同济大学钢结构滑移施工方案.doc

。1 方案整体思路- 3 -2 液压同步顶推滑移关键技术及设备- 3 -2.1 关键技术和设备- 3 -2.2 液压同步顶推滑移原理- 3 -2.3 液压同步顶推滑移技术特点- 5 -2.4 滑移速度和加速度- 5 -2.4.1 滑移速度- 5 -2.4.2 滑移加速度- 5 -2.5 液压顶推器- 5 -2.6 液压泵源系统- 6 -2.7 计算机同步控制及传感检测系统- 6 -3、液压顶推滑移系统与传统液压滑移系统的比较- 7 -4 液压顶推系统配置- 8 -4.1 总体配置原则- 8 -4.2 液压顶推器的选择- 8 -4.3 泵源系统- 8 -4.4 控制系统- 9 -5 滑移临时措施设计- 9 -5.1滑移临时措施设计- 9 -5.2 柱脚滑移轨道设计- 10 -5.3 防卡轨措施- 11 -5.4 顶推点型式- 11 -6临时措施安装注意事项- 12 -6.1 滑道安装要求- 12 -6.2 滑道侧挡板的安装要求- 12 -7 液压系统同步控制- 13 -7.1 总体控制原则- 13 -7.2 滑移同步控制策略- 13 -8 液压顶推滑移系统调试- 13 -8.1 调试前的检查工作- 13 -8.2 系统调试- 14 -8.3 分级加载试滑移- 14 -8.4 滑移过程控制要点- 14 -9施工组织体系- 15 -10 主要液压系统设备- 15 -11 滑移施工用电- 15 -12 应急预案- 16 -12.1 现场设备故障应急预案- 16 -12.1.1 液压顶推器故障- 16 -12.1.2 泵站故障- 16 -12.1.3 油管损坏- 16 -12.1.4 控制系统故障- 17 -12.2 意外事故应急预案- 17 -12.3 防雨和防风应急预案- 17 -13安全、文明施工- 17 -可编辑修改-1 方案整体思路根据本工程的施工方案：屋面结构划分为24个滑移单元后分3组累积滑移，3个滑移组分别为第19单元（共计10个滑移单元）、第1019单元（共计10个滑移单元）、第2024单元（共计5个滑移单元）。安装以上施工方案，屋面滑移设置2条轨道，分别在6轴和11轴上，根据滑移单元的大小在相应的轨道上设置液压顶推器。2 液压同步顶推滑移关键技术及设备2.1 关键技术和设备本工程中采用液压顶推滑移的施工工艺，所选用步进式液压顶推器，是一种通过后部顶紧，主液压缸产生顶推反力，从而实现与之连接的被推移结构向前平移的专用设备。此设备的反力结构利用滑道设置，省去了反力点的加固问题。液压顶推器与被推移结构通过销轴连接，传力途径非常直接，启动过程中无延时，动作精确度好。由于其反力点为步进顶紧式接触，不会在滑移过程中产生相对滑动，所以同步控制效果更好。步进式的工作过程，使得同步误差在每个行程完成后自然消除，无累积误差，同步精度很高。液压顶推同步滑移主要设备如下： YS-PJ-50型液压顶推器； YS-PP-60型液压泵源系统； YS-CS-01型计算机控制系统。2.2 液压同步顶推滑移原理“液压同步顶推滑移技术”采用液压顶推器作为滑移驱动设备。液压顶推器采用组合式设计，后部以顶紧装置与滑道连接，前部通过销轴及连接耳板与被推移结构连接，中间利用主液压缸产生驱动顶推力。液压顶推器的顶紧装置具有单向锁定功能。当主液压缸伸出时，顶紧装置工作，自动顶紧滑道侧面；主液压缸缩回时，顶紧装置不工作，与主液压缸同方向移动。液压顶推器工作流程示意图如下表1。表1、液压同步顶推器工作流程表第一步：液压顶推器顶紧装置安装在滑道上，靠紧侧向挡板；主液压缸缸筒耳板通过销轴与被推移结构连接；液压顶推器主液压缸伸缸，推动被推移结构向前滑移。