CN116770810A - 地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法 - Google Patents

地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法 Download PDF

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CN116770810A CN202310487750.5A CN202310487750A CN116770810A CN 116770810 A CN116770810 A CN 116770810A CN 202310487750 A CN202310487750 A CN 202310487750A CN 116770810 A CN116770810 A CN 116770810A
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Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域,具体地指一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法。按照以下步骤进行:S1、基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸;S2、按照钢筋笼设计结构尺寸进行钢筋笼的制作,对制作完成的钢筋笼进行分析,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性;S3、对可靠性和可行性均符合要求的钢筋进行吊装下放,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整,直至钢筋笼完全下放到二期槽内。本申请的地连墙钢筋笼施工具有高精度优点,达到了“可测、可视、可控”的效果,整个过程智能化程度极高,具有极大的推广价值。

Description

地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域,具体地指一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法。
背景技术
地下连续墙以其刚度大、抗渗性好和地层适应性强等特点而被广泛应用于深基坑围护结构中。随着施工技术的发展,其作为永久结构工程案例也越来越多,对于地下连续墙接头受力要求极高,需要接头有良好的抗弯和抗剪的要求,常规接头形式已无法满足工程需要。在超深、异形围护结构中,一种采用多道排插钢筋搭接的刚性接头应运而生,应用在张靖皋长江大桥南航道桥等项目中。钢筋笼的结构如图1所示,包括主笼1和钢筋网片2,主笼1是钢筋绑扎形成的柱状钢筋骨架,钢筋网片2是一端插接于主笼1沿槽体方向两侧的片状结构,钢筋网片2的另一端会插入到相邻的箱式接头3中,最后浇筑混凝土与相邻的箱式接头3连为一体。一般主笼1的两侧分布有多排钢筋网片2,如图1所示,主笼1每侧为两排钢筋网片2,钢筋网片2沿竖向与主笼1等长(Z向方向,即高度方向),钢筋网片2沿X向的两端分别穿插于主笼1和相邻的箱式接头3内(X向方向指槽体延伸方向),钢筋网片2伸入到相邻的箱式接头3的排插钢筋内,钢筋网片2与排插钢筋搭接。位于主笼同侧的相邻钢筋网片2沿Y向间隔布置(Y向指垂直槽体延伸的方向)。为保证搭接部分受力满足要求,施工中需保证钢筋网片与排插钢筋的搭接长度(即钢筋网片与排插钢筋在X向的重叠长度)以及钢筋网片与排插钢筋搭接的间距(即钢筋网片和排插钢筋沿Y向的间距),钢筋笼相对箱式接头钢箱而言,为柔性结构,而且钢筋笼的下放施工是在两侧的箱式接头下放施工完成后进行的,也就是说,钢筋笼下放时留存的槽内空间及其有限,下放卡笼风险非常高,安装精度控制难度大,需对钢筋笼进行匹配制造以满足接头质量控制指标。
钢筋笼匹配制造前后关联工序多,控制指标繁杂及控制难度大。为实现控制目标,需根据一期钢箱下放姿态对二期钢筋笼进行智能匹配设计,并依托快速匹配制造装备实现其匹配制造,下放过程还需实现线型控制。目前尚无成熟的钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,以实现其安装全过程的“可测、可视、可控”,因此亟需一种适用于地下连续墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装方法。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足,提供一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法。
本发明的技术方案为:一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,按照以下步骤进行:
