦，有效的减小了滑移摩阻力。

2、本发明所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，优化了施工工序，取消滑移钢轨安装和拆除施工工序，取消网架液压顶升就位工序，提高了施工效率。

3、本发明所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，在网架受滑移摩阻力影响最大的网架最下弦单元杆件上安装应力监测装置，与滑移控制装置联动，当应力达到杆件应力设计值时，发出报警并停止滑移，确保了网架结构安全。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例提供的滑移区整体建模示意图。

图2为本发明实施例提供的网架结构平面示意图。

图3为本发明实施例提供的网架结构立面示意图。

图4为本发明实施例提供的网架结构剖面示意图。

图5为本发明实施例提供的步骤一示意图。

图6为本发明实施例提供的步骤二示意图。

图7为本发明实施例提供的步骤三示意图。

图8为本发明实施例提供的步骤四示意图。

图9为本发明实施例提供的步骤五示意图。

图10为本发明实施例提供的步骤六示意图。

图11为本发明实施例提供的步骤七示意图。

图12为本发明实施例提供的步骤八示意图。

图13为本发明实施例提供的步骤九示意图。

图14为本发明实施例提供的步骤十示意图。

图15为本发明实施例提供的步骤十一示意图。

图16为本发明实施例提供的步骤十二示意图。

图17为本发明实施例提供的网架液压滑移及直线滚动轴承布置示意图。

图18为本发明实施例提供的网架滑移外侧水平支撑示意图。

图19为本发明实施例提供的网架液压滑移垂直及水平轨道布置示意图。

其中，1、网架下弦螺栓球与液压千斤顶连接耳板；2、液压千斤顶；3、液压千斤顶轨道夹具；4、网架下弦螺栓球；5、网架下弦支座螺栓球水平导向板；6、网架下弦螺栓球支座。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1-19所示，本发明实施例1提供了一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法，以三个网架区为例，包括以下过程：

步骤一：搭建操作平台，铺设滑移轨道；

步骤二：采用1台80t的汽车及2台50t的汽车拼装WJ1单元，从里向外拼装；

步骤三：WJ1单元拼装完成；

步骤四：WJ1单元向前滑出操作平台；

步骤五：拼装WJ2单元；

步骤六：WJ1单元和WJ2单元一起向前滑移一个单元的位移；

步骤七：以此类推，完成网架三区网架的累积滑移安装；

步骤八：网架三区一次性牵引滑移到设计位置，并完成落位，同时网架二区的网架开始拼装；

步骤九：网架二区WJ8向前滑出操作平台；

步骤十：网架二区WJ9开始拼装；

步骤十一：以此类推，完成网架二区网架单元的拼装和滑移；

步骤十二：完成网架的施工。

具体的，包括以下内容：

(一)滑移设备布置

滑移设备总体布置原则：

(1)直线滚动轴承必须垂直于轨道方向，保证不产生偏心里。

(2)满足钢结构滑移单元滑移驱动力的要求，尽量使每台液压爬行器受载均匀。

(3)尽量保证每台泵站驱动的液压爬行器数量相等，提高泵站利用率。

(4)应力比超过0.7的杆件粘贴应力片，进行应力监测。

(5)在总体布置时，要认真考虑系统的安全性和可靠性，降低工程风险。

直线滚动轴承布置：

每个网架支撑支座下安装1套直线滚动轴承布置，考虑“Φ35硬轴”磨损或变形等不利因素，备用10套。

液压爬行器的布置：

每个滑移区共设置10台顶推油缸，考虑重复利用共需14台。

液压泵站的布置：

根据各滑移点的液压油缸种类和数量，以及要求的滑移速度来布置液压泵站。如图17-19所示，整体系统包括网架下弦螺栓球与液压千斤顶连接耳板1、液压千斤顶2、液压千斤顶轨道夹具3、网架下弦螺栓球4、网架下弦支座螺栓球水平导向板5和网架下弦螺栓球支座6。