第二步：液压顶推器主液压缸连续伸缸一个行程，顶推被推移结构向前滑移一端距离（一个步距）。第三步：一个行程伸缸完毕，被推移结构不动；液压顶推器主液压缸缩缸，使顶紧装置与滑道挡板松开，并跟随主液压缸向前移动。第四步：主液压缸一个行程缩缸完毕，拖动顶紧装置向前移动一个步距，一个行程的顶推滑移完成，从步序1开始执行下一行程的步序。2.3 液压同步顶推滑移技术特点本工程中高架候车通廊结构采用液压同步滑移施工技术，具有以下的优点： 采用“液压同步顶推滑移施工技术”施工大跨度钢结构，技术成熟，有大量类似工程成功经验可供借鉴，安装过程的安全性有保证； 滑移过程中采用计算机同步控制，液压系统传动加速度极小、且可控，能够有效保证整个安装过程的稳定性和安全性； 液压同步顶推设备、设施体积和重量较小，机动能力强，倒运和安装方便； 滑移顶推、反力点等与其他临时结构合并设置，加之液压同步滑移动荷载极小的优点，可使滑移临时设施用量降至最小。2.4 滑移速度和加速度2.4.1 滑移速度液压顶推滑移系统设备的水平牵引速度取决于液压泵源系统的配置及单台液压顶推器所分配的流量、其他辅助工作所占用的时间。在本工程中，液压顶推水平滑移最大速度约15米/小时。2.4.2 滑移加速度液压同步顶推滑移作业过程中各点速度保持匀速、同步。在启动和制动时，其加速度取决于液压泵源系统流量及液压顶推器的工作压力，加速度极小，以至于可以忽略不计。这为滑移过程中屋面钢结构、下部支承结构以及所有临时措施的安全性增加了保证度。2.5 液压顶推器本工程中拟采用YS-PJ-50型液压顶推器，液压顶推器如图1所示。图1、YS-PJ-50型液压顶推器2.6 液压泵源系统液压泵源系统为液压顶推器提供动力，并通过就地控制器对多台或单台液压顶推器进行控制和调整，执行液压同步顶推滑移计算机控制系统的指令并反馈数据。液压泵源系统如图2所示。图2、YS-PP-60型液压泵源系统2.7 计算机同步控制及传感检测系统液压同步顶推滑移施工技术采用传感监测和计算机集中控制，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。本公司拟用于本工程的液压同步顶推滑移系统设备采用CAN总线控制、以及从主控制器到液压顶推器的三级控制，实现了对系统中每一个液压顶推器的独立实时监控和调整，从而使得液压同步滑移过程的同步控制精度更高，更加及时、可控和安全。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顶推过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。通过计算机人机界面的操作，可以实现自动控制、顺控（单行程动作）、手动控制以及单台顶推器的点动操作，从而达到钢结构整体滑移安装工艺中所需要的同步滑移、安装就位调整、单点毫米级微调等特殊要求。图3、液压同步滑移计算机控制系统人机界面3、液压顶推滑移系统与传统液压滑移系统的比较传统的液压滑移系统滑移设备采用的是液压牵引器和液压爬行器，液压牵引器目前已经很少采用，液压爬行器则主要是利用爬行器楔形夹块与轨道咬合产生的摩擦反力实现滑移施工，而液压顶推滑移系统利用顶推器与滑道挡板的反力实现滑移施工，液压顶推滑移系统与传统滑移系统的对比见表2。表2、液压顶推滑移与传统滑移系统的对比对比项目液压顶推滑移系统传统滑移系统顶推设备液压顶推器液压爬行器顶推原理在轨道上按照设计要求焊接滑移挡板，利用顶推器后部的顶推支座与滑道挡板的反力实现滑移施工。滑移反力与实际所需的顶推力相一致。