S1、基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸;
S2、按照钢筋笼设计结构尺寸进行钢筋笼的制作,对制作完成的钢筋笼进行分析,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性;
S3、对可靠性和可行性均符合要求的钢筋进行吊装下放,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整,直至钢筋笼完全下放到二期槽内。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述步骤S1中,基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸的方法包括:基于一期槽箱式接头沿Y向的偏移情况确定钢筋网片沿Y向的偏移距离;基于一期槽沿X向的偏移情况确定钢筋网片沿X向的伸展长度。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述基于一期槽箱式接头沿Y向的偏移情况确定钢筋网片沿Y向的偏向距离的方法包括:钢筋网片与同侧相邻的箱式接头的Y向偏移方向相同,钢筋网片沿Y向的偏移距离根据箱式接头的垂直度、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式进行计算;所述钢筋笼的下放方式分为钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放和钢筋笼沿垂直度为1/1000下放。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述基于一期槽沿X向的偏移情况确定钢筋网片沿X向的伸展长度的方法包括:钢筋网片沿X向的伸展方向与同侧相邻箱式接头的X向偏移方向相同,钢筋网片沿X向的伸展长度根据箱式接头沿X向的偏移距离、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式进行计算;所述钢筋笼的下放方式分为钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放和钢筋笼沿垂直度为1/1000下放。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述步骤S2中,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性的方法包括:获取制作完成的钢筋笼的轮廓数据,根据轮廓数据生成钢筋笼三维模型,获取已下放的一期槽箱式接头三维模型以及开挖的二期槽槽孔三维模型,在模拟系统中根据钢筋笼三维模型、箱式接头三维模型和槽孔三维模型进行钢筋笼的虚拟下放模拟和碰撞检测,若模拟系统中钢筋笼能够下放且不产生碰撞,证明钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性都满足设计要求。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述步骤S2中,按照钢筋笼设计结构尺寸制作出钢筋笼的主笼和位于主笼两侧的两排钢筋网片,主笼和钢筋网片先不进行焊接连接,待经过钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性的验证后,再利用微调工装将钢筋网片焊接到主笼上,完成钢筋笼的制作。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述利用微调工装将钢筋网片焊接到主笼上的方法包括:所述微调工装包括导轨、滑动连接导轨的底盘支架、位于底盘支架Y向一侧的下托架、多个沿X向间隔布置于底盘支架上的活动立杆、位于活动立杆上的上托架;所述活动立杆的下端可绕X向轴线转动的铰接连接于底盘支架,活动立杆一侧通过上拉杆与底盘支架连接;所述上托架可绕X向轴线转动的铰接连接于活动立杆,上托架通过上顶撑与活动立杆连接,上托架悬置于下托架的上方;
获取钢筋笼的两层钢筋网片的间距和搭接长度,基于下托架在平放的钢筋笼主笼上绑扎下层钢筋网片,调节活动立杆和上托架,使上托架与下托架的间距符合两层钢筋网片间距要求,基于上托架在主笼上绑扎上层钢筋,完成钢筋网片绑扎工序。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述步骤S3中,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整的方法包括:钢筋笼制作完成后,吊装前先根据钢筋笼的吊点分布,在钢筋笼上布置多个监测断面,钢筋笼在地面处于平直状态时,利用全站仪测量每个监测断面的初始坐标;双吊机配合将钢筋笼从平直状态抬升为竖直状态,在抬升过程中,全站仪对设定角度下的监测断面的坐标进行测量,根据测量坐标与初始坐标得到吊装变形量,将吊装变形量与设定变形量进行比对,若吊装变形量≤设定变形量,证明钢筋笼加工质量和加固措施是可靠的,若吊装变形量>设定变形量,则需要对钢筋笼进行加固。