大跨度钢结构屋盖液压提升系统施工

大跨度钢结构屋盖液压提升系统施工

朱益安(上海建工集团海外事业部)

概要：

液压提升系统对大跨度钢结构进行安装，液压提升系统的施工时间比较短,机动性能比较强.同时由于钢结构在地面整体拼装,对整体质量也更容易得到保证.

关键字：大跨度、液压提升系统

一．工程概况

本项目由二个大跨度的钢结构屋盖，其中西看台的钢结构主拱水平跨度达到320米，东看台为270米，是目前国际最大跨度钢结构屋盖之一，施工难度比较高.

二．施工方案选择

本工程采用由于罩棚主钢拱及边环梁结构在地面整体拼装；便于使用机械化焊接作业，从而使焊接质量和装配精度及检测精度上更容易得到保证；吊装过程的安全性有充分的保障，将高空作业量降至最少，加之液压整体提升作业绝对时间较短，能够有效保证结构的安装工期，同时液压同步提升设备设施体积、重量较小，机动能力强，倒运和安装方便，所有拟将结构在地面拼装，利用超大型液压同步提升技术，将结构一次性同步提升到位。

如图所示

三．液压提升系统施工及质量控制

1 主要设备选取

液压提升系统主要由液压提升器、泵源系统、传感检测及计算机同步控制系统组成。配合本工程，主要使用如下关键技术和设备：

1.1液压提升器

液压提升器是穿芯式千斤顶结构，经建模计算，对于西看台罩棚主钢拱提升需要的垂直提升力为497吨；而整体提升边环梁所需的垂直提升力为380吨（东看台罩棚主钢拱各提升力均小于西罩棚）。据此，本工程中每侧罩棚主钢拱中间段在整体提升过程中，共采用4台TJJ-2000型液压提升器作为主提升设备，总提升力为800吨；边环梁在整体提升过程中，共采用1台TJJ-2000及8台TJJ-600型液压提升器作为主提升设备，总提升力为680吨。

提升设备按照单侧罩棚（边环梁）提升完毕后再提升另一侧需要的数量来配置。需要的TJJ-2000型液压提升器5台；TJJ-600型液压提升器8台。

液压提升器应使用3块压板与提升梁

1.2 泵源系统

液压泵源系统为提升器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。在不同的工程使用中，由于吊点的布置和提升器安排都不尽相同，为了提高液压提升设备的通用性和可靠性，泵源液压系统的设计采用了模块化结构。根据提升重物吊点的布置以及提升器数量

和泵源流量，可进行多个模块的组合，每一套模块以一套泵源系统为核心，可独立控制一组液压提升器，同时可用比例阀块箱进行多吊点扩展，以满足实际提升工程的需要。本方案中共配置3台TJD-30型液压泵源系统。

1.3 同步控制系统

液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。同步控制系统由动力控制系统、功率驱动系统、计算机控制系统等组成。主要完成以下两个控制功能：

集群提升器作业时的动作协调控制。无论是提升器主油缸，还是上、下锚具油缸，在提升工作中都必须在计算机的控制下协调动作，为同步提升创造条件。

各点之间的同步控制是通过调节平衡阀的流量来控制提升器的运行速度，保持被提升构件的各点同步运行，以保持其空中姿态。

操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。

1.4 承重钢绞线

钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线。

根据液压提升器的配置，选取直径为15.24毫米，破断力为26吨的钢绞线， TJJ-2000型液压提升器内穿18根钢绞线；每台TJJ-600型液压提升器内穿7根钢绞线。考虑最大工况，及主钢拱提升时的长度（70m）及边环梁提升时的数量（74根），共需70m×74根（6吨）。

2 主要技术原理

2.1 液压同步提升

“液压同步提升技术”采用穿芯式结构液压提升器作为提升机具，以柔性钢绞线作为提升承重索具。有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。液压提升过程见如下框所示，一个流程为液压提升器一个行程。当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则一步步向前移动。

第1步：上锚紧，夹紧钢绞线；第2步：提升器提升重物；

第3步：下锚紧，夹紧钢绞线；第4步：主油缸微缩，上锚片脱开；

第5步：上锚缸上升，上锚全松；第6步：主油缸缩回原

位。

液压提升器工作示意图

系统的速度取决于泵源系统的流量、锚具切换和其他辅助工作所占用的时间。在本方案中，每台液压泵源的主泵流量为2×36升/分钟。本工程中，考虑最大工况，每台泵源系统驱动2台TJJ-2000型液压提升器，正式提升速度约为8米/小时。

2.2 计算机同步控制

液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。

3、质量控制

3.1液压系统同步控制

3.1.1提升同步控制策略

为确保罩棚主钢拱、边环梁结构及门式塔架在提升过程的安全，根据提升吊点的布置，拟采用“吊点油压均衡，结构姿态调整，位移同步控制，分级卸载就位”的同步提升和卸载就位控制策略。控制系统根据上述控制策略和特定算法实现对罩棚主钢拱及边环梁的提升姿态控制和荷载控制。在提升过程中，从保证结构吊装安全角度来看，应满足以下要求：

(1)保证各个吊点受载均匀；

(2)保证提升结构的空中稳定，也即要求各个吊点在提升过程中能够保持同步。

3.1.2同步控制原理