液压爬行器的楔形夹块具有单向自锁作用，工作时利用爬行器楔形自锁装置内部的锯齿与轨道的咬合产生的摩擦力的反力实现滑移施工。滑移反力与该摩擦力的大小一致。反力控制液压顶推器滑移的反力主要取决于滑移挡板的牢固程度以及顶推器后部的顶推支座与滑移挡块接触面的顶紧程度。施工现场可比较容易的通过对滑移挡块的焊接质量和安装形式对以上影响因素进行控制，比较容易实现。液压爬行器滑移的反力主要与摩擦力的大小有关，施工现场作业条件复杂，影响摩擦力的主要因素较多，包括摩擦面的粗糙程度、夹轨器锯齿与轨道的咬合程度、夹轨器及轨道的清洁程度（油污、水迹、锈迹等）以及施工天气状况（雨雪天）等，因此，液压滑移的反力控制难度相对较大。同步控制液压推进器与被推移结构通过销轴连接，传力途径非常直接，启动过程中无延时，动作精确度好，反力点为步进顶紧式接触，不会在滑移过程中产生相对滑动，所以同步控制效果更好。滑移时，由于反力受到摩擦面状况的影响，容易出现楔形夹块与轨道打滑现象，使得各个顶推点的动作以及行程不一致，同步性相对较差。精度控制由于其步进式的工作过程，使得同步误差在每个行程完成后自然消除，无累积误差，同步精度很高，可达到毫米级的控制。每个行程的误差无法直观的反应在同步控制系统中，累计误差较大，控制精度低。临时措施滑移轨道主要采用槽钢、也可直接设置在滑移梁（钢梁）上，措施量相对较小。滑移轨道主要采用钢轨，措施量相对较大。安装要求滑移轨道的安装要求相对较高，尤其是滑移挡块的安装精度，通过现场测量控制或滑道预制可较容易的实现。需对轨道的平直度、表面光洁度、接口高差等进行控制，安装要求较低。4 液压顶推系统配置4.1 总体配置原则 满足屋面钢结构累积滑移驱动力的要求，尽量使每台液压顶推器受载均匀； 尽量保证每台液压泵站驱动的液压顶推器数量相等，提高液压泵源系统利用率； 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。4.2 液压顶推器的选择在滑移过程中，顶推器所施加的推力和所有滑靴和滑轨间的摩擦力F达到平衡。摩擦力F=滑靴在结构自重作用下竖向反力1.051.20.15 (滑靴与滑轨之间的摩擦系数为0.130.15，偏安全考虑取摩擦系数为0.15， 1.2为摩擦力的不均匀系数，1.05为动荷载系数)。本工程中滑移最大重量约为484t，则滑移所需的最大顶推力为：F=4841.051.20.15=93t。根据以上计算，本工程中每组滑移单元设置2台YS-PJ-50型液压顶推器，在每条轨道上平均布置。单台YS-PJ-50型液压顶推器的额定顶推驱动力为200t，则总顶推力为200t93t,能够满足滑移施工的要求。4.3 泵源系统液压泵源系统为液压顶推器提供液压动力，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，由于吊点的布置和液压顶推器的配置都不尽相同，为了提高液压滑移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。根据滑移重物吊点的布置以及液压顶推器数量和液压泵源流量，可进行多个模块的组合，每一套模块以一套液压泵源系统为核心，可独立控制一组液压顶推器，同时可用比例阀块箱进行多吊点扩展，以满足各种类型滑移工程的实际需要。本工程中，拟配置1台YS-PP-60型液压泵源系统4.4 控制系统本工程中配置一套YS-CS-01型计算机同步控制及传感检测系统。5 滑移临时措施设计5.1滑移临时措施设计本工程在支座位置设置液压顶推器，在桁架支座底部设置临时滑移底座，滑移底座高度与桁架正式支座高度相同，待桁架滑移到位后，将临时滑移底座拆除，再将正式支座安装到位。