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,所述步骤S3中,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整的方法包括:在钢筋笼下放前,在二期槽的导墙上按照钢筋笼的结构尺寸刻画主笼轮廓边线和钢筋网片轮廓边线,按照轮廓边线吊装钢筋笼进入二期槽槽口,缓慢下放钢筋笼并实时监测钢筋笼的垂直度和倾角,根据钢筋笼下放的垂直度和倾角分析下放过程中钢筋网片与箱式接头排插钢筋之间的搭接长度及搭接间距,计算得到钢筋笼下放所需的水平偏位及下放垂直度值,按照得到的水平偏位及下放垂直度值调节主吊吊装参数,对钢筋笼下放线形进行控制。
根据本申请提供的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,钢筋笼下放到位后,利用钢筋笼上的倾角仪获取钢筋笼安装完成后的三维姿态;在钢筋笼上预留测斜管,在二期槽混凝土浇筑完成后,向测斜管内下放测斜仪,通过测斜仪测量不同深度下钢筋笼水平方向向X向和Y向偏位的情况,根据安装完成时的三维姿态和混凝土浇筑完成后的偏位情况验证钢筋网片与箱式接头排插钢筋之间的间距和搭接长度是否满足设计要求,对钢筋笼的水下姿态进行测量验证。
本申请的优点有:1、本申请在地连墙施工过程中,对于钢筋笼从设计、制造到下放的所有工序都进行了精确的控制调整,充分考虑了已经施工完成的一期槽的情况,确保二期槽钢筋笼的施工能够与一期槽内的箱式接头良好衔接,整个施工过程完全达到了“可测、可视、可控”的效果,对于大型复合地连墙结构的施工有极大的推广价值;
2、本申请在设计钢筋笼时是基于两侧的一期槽的偏移情况来进行的,参考一期槽的偏移情况能够确保最后钢筋笼能够完好的下放,同时也能够保证钢筋笼的钢筋网片与箱式接头的排插钢筋之间的搭接长度和搭接间距,使钢筋笼与两侧的箱式接头能够完好的衔接起来,既提高了整个施工质量又降低了施工的难度;
3、本申请根据一期槽沿Y向偏移的情况来确定钢筋笼钢筋网片的偏移方向,然后结合箱式接头的垂直度、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式来确定钢筋网片的偏移距离,确保钢筋网片能够与箱式接头的排插钢筋完好搭接;
4、本申请根据一期槽沿X向偏移的情况来确定钢筋笼钢筋网片的伸展方向,然后结合箱式接头沿X向的偏移距离、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式来确定钢筋网片沿X向的伸展长度,确保钢筋网片与排插钢筋在X向的搭接长度符合设计要求;
5、本申请获取钢筋笼三维模型、一期槽箱式接头三维模型以及开挖的二期槽槽孔三维模型,通过在模拟软件中进行钢筋笼虚拟下放模拟和碰撞检测,确保钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性都满足设计要求,提前验证钢筋笼下放可行性,大大减小卡笼风险;
6、本申请对于钢筋笼的制作分为两部分,先进行主笼的制作,然后对钢筋笼进行验证分析,确定了钢筋网片的具体参数后,再进行钢筋网片的焊接工序,这样的施工方法能够最大程度的确保钢筋网片的加工精度,使后续的下放以及与一期槽箱式接头的衔接更加顺畅;
7、本申请针对钢筋网片的安装特意设计了一套微调工装,通过微调工装能够精确的将钢筋网片安装到主笼上,整个施工工序简单,施工的精度极高;
8、本申请的钢筋笼结构非常庞大,为了避免钢筋笼在吊装过程中的变形导致后续槽内下放时出现卡笼的问题,本申请通过在下放过程中实时监测钢筋笼的形变,确保最后进入到槽口的钢筋笼形变处于设计范围内,提高了钢筋笼下放的精确度;
9、本申请在钢筋笼进入到槽口后的下方过程中,实时监测钢筋笼的垂直度和倾角,对钢筋笼的下放进行精确的控制调整,确保最后钢筋笼下放是完全符合设计要求的,确保钢筋网片与排插钢筋的搭接长度和搭接间距是符合设计要求的;
10、本申请在钢筋笼下放到位后,通过预埋的测斜管对完成混凝土浇筑后的钢筋笼进行监测,根据实际施工情况与钢筋笼下放完成时的情况进行对比分析,对钢筋笼的水下姿态进行测量验证,既能够获取钢筋笼的真实安装情况,又能够为后续的钢筋笼安装提供理论依据。
本申请的地连墙钢筋笼施工具有高精度优点,达到了“可测、可视、可控”的效果,整个过程智能化程度极高,具有极大的推广价值。
附图说明
图1:本申请的钢筋笼结构示意图;
图2:本申请的钢筋笼与两侧箱式接头搭接示意图;
图3:本申请的二期槽钢筋笼净空数据计算示意图;
图4:本申请的钢筋笼处于0°时测点布置示意图;
图5:本申请的钢筋笼处于30°时测点布置示意图;
图6:本申请的钢筋笼处于60°时测点布置示意图;
图7:本申请的钢筋笼处于90°时测点布置示意图;