液压泵站的布置遵循以下的原则：

(1)泵站提供的动力应能保证足够的滑移速度；

(2)就近布置，缩短油管管路；

(3)提高泵站的利用效率。

综合以上原则，现场设置6台泵站。

液压传感器的布置：

(1)压力传感器：在每个液压油缸中，安装1个压力传感器；压力传感器安装在油缸的大腔侧。

(2)油缸行程传感器：在每个液压油缸各安装1只行程传感器，用于测量油缸行程和处理油缸压力信号。

(3)将各种传感器同各自的通讯模块连接，通讯模块与液压控制计算机连接。

应力监测设备布置：

应力比超过0.7的杆件粘贴应力片，数据线、蜂鸣报警器与应力监测仪连接，应力监测仪与液压控制计算机同位布置。

(二)施工工艺

滑移前的检查：

(1)直线滚动轴承及轨道检查

直线滚动轴承与轨道垂直度偏差不超过0.1度，轨道平整度满足规范要求，轴承内润滑油脂饱满。

(2)油缸检查

油缸安装正确，复位良好。

(3)液压泵站检查

1)泵站与油缸之间的油管连接必须正确和可靠；

2)油箱液面，应达到规定高度；

3)利用截止阀闭锁，检查泵站功能，出现任何异常现象立即纠正

4)泵站要有防雨措施；

5)压力表安装正确。

(4)计算机控制系统、应力监测系统检查

1)各路电源，其接线、容量和安全性都应符合规定；

2)控制装置接线、安装必须正确无误；

3)应保证数据通讯线路正确无误；

4)各传感器系统，保证信号正确传输；

5)记录传感器原始读值备查。

预滑移：

(1)系统调试

液压滑移设备系统安装完成后，按下列步骤进行调试：

1)检查泵站上所有阀或硬管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧是否处于完全放松状态。

2)检查泵站启动柜与液压爬行器之间电缆线的连接是否正确。

3)检查泵站与液压爬行器主油缸之间的油管连接是否正确。

4)系统送电，检查泵站控制柜操作开关处在停止状态。

5)启动泵站，检查液压泵主轴转动方向是否正确，如果正确停止启动；如果不正确，将动力线两相对调，对调好后送电，再启动泵站，检查液压泵主轴转动方向是否正确，如果正确停止启动。

6)在泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和爬行器编号是否对应。

7)检查行程传感器，按动各台液压爬行器行程传感器测量钢丝绳，使控制柜中相应的信号灯点亮。

8)滑移前检查：启动泵站，调节一定的压力(5Mpa左右)，伸缩爬行器油缸：检查A腔和B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸；检查比例阀在电流变化时能否加快或减慢对应油缸的伸缩速度。

9)开启应力监测仪器，将应力数据归零。

(2)预加载：调节一定的压力(2～3Mpa)，使楔形夹块处于基本相同的锁紧状态。各项工序都已就绪且经检查无误，开始推进屋盖滑移。

初始滑移单元为滑移分块1，重约137.3吨，加载步骤按照爬行器最初加压为所需压力的40％、60％、80％，在一切都稳定的情况下，可加到100％。在屋盖刚开始有位移后，暂停。全面检查各设备运行正常情况：爬行器夹紧装置、滑移轨道及桁架受力等的变化，在一切正常情况下可正式开始滑移。

(3)预滑移

1)预滑移前的调整

在全部结构离地后，需要进行如下调整：

各点的位置与负载记录；

比较各点的实际载荷和理论计算载荷，并根据实际载荷对各点载荷参数进行调整；

长行程传感器的读数与设置；

计算机控制程序中的参数设定。

2)预滑移

计算机进入“自动”操作程序，进行钢结构的整体滑移；

在滑移预过程中，对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况；

根据同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整；

若某根杆件应力超过设计值，应力监测仪报警，则立即停止预滑移，分析并解决应力超过设计值的问题。

正式滑移：

(1)根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值，由此控制爬行器最大输出推力，保证整个滑移设施的安全。

(2)在滑移过程中，测量人员应通过长距离传感器或钢卷尺配合测量各滑移点位移的准确数值。

(3)计算机控制系统通过长距离传感器反馈距离信号，控制两组爬行器误差在10mm内，从而控制整个桁架的同步滑移。

(4)爬行器为液压系统，通过流量控制，爬行器的启动、停止加速度几乎为零，对轨道的冲击力很小。

(5)滑移过程观测

1)观测同步位移传感器，监测滑移同步情况。

2)直线滚动轴承在轨道梁滚动及磨损状况。

3)爬行器夹紧装置与轨道梁夹紧状况。

4)累积一次时，推进力变换值是否正常。

5)滑移时，通过预先在各条轨道两侧所标出的刻度来随时测量复核每个支座滑移的同步性。

6)应力监测仪数据是否再次，是否有报警。

滑移速度及启、制动状态分析：

(1)启动状态分析

1)直线滚动轴承经验静摩擦系数为0.15，正常滑移时滑移摩擦系数为0.12；

2)惯性加速度：

正常滑移时速度为8m/h，考虑行程往返，实际滑移速度约16m/h，即4.4mm/s，假定滑移启动时，在0.5s内加速到4.4mm/s，则惯性加速度为0.0088m/s，则起始状态每台爬行器附加推力为m×0.0088t，原计算推力为m×0.18，附加推力为计算推力的0.0088/0.18＝1/20，按照油缸设置原则，此附加在承受范围之内，故不影响滑移施工。

2)制动状态分析：

正常滑移时屋盖动量为mv(v＝4.4mm/s)

滑移摩擦系数为0.12，滑移摩擦力为0.12mg，

根据冲量规律：mv＝0.12mgt

则制动所需时间为：t＝mv/0.12mg＝0.024s，

屋盖制动时滑行距离：1/2×4.4mm/s×0.024s＝0.053mm

由此可见，网架滑移制动时滑行距离很短，不会窜行，滑移是安全的。

(三)滑移摩阻力影响因素控制分析

经对第一滑移单元数据分析、对“直线滚动轴承”和轨道梁进行检查，发现摩阻力、杆件应力最大值均出现在轨道梁与混凝土支座出现高差的连接处、网架球形支座水平位移控制板与混凝土支座侧向埋件接触点。