顶推滑移节点如图4所示。图4、支座顶推滑移节点示意图5.2 柱脚滑移轨道设计滑移轨道结构在屋面钢结构滑移过程中，起到承重、导向和横向限制支座水平位移的作用。滑移轨道中心线应尽量与桁架支座中心线重合，以减小滑移过程中桁架支座因受到偏心力而产生不利影响。滑移轨道选用16a热轧槽钢，材质为Q235B，利用滑移轨道的侧挡板与预埋件固定。轨道的侧挡板采用规格为-2040150mm的钢板，在滑移轨道两侧对称设置，间距为500mm，起到对槽钢翼缘加固、以及抵抗滑移支座处可能侧向推力的作用。滑道侧挡板如图5所示。因本工程中预埋件布置间距为1000mm，故轨道侧挡板的连接方式分两种情况，具体见图6、图7所示。侧挡板与槽钢轨道及预埋件连接采用焊接连接，单块侧挡板所承受的顶推反力为5004=125kN。焊缝设计高度hf=10mm时，焊缝设计强度：N=0.7hflw=1600.710150-210=150kN125kN满足设计要求。图5、滑道侧挡板平面布置图图6、预埋件处滑道及侧挡板连接示意图图7、无预埋件处滑道及侧挡板连接示意图5.3 防卡轨措施水平滑移过程中，应严格防止出现“卡轨”和“啃轨”现象的发生。在滑道和滑移支座设计时，应充分考虑预防措施。将滑移支座前端（滑移方向）设计为“雪橇”式，并将其两侧制作成带一定弧度的型式。通过以上设计，可以有效防止滑移支座与两侧滑道侧壁顶死“卡轨”，以及滑移支座因滑道不平整卡住“啃轨”的情况出现。滑块采用规格为-70*100*380的钢垫块。钢滑块的具体尺寸如图8所示。图8、钢滑块示意图另外，滑道安装的顺直度、滑道中心距的控制等都是防止“卡轨”和“啃轨”现象发生的关键。现场施工过程中应严格进行工序检查。5.4 顶推点型式液压顶推器前端通过销轴与被推移构件上的耳板进行连接固定，用以传递水平滑移顶推力。连接耳板厚度为20mm，材质Q345B。连接耳板详图见图9所示。图9、顶推点连接耳板设置本工程中，连接耳板预装在滑移支座底部附近，每个顶推点设置两块连接耳板，连接耳板分别与桁架支座和临时滑移支座焊接连接，焊缝高度为8mm，如图10所示。图10、顶推点连接耳板设置6临时措施安装注意事项6.1 滑道安装要求本工程中单条滑道的长度为5m，为保证滑道内表面的水平度，减少滑移过程中的阻碍、降低滑动摩擦系数，滑道在铺设时，应做到： 滑道槽钢在安装时，其下表面与预埋件及滑移梁上表面间的间隙应尽量用薄钢板垫实。 滑道中线与滑移大梁中心线偏移度控制在3mm以内。 滑道两端标高偏差控制在2mm以内。 滑道槽钢在滑移之前应涂抹黄油润滑。6.2 滑道侧挡板的安装要求滑道侧挡板起着直接抵抗顶推反力及滑移精度控制的作用，因此在安装过程中应注意以下几个方面： 为保证滑道侧挡板与顶推支座之间有足够的接触面，滑道侧挡板的设置形式应严格按照图纸设计形式安装； 滑道侧挡板与滑道、滑移梁的焊缝高度应满足设计要求，以满足抵抗顶推反力的使用要求； 所有滑道上的侧挡板的起始安装位置应在同一轴线位置处，并在每条轴线位置处重新设置起始点，以减小累积误差，满足滑移同步性的要求； 同一滑道两侧的侧挡板安装误差应小于1mm，相邻滑道侧挡板的间距误差应小于3mm； 侧挡板前方（滑移前进方向）严禁焊接。7 液压系统同步控制7.1 总体控制原则 满足屋面钢结构各顶推点理论滑移反力的要求，尽量使每台液压顶推器受载均匀； 尽量保证每台液压泵源系统驱动的液压设备数量相等，油管长度一致，减小延迟效应； 在总体控制时，要认真考虑液压同步滑移系统的安全性和可靠性，降低工程风险。