图8:本申请的微调工装使用流程图;
图9:本申请的钢筋笼设计、制造和施工流程图;
其中:1—主笼;2—钢筋网片;3—箱式接头。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本申请涉及到一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,用于在大型的复合地连墙施工中。在大型复合地连墙施工过程中,首先进行一期槽的开挖,在一期槽内施工箱式接头,然后开挖二期槽,在二期槽内下放钢筋笼,钢筋笼的X向两侧均为箱式接头,箱式接头面向钢筋笼的一侧是排插钢筋,如图1所示,钢筋笼包括主笼1和位于主笼1X向两侧的钢筋网片2,钢筋笼每侧设置有两片钢筋网片2,两片钢筋网片2沿Y向间隔布置,当钢筋笼下放到二期槽内后,钢筋网片2与同侧的箱式接头3的排插钢筋在Y向方向上是重叠的,如图2所示,实际上钢筋笼和箱式接头的衔接就是通过排插钢筋和钢筋网片的搭接来实现的。钢筋笼在设计、制造和下放过程中需要考虑到钢筋网片2与同侧排插钢筋的搭接长度(X向,如图2中的L2)和搭接间距(Y向,如图2中的L1),只有搭接长度和搭接间距处于设定范围内,才能保证钢筋笼和箱式接头连接稳定性。按照正常理解来说,肯定是搭接间距越小、搭接长度越长,钢筋笼和箱式接头的连接强度更大,但是考虑到钢筋笼的下放,因为钢筋笼在下放过程中,如果设计的搭接间距过小和搭接长度过长,钢筋笼卡笼的风险就会大幅度提升,影响钢筋笼的下放施工,因此,搭接长度和搭接间距需要处于合适的范围内。本申请通过三个方面对钢筋笼的施工进行控制,在设计阶段、制造阶段和下放阶段对钢筋笼进行调节控制,确保钢筋笼能够顺利下放,并且搭接长度和搭接间距满足设计要求。
具体的,如图9所示,按照以下步骤进行:
S1、基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸;
钢筋笼是衔接两侧一期槽内的箱式接头的结构,因此在设计钢筋笼时,需要考虑到两侧的一期槽的偏移情况,一期槽的偏移情况决定了钢筋笼钢筋网片的结构;
S2、按照钢筋笼设计结构尺寸进行钢筋笼的制作,对制作完成的钢筋笼进行分析,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性;
按照设计的钢筋笼结构尺寸制作完成后的钢筋笼还需要进行验证分析,确保最后下放的钢筋笼能够完好的下放到二期槽内,需要最后下放的钢筋笼的钢筋网片与邻接的箱式接头的排插钢筋之间能够完好的衔接,通过提前验证分析,能够有效降低后续卡笼的风险,提高施工的效率和安全性;
S3、对可靠性和可行性均符合要求的钢筋进行吊装下放,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整,直至钢筋笼完全下放到二期槽内;
验证分析符合设计要求的钢筋笼从制造工位下放到二期槽内的过程中,因为钢筋笼属于结构复杂且庞大的钢筋骨架结构,在吊装过程中,需要对钢筋笼进行实时的监控测量,以此实时的对钢筋笼进行调节控制,确保钢筋笼能够完好的下放到二期槽内,确保整个下放过程能够符合设计要求。
本申请在钢筋笼的设计阶段、制造阶段和下放施工阶段都进行了精细的控制操作,整个施工过程的精确度极高,有效降低了大型钢筋笼下放卡笼风险,确保了钢筋笼钢筋网片与排插钢筋的搭接长度和搭接间距符合设计要求,提高了地连墙施工质量和效率。
在本申请的一些实施例中,本实施例对上述的步骤S1进行了优化,本实施例基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸的方法包括:基于一期槽两侧箱式接头的垂直度确定钢筋笼的下放净空数据;基于一期槽箱式接头沿Y向的偏移情况确定钢筋网片沿Y向的偏移距离;基于一期槽沿X向的偏移情况确定钢筋网片沿X向的伸展长度。
在一期箱式接头的顶部安装倾角传感器,利用倾角传感器测量箱式接头面向二期槽一侧的垂直度,如图3所示,一期槽箱式接头面向二期槽一侧的垂直度(通过测量图3中A0、A1和A2以及B0、B1和B2三点坐标获得两侧箱式接头面向二期槽一侧的垂直度)以及两组一期槽箱式接头之间的X向间距情况可以计算出一期槽钢筋笼下放的净空数据(如图3中的D1、D2和D3),基于这一净空数据可以获得钢筋笼的主笼的规格参数。
具体的,由于一期箱式接头是分为多个节段进行吊装下放的,每个节段的顶口预定位置安装有倾角传感器,一期箱式接头下放完成后利用预先布置好的倾角传感器测量一期箱式接头两侧的垂直度,待一期箱式接头浇筑完成后,利用北斗测点测量一期箱式接头倾角仪顶点坐标(X1,Y1,Z1),根据倾角仪获取一期箱式接头向二期钢筋笼偏斜角度数据,具体箱式接头每节段的倾角值,通过倾角传感器数据(αxi、αyi,单位:°)获取两个方向平均角度值,具体按照以下公式进行计算箱式接头向二期槽钢筋笼偏斜角度:
αx=(αx1x2x3+…αxn)/(n+1)
αy=(αy1y2y3+…αyn)/(n+1)
其中:αx——二期槽一侧箱式接头向钢筋笼偏斜角度;
