省级工法申报书1

推广应用前景本工法施工简单，吊装安全可靠，施工成本低，施工工期短。可适用于1001000M3倒锥壳水塔水箱吊装以及大型构件的吊装工程。主要技术文件目录一、前言二、工法特点三、适用范围四、工艺原理五、工艺流程及操作要点六、材料与设备七、质量控制八、安全措施九、环保措施十、效益分析十一、应用实例预应力钢绞线提升大型构筑物、设备施工工法研究与应用一、工程概况该项目在石家庄市平山县南甸镇的二期、三期高炉事故水塔工程进行实施，已竣工，运行效果良好。二、使用部位及前提倒锥壳水塔具有结构紧凑、造型美观等优点，在全国范围内被广泛采用。目前常用的标准水塔为100500M3。随着我国生产力的发展，钢铁冶金行业技术的不断提高，现在高炉容量在不断增大，为了保证高炉等设备在在特殊停电情况下的工业用水，需要配置40M高1000M3倒锥壳水塔，为其提供事故用水。1000M3属于非标准型水塔，直径大，高度40M，水箱重量达到350T，水箱提升难度较大，危险系数高。因此如何选择确定水箱的提升方案成为整个水塔施工的关键，采用预应力钢绞线提升操作简单，吊装安全可靠，而且施工成本低，吊装效率高，节省工期。采用钢绞线吊装水塔水箱，筒身和水箱先行预制，筒顶安装钢制提升架，提升水箱以筒身为支座，钢制提升架由斜支撑柱、上钢梁、下钢梁、联系杆件等组成，上、下钢梁间安放液压千斤顶，并在上、下钢梁上面安放预应力单孔锚具，钢绞线穿过上下锚具。千斤顶顶起上钢梁