7.2 滑移同步控制策略控制系统根据一定的控制策略和算法实现对屋面钢结构整体滑移的同步控制和荷载控制。在滑移过程中，从保证结构安全角度来看，应满足以下要求： 应尽量保证各个滑移顶推点的液压滑移设备配置系数基本一致； 应保证滑移结构的稳定，以便滑移单元结构能正确就位，也即要求各个顶推点滑移过程中能够保持一定的同步性。根据以上要求，制定如下的控制策略：将每次滑移集群的4台液压顶推器中的一台（主令点）的滑移速度和行程位移值设定为标准值，作为同步控制策略中速度和位移的基准。在计算机的控制下，其余3台液压顶推器分别以各自的位移量来跟踪比对主令点，根据两点间位移量之差L进行动态调整，保证各顶推点在滑移过程中始终保持同步。通过两点确定一条直线的理，保证屋面钢结构分组在整个滑移过程中的同步性和稳定性。8 液压顶推滑移系统调试8.1 调试前的检查工作（1）顶推点及从动滑移点的临时措施结构状态检查；（2）屋面钢结构加固检查；（3）滑道内杂物是否清楚、黄油是否涂抹；（4）对滑移过程可能产生影响的障碍物检查、清除。8.2 系统调试液压顶推滑移系统安装完成后，按下列步骤进行调试： 检查液压泵站上所有阀或油管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态。 检查液压泵站控制柜与液压顶推器之间电源线、通讯电缆的连接是否正确。 检查液压泵站与液压顶推器主油缸之间的油管连接是否正确。 系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确。 在液压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，截止阀编号和液压顶推器编号是否对应。 检查行程传感器，使就地控制盒中相应的信号灯发讯。 滑移前检查：启动液压泵站，调节一定的压力，伸缩液压顶推器主油缸：检查A腔、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。8.3 分级加载试滑移待液压顶推系统设备检测无误后开始试滑移。经计算，确定液压顶推器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。开始试滑移时，液压顶推器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，95%，100%。屋面钢结构滑移单元刚开始有移动时暂停顶推作业，保持液压顶推设备系统压力。对液压顶推器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能开始正式顶推滑移。8.4 滑移过程控制要点（1）在一切准备工作做完之后，且经过系统的、全面的检查无误后，现场滑移作业总指挥检查并发令后，才能进行正式进行滑移作业。（2）在液压滑移过程中，注意观测设备系统的压力、荷载变化情况等，并认真做好记录工作。（3）在滑移过程中，测量人员应通过钢卷尺配合测量各牵引点位移的准确数值，以辅助监控滑移单元滑移过程的同步性。（4）滑移过程中应密切注意滑道、液压顶推器、液压泵源系统、计算机控制系统、传感检测系统等的工作状态。（5）现场无线对讲机在使用前，必须向工程指挥部申报，明确回复后方可作用。通讯工具专人保管，确保信号畅通。9施工组织体系液压滑移专业现场组织体系如图11所示：图11、现场施工组织体系图10 主要液压系统设备本工程中液压同步滑移施工的主要设备见表4。