αy——二期槽另一侧箱式接头向钢筋笼偏斜角度;
αx1——二期槽一侧箱式接头第一节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αy1——二期槽另一侧箱式接头第一节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αx2——二期槽一侧箱式接头第二节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αy2——二期槽另一侧箱式接头第二节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αx3——二期槽一侧箱式接头第三节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αy3——二期槽另一侧箱式接头第三节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αxn——二期槽一侧箱式接头第n节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
αyn——二期槽另一侧箱式接头第n节段顶点倾角传感器监测的倾角值;
n——箱式接头的节段数量。
根据箱式接头每节段上部安装的倾角仪获取倾角值经换算得出一侧箱式接头向二期钢筋笼的偏移数值dx,箱式接头偏移值计算公式如下:
dx=Lx*tanαx
其中:dx——二期槽一侧箱式接头在Lx深度处向二期槽钢筋笼偏移值;
Lx——深度值;
αx——二期槽一侧箱式接头向钢筋笼偏斜角度。
同理,按照相同的方式计算二期槽另一侧箱式接头向二期槽钢筋笼偏移值dy,然后根据二期槽两侧箱式接头在Lx深度处面向二期槽的测点坐标的X值与二期槽一侧箱式接头在Lx深度处向二期槽钢筋笼偏移值dx、二期槽另一侧箱式接头在Lx深度处向二期槽钢筋笼偏移值dy计算得到在Lx深度处的净空,获得整个二期槽的净空值,取最小净空判断二期钢筋笼下放是否具有卡笼风险,若最小净空小于二期钢筋笼宽度,则需对二期钢筋笼的主笼进行匹配制造。
在本申请进一步的实施例中,本实施例对于上述的基于一期槽箱式接头沿Y向的偏移情况确定钢筋网片沿Y向的偏向距离的方法进行了优化。钢筋网片与同侧相邻的箱式接头的Y向偏移方向相同,即如果同侧箱式接头沿Y向向外偏移,那同侧的钢筋网片需要考虑到这个Y向向外偏移的情况,同样沿Y向向外偏移;如果是同侧箱式接头沿Y向向内偏移,那就同样需要钢筋网片沿Y向向内偏移。钢筋笼的下放方式分为钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放(即钢筋笼底口完全贴紧二期槽槽壁进行顺槽下放)和钢筋笼沿垂直度为1/1000下放(即控制钢筋笼垂直度1/1000以内进行下放)。
钢筋网片沿Y向的偏移距离根据箱式接头的垂直度、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式进行计算,具体的计算公式如下:
Ly偏移=D深度(V1y+V11y)+W1y+W2y
其中:Ly偏移——钢筋笼网片处于深度D深度位置部分沿Y向偏移距离;
D深度——钢筋笼网片所处深度;
V1y——箱式接头沿Y向的垂直度偏差;
V11y——钢筋网片不同下放模式下的Y向垂直度偏差,钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放模式下取值为0,钢筋笼沿垂直度为1/1000下放模式下为1/1000;
W1y——钢筋网片Y向加工误差,沿着下放偏移方向,同向取正,反向取负;
W2y——钢箱加工Y向加工误差,沿着下放偏移方向,同向取正,反向取负;
可按照以上公式计算出钢筋笼的钢筋网片在Y向上的偏移距离和偏移方向。
在本申请进一步的实施例中,本实施例对于上述的基于一期槽沿X向的偏移情况确定钢筋网片沿X向的伸展长度的方法进行了优化。钢筋网片沿X向的伸展方向与同侧相邻箱式接头的X向偏移方向相同,如果箱式接头沿X向向外偏移,为了确保搭接长度,钢筋网片也需要沿X向向外伸展;如果箱式接头沿X向向内偏移,为了确保下放顺利进行以及搭接长度,钢筋网片也需要沿X向向内收缩。
钢筋网片沿X向的伸展长度根据箱式接头沿X向的偏移距离、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式进行计算;所述钢筋笼的下放方式分为钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放和钢筋笼沿垂直度为1/1000下放。
具体计算公式如下:
Lx伸展=D深度(V1x+V11x)+W1x+W2x
其中:Lx伸展——钢筋笼网片处于深度D深度位置部分沿X向伸展长度;
D深度——钢筋笼网片所处深度;
V1x——箱式接头沿X向的垂直度偏差;