为此，将轨道梁与混凝土支座出现高差的连接处重新安装轨道梁确保零高差，将网架球形支座水平位移控制板与混凝土支座侧向埋件接触点打磨至接触面下，将轨道梁表面氧化皮打磨并满涂油脂。

采取以上措施后，在第二滑移单元滑移完成后，将其滑移数据与第一滑移单元滑移数据进行分析、对比，实际平均摩阻力系数为0.11，摩阻力系数又减小0.01，比传统滑移技术摩阻力减小0.09；杆件在滑移过程中的实际最大应力为设计应力的0.7，杆件实际最大应力又降低0.15，未出现超设计应力的问题，杆件未出现变形，第二滑移单元滑移完成后的数据与第二滑移单元滑移数据基本一致。

本实施例所述方法的优点主要体现在如下几个方面：

(1)网架结构“直线滚动轴承”滑移施工技术

针对性设计“直线滚动轴承”，将传统滑移施工技术中网架支座与钢轨之间的“面与面”之间摩擦变成轴承棒在网架支座与轨道梁之间滚动摩擦，有效减小滑移摩阻力。

直线滚动轴承摩擦系数理论上在0.01至0.02之间，但实际应用中由于安装平行度、滚道一致性等因素，摩擦系数按照0.15核算，摩擦系数比传统滑移技术减少25％。实际记录平均摩阻力系数为0.11,摩阻力系数又减小0.01，比传统滑移技术摩阻力减小45％。

(2)精准测量滑移受力区杆件应力

在网架受滑移摩阻力影响最大的网架最下弦单元杆件上安装应力监测装置，与滑移控制装置联动。当应力达到杆件应力设计值时发出报警，操作人员立即停止滑移改正，避免因杆件应力超出设计值发生的杆件弯曲或结构失稳，确保工程安全、质量。

(3)优化施工工序，有效节省工期

在“直线滚动轴承”滑移的基础上优化施工工序，取消滑移钢轨安装和拆除施工工序，取消网架液压顶升就位工序，网架滑移总工期可减少15～20天。

(4)网架结构设计优化

网架结构“直线滚动轴承”滑移在有效降低摩阻力的情况下，将摩阻力取值系数带入网架结构设计中，在网架结构杆件应力减小的情况下，可有效减少网架结构设计自重约1％，工程降低造价约1％。

本实施例所述方法通过超大跨度网架结构关键施工技术研究，实现了大跨度网架结构优化设计，减小了超大跨度网架结构施工难度工程量，提高了超大跨度网架结构施工安全、质量和工效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

包括以下过程：

铺设滑移轨道，所述滑移轨道上间隔设有多根垂直于轨道方向的滚动轴承；

在滑移轨道的端部设置用于干煤棚网架结构施工的操作平台；

在操作平台依次进行各网架单元施工，完成施工的网架单元沿轨道向远离操作平台的方向滑移预设距离，待某一网架模块的网架单元施工且滑移拼接后，此网架模块利用滑轨上的滚动轴承沿滑轨滑移到预设位置。

2.如权利要求1所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

网架两侧下弦钢支座上设有液压顶推装置，用于将网架在滑轨上滑移顶推。

3.如权利要求2所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

每台液压顶推装置的受载均匀，每台泵站驱动的液压顶推装置数量相等。

4.如权利要求1所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

应力比超过预设值的杆件粘贴应力监测元件，所述应力监测元件与控制终端通信。

5.如权利要求1所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

每个网架支撑支座下安装至少一根直线滚动轴承，每个滑移区均设置多台液压顶推装置。

6.如权利要求5所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

在液压顶推装置的液压油缸中，安装至少一个压力传感元件好至少一个行程传感元件，压力传感元件和行程传感元件均与控制终端通信。

7.如权利要求1所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值，控制液压顶推装置的最大输出推力；

在滑移过程中，通过长距离传感器或钢卷尺配合测量各滑移点位移的准确数值；

通过长距离传感器反馈距离信号，控制各液压顶推装置的误差在预设范围内，控制整个网架的同步滑移；

液压顶推装置通过流量控制，液压顶推装置的启动和停止加速度小于预设值；

观测同步位移传感器数据、直线滚动轴承在轨道梁滚动及磨损状况、液压顶推装置夹紧装置与轨道梁夹紧状况、累积一次时推进力变换值是否正常、滑移时通过预先在各条轨道两侧所标出的刻度来随时测量复核每个支座滑移的同步性以及应力监测仪数据是否有报警。

8.如权利要求7所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

直线滚动轴承经验静摩擦系数为0.15，正常滑移时滑移摩擦系数为0.12。

9.如权利要求1所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

摩阻力和杆件应力最大值均出现在轨道梁与混凝土支座出现高差的连接处以及网架球形支座水平位移控制板与混凝土支座侧向埋件接触点位置。

10.如权利要求1所述的超大跨度干煤棚网架结构施工方法，其特征在于：

将轨道梁与混凝土支座出现高差的连接处重新安装轨道梁确保零高差，将网架球形支座水平位移控制板与混凝土支座侧向埋件接触点打磨至接触面下，将轨道梁表面氧化皮打磨并满涂油脂。

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