表4 主要液压滑移设备表序号名 称规 格型 号设备单重数 量1液压泵源系统65KWYS-PP-602.5t1台2液压顶推器50tYS-PJ-500.5t4台3高压油管31.5MPa标准油管箱28箱4计算机控制系统32通道YS-CS-011套5传感器锚具、行程、油压6套6对讲机摩托罗拉3台11 滑移施工用电本工程中，计划在每组屋面钢结构滑移时，设置1台YS-PP-60型液压泵源系统，需要65kW电容量，滑移过程中需要安装单位将相应的二级电源配电箱提供到液压泵源系统附近45米范围内，配电箱电源线的配置不小于25mm2的单根五芯电缆线。现场滑移电源应尽量从总盘箱拉设专用线路，以确保滑移作业过程中以上专用电源的不间断供电。12 应急预案12.1 现场设备故障应急预案12.1.1 液压顶推器故障本工程滑移过程中主要存在液压顶推器漏油的故障，出现故障后的具体应急措施如下：（1）立即关闭所有阀门，切断油路，暂停滑移；（2）专业人员对漏油顶推器的漏油位置进行全面检查；（3）根据检查结果采取更换垫圈、阀门等配件；（4）必要时更换油缸等主体结构；（5）检修完成后，恢复系统，进行系统调试；（6）调试完成后，继续滑移。12.1.2 泵站故障泵站作为滑移系统的动力源，由液压泵和电气系统两部分组成，主要故障表现为停止工作、漏油以及电机出现故障后的应急措施如下：（1）当泵站停止工作时，检查电源是否正常；（2）检查泵站各个阀门的开闭情况，确保全部阀门处于开启状态；（3）检查智能控制器是否正常；（4）泵站出现漏油时，关闭所有阀门，停止滑移；（5）迅速检查确认漏油的部位；（6）更换漏油部位的垫圈；（7）电机出现故障时，专业人员立即检查电机的电源是否正常；（8）检查电机的线路是否正常；（9）故障排除后，恢复系统，进行系统调试；（10）调试完成后，继续滑移12.1.3 油管损坏油管的损坏主要包括运输过程中的损坏和滑移过程中损坏，具体应急措施如下：（1）油管运输到现场后，立即检查油管有无破损、接头位置是否完好，发现问题后，立即与车间联系更换；（2）滑移过程中油管爆裂时，立即关闭爆裂油管的阀门；（3）关闭所有阀门，暂停滑移；（4）更换爆裂位置的油管，并确认连接正常；（5）检查其它位置油管的连接部位是否可靠；（6）故障排除后，恢复系统，进行系统调试；（7）调试完成后，继续滑移。12.1.4 控制系统故障滑移使用的电气系统稳定性高，出现故障现场即可维修，具体应急措施如下：（1）关闭所有阀门，停止滑移作业；（2）无法自动关闭阀门时，立即采取手动方式停止；（3）检测电气系统；（4）对于一般故障，可进行简单维修即可排除；（5）无法维修时时，更换控制系统相应组件；（6）故障排除后，恢复系统，进行系统调试；（7）调试完成后，继续滑移。12.2 意外事故应急预案施工人员熟悉施工程序的同时，技术交底、安全检查和必要的安全设施也是相当重要的。焊接、切割施工部位放置防火设施，对施工人员教授必备的紧急救护措施。如遇紧急事故及时报警，并通报业主进行紧急处理。12.3 防雨和防风应急预案从设备安装施工开始，应及时获取天气消息，要对施工现场天气状况做详细的了解。在构件滑移前夕，要和当地气象部门保持联系，最早获得最近至少十天内的天气状况，若滑移施工周期内有强风，提前做好防范工作，做好设备、构件必要的固定保护。13安全、文明施工必须坚决落实公司“安全第一，预防为主”的方针，全面实行“预控管理”，从思想上重视，行动上支持，控制和减少伤亡事故发生。13.1 要在职工中树立安全生产第一的思想，认识到安全生产文明施工的重要性；13.2 所有施工人员要对施工方案及工艺进行了解、熟悉，在施工前必须逐级进行安全技术交底，交底内容针对性强，并做好记录，明确安全责任，班后总结；