V11x——钢筋网片不同下放模式下的X向垂直度偏差,钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放模式下取值为0,钢筋笼沿垂直度为1/1000下放模式下为1/1000;
W1x——钢筋网片X向加工误差,沿着下放偏移方向,同向取正,反向取负;
W2x——钢箱加工X向加工误差,沿着下放偏移方向,同向取正,反向取负;。
可按照以上公式计算出钢筋笼的钢筋网片在X向上的伸展距离和伸展方向。
当得到了钢筋笼下放净空数据、钢筋网片在Y向上的偏移距离和偏移方向、钢筋网片在X向上的伸展距离和伸展方向后,可以通过钢筋智能识图软件根据图纸下料,进行数字化配料确保半成品加工质量;其次设计专用高精度胎架,控制胎架精度以确保主筋、分布筋等安装位置精度;采取桁架筋加固、龙口加强钢板的加固措施,确保结构稳定性及吊装安全;采集钢筋笼轮廓数据,控制加工精度,对加工质量进行检验。
钢筋笼在加工过程中,先按照钢筋笼设计结构尺寸制作出钢筋笼的主笼和位于主笼两侧的两排钢筋网片,主笼和钢筋网片先不进行焊接连接,待经过钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性的验证后,再利用微调工装将钢筋网片焊接到主笼上,完成钢筋笼的制作。
在本申请优选的实施例中,本实施例对上述步骤S2中,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性的方法进行了优化。钢筋笼的主笼和钢筋网片制作完成后,可以获取钢筋笼的轮廓数据,根据轮廓数据生成钢筋笼三维模型,获取已下放的一期槽箱式接头三维模型以及开挖的二期槽槽孔三维模型,在模拟系统中根据钢筋笼三维模型、箱式接头三维模型和槽孔三维模型进行钢筋笼的虚拟下放模拟和碰撞检测,若模拟系统中钢筋笼能够下放且不产生碰撞,证明钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性都满足设计要求。
若在钢筋笼的虚拟下放模拟和碰撞检测过程中,发现钢筋笼有卡笼的风险,就需要利用微调工装对钢筋笼的钢筋网片进行调整,确保钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性都满足设计要求的。
本申请的微调工装如专利号为“CN115106687A”的名为“地下连续墙钢箱及承插式钢筋网片接头加工平台及方法”所示,包括导轨、滑动连接导轨的底盘支架、位于底盘支架Y向一侧的下托架、多个沿X向间隔布置于底盘支架上的活动立杆、位于活动立杆上的上托架;所述活动立杆的下端可绕X向轴线转动的铰接连接于底盘支架,活动立杆一侧通过上拉杆与底盘支架连接;所述上托架可绕X向轴线转动的铰接连接于活动立杆,上托架通过上顶撑与活动立杆连接,上托架悬置于下托架的上方。
使用时,先获取钢筋笼的两层钢筋网片的间距和搭接长度(这些数据是设计阶段就进行了计算分析得到的,后续在钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性验证分析过程中又进行了优化,在焊接工序中,按照优化的参数进行焊接施工),具体工序如图8所示,基于下托架在平放的钢筋笼主笼上绑扎下层钢筋网片,调节活动立杆和上托架,使上托架与下托架的间距符合两层钢筋网片间距要求,基于上托架在主笼上绑扎上层钢筋,完成钢筋网片绑扎工序。
在本申请另外一些实施例中,本实施例对上述步骤S3中,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整的方法进行了优化,具体的钢筋笼制作完成后,吊装前先根据钢筋笼的吊点分布,在钢筋笼上布置多个监测断面,如图4所示,本实施例在主吊点和副吊点所处的端面以及相邻主吊点、副吊点的中点所处断面布置监测断面。监测端面是在钢筋笼制作完成后平放在地面上时就开始设置的,利用全站仪测量每个监测断面的初始坐标;双吊机配合将钢筋笼从平直状态抬升为竖直状态,在抬升过程中,全站仪对设定角度下的监测断面的坐标进行测量,根据测量坐标与初始坐标得到吊装变形量,将吊装变形量与设定变形量进行比对,若吊装变形量≤设定变形量,证明钢筋笼加工质量和加固措施是可靠的,若吊装变形量>设定变形量,则需要对钢筋笼进行加固。
如图4~7所示,钢筋笼平直放置于地面上时,沿钢筋笼的长度方向根据吊点的布置位置依次布置8个监测端面,按照顺序编号分别为BX1-1、BX2-1、BX1-2、BX2-2、BX1-3、BX2-3、BX1-4、BX2-4、BX1-5、BX2-5、BX1-6、BX2-6、BX1-7、BX2-7、BX1-8、BX2-8,其中BX1-1、BX2-1属于一个监测断面,BX1-2、BX2-2属于一个监测断面,BX1-3、BX2-3属于一个监测断面,BX1-4、BX2-4属于一个监测断面,BX1-5、BX2-5属于一个监测断面,BX1-6、BX2-6属于一个监测断面,BX1-7、BX2-7属于一个监测断面,BX1-8、BX2-8属于一个监测断面。
双吊机配合将钢筋笼从平直状态吊装到竖直状态的过程中,对钢筋笼与地面夹角0°(指钢筋笼的长度方向与地面的夹角)、30°、45°和60°时的各个监测端面的坐标进行测量,主副吊起钩将钢筋笼依次提升至上述的角度后,停止起钩,等钢筋笼完全稳定后,再对各个监测端面的坐标进行测量。
对吊装变形数据进行分析,具体的方法如下:
选取主吊吊点某一监测断面的监测点与副吊吊点某一监测断面的监测点为基准点,测点均值坐标连线得到基准标记线,根据断面水平间距按插值法计算断面测点在基准线上理论高程z0’,实测值z0与理论值z0’差值Δz0为测点在初始状态(未起吊平躺)状态下初始值;
主副吊起吊钢筋笼后,钢筋笼的长度方向与地面是平行的,即此时钢筋笼与地面的夹角是0°,测量0°时的测点坐标,假设某个监测断面的测点坐标为(xi、yi、zi),则按照上述方法计算实测值zi与理论值zi’差值Δzi;Δzi同初始值Δz0即为该监测断面的测点在起吊角度为0°时的变形值hi,hi=Δzi-Δz0
钢筋笼抬吊至约30°、45°等角度时,按上方法计算实测值zi与理论值zi’差值Δzi,根据主吊吊点断面测点均值坐标,可计算此时钢筋笼与水平面之间夹角α,同理可计算此时测点变形hi,hi=cosαΔzi-Δz0
得到的测点变形值可以与设定的变形量进行比对,若吊装变形量(即测点变形值)≤设定变形量,证明钢筋笼加工质量和加固措施是可靠的,若吊装变形量>设定变形量,则需要对钢筋笼进行加固。
在本申请优选的实施例中,本实施例对上述的步骤S3中,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整的方法进行了优化,具体的在钢筋笼下放前,在二期槽的导墙上按照钢筋笼的结构尺寸刻画主笼轮廓边线和钢筋网片轮廓边线,钢筋笼吊至槽口后,对钢筋笼安装位置进行对位,位置准确后下放钢筋笼;钢筋笼缓慢下放至第一排吊点时,插入临时搁置扁担,缓慢下放钢筋笼,根据扁担与第一排吊点钢板的间距,适当插入钢板进行调平,确保钢筋笼下放垂直度满足要求。
在下放过程中,借助全站仪监测垂直度、倾角仪监测倾角的监测手段,实现下放过程线型监测及下放垂直度监控;钢筋笼竖直后,采用全站仪测量钢筋笼垂直度,对倾角仪数据进行校正,倾角仪测量精度可到0.001°,实现深厚槽内泥浆的复杂工况下垂直度实时测量。
通过监测手段获取钢筋笼下放姿态数据,作为后续阶段施工数据基础,数据上传钢筋笼下放线型监控平台,实现网页端和移动端的倾角数据实时查看,提高现场施工控制的便捷性和智能化水平,实现下放过程垂直度高精度测量,为高精度安装提供数据支撑。
基于下放线型监控平台的控制系统,实测下放过程中钢筋笼的垂直度和倾角,进行下放碰撞检测,分析下放过程中钢筋网片与排插钢筋搭接长度及搭接间距,计算出钢筋笼水平偏位及下放垂直度值,通过控制主吊吊装参数(大臂倾角、履带距槽口位置)实现下放线型控制。
最后采用测斜仪和倾角仪验证钢筋笼水下安装姿态,倾角仪可实时测量钢筋笼不同位置倾角,进而获得钢筋笼安装完成过后三维姿态。
在钢筋笼上预留测斜管,在二期槽混凝土浇筑完成后,向测斜管内下放测斜仪,通过测斜仪测量不同深度下钢筋笼水平方向向X向和Y向偏位的情况,根据安装完成时的三维姿态和混凝土浇筑完成后的偏位情况验证钢筋网片与箱式接头排插钢筋之间的间距和搭接长度是否满足设计要求,对钢筋笼的水下姿态进行测量验证。
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同物界定。

Claims (10)

1.一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:按照以下步骤进行:
S1、基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸;
S2、按照钢筋笼设计结构尺寸进行钢筋笼的制作,对制作完成的钢筋笼进行分析,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性;
S3、对可靠性和可行性均符合要求的钢筋进行吊装下放,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整,直至钢筋笼完全下放到二期槽内。
2.如权利要求1所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述步骤S1中,基于一期槽箱式接头沿X向和Y向的偏移情况,设计二期槽钢筋笼的结构尺寸的方法包括:基于一期槽箱式接头沿Y向的偏移情况确定钢筋网片沿Y向的偏移距离;基于一期槽沿X向的偏移情况确定钢筋网片沿X向的伸展长度。
3.如权利要求2所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述基于一期槽箱式接头沿Y向的偏移情况确定钢筋网片沿Y向的偏向距离的方法包括:钢筋网片与同侧相邻的箱式接头的Y向偏移方向相同,钢筋网片沿Y向的偏移距离根据箱式接头的垂直度、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式进行计算;所述钢筋笼的下放方式分为钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放和钢筋笼沿垂直度为1/1000下放。
4.如权利要求2所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述基于一期槽沿X向的偏移情况确定钢筋网片沿X向的伸展长度的方法包括:钢筋网片沿X向的伸展方向与同侧相邻箱式接头的X向偏移方向相同,钢筋网片沿X向的伸展长度根据箱式接头沿X向的偏移距离、箱式接头和钢筋笼加工误差、钢箱下放误差以及钢筋笼下放方式进行计算;所述钢筋笼的下放方式分为钢筋笼底口沿二期槽槽壁顺槽下放和钢筋笼沿垂直度为1/1000下放。
5.如权利要求1所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述步骤S2中,验证钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性的方法包括:获取制作完成的钢筋笼的轮廓数据,根据轮廓数据生成钢筋笼三维模型,获取已下放的一期槽箱式接头三维模型以及开挖的二期槽槽孔三维模型,在模拟系统中根据钢筋笼三维模型、箱式接头三维模型和槽孔三维模型进行钢筋笼的虚拟下放模拟和碰撞检测,若模拟系统中钢筋笼能够下放且不产生碰撞,证明钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性都满足设计要求。
6.如权利要求5所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述步骤S2中,按照钢筋笼设计结构尺寸制作出钢筋笼的主笼和位于主笼两侧的两排钢筋网片,主笼和钢筋网片先不进行焊接连接,待经过钢筋笼匹配设计可靠性和下放施工可行性的验证后,再利用微调工装将钢筋网片焊接到主笼上,完成钢筋笼的制作。
7.如权利要求6所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述利用微调工装将钢筋网片焊接到主笼上的方法包括:所述微调工装包括导轨、滑动连接导轨的底盘支架、位于底盘支架Y向一侧的下托架、多个沿X向间隔布置于底盘支架上的活动立杆、位于活动立杆上的上托架;所述活动立杆的下端可绕X向轴线转动的铰接连接于底盘支架,活动立杆一侧通过上拉杆与底盘支架连接;所述上托架可绕X向轴线转动的铰接连接于活动立杆,上托架通过上顶撑与活动立杆连接,上托架悬置于下托架的上方;
获取钢筋笼的两层钢筋网片的间距和搭接长度,基于下托架在平放的钢筋笼主笼上绑扎下层钢筋网片,调节活动立杆和上托架,使上托架与下托架的间距符合两层钢筋网片间距要求,基于上托架在主笼上绑扎上层钢筋,完成钢筋网片绑扎工序。
8.如权利要求1所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述步骤S3中,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整的方法包括:钢筋笼制作完成后,吊装前先根据钢筋笼的吊点分布,在钢筋笼上布置多个监测断面,钢筋笼在地面处于平直状态时,利用全站仪测量每个监测断面的初始坐标;双吊机配合将钢筋笼从平直状态抬升为竖直状态,在抬升过程中,全站仪对设定角度下的监测断面的坐标进行测量,根据测量坐标与初始坐标得到吊装变形量,将吊装变形量与设定变形量进行比对,若吊装变形量≤设定变形量,证明钢筋笼加工质量和加固措施是可靠的,若吊装变形量>设定变形量,则需要对钢筋笼进行加固。
9.如权利要求1或8所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:所述步骤S3中,吊装下放过程中对钢筋笼的线形进行控制调整的方法包括:在钢筋笼下放前,在二期槽的导墙上按照钢筋笼的结构尺寸刻画主笼轮廓边线和钢筋网片轮廓边线,按照轮廓边线吊装钢筋笼进入二期槽槽口,缓慢下放钢筋笼并实时监测钢筋笼的垂直度和倾角,根据钢筋笼下放的垂直度和倾角分析下放过程中钢筋网片与箱式接头排插钢筋之间的搭接长度及搭接间距,计算得到钢筋笼下放所需的水平偏位及下放垂直度值,按照得到的水平偏位及下放垂直度值调节主吊吊装参数,对钢筋笼下放线形进行控制。
10.如权利要求1或8所述的一种地连墙用钢筋笼匹配制造及高精度安装施工方法,其特征在于:钢筋笼下放到位后,利用钢筋笼上的倾角仪获取钢筋笼安装完成后的三维姿态;在钢筋笼上预留测斜管,在二期槽混凝土浇筑完成后,向测斜管内下放测斜仪,通过测斜仪测量不同深度下钢筋笼水平方向向X向和Y向偏位的情况,根据安装完成时的三维姿态和混凝土浇筑完成后的偏位情况验证钢筋网片与箱式接头排插钢筋之间的间距和搭接长度是否满足设计要求,对钢筋笼的水下姿态进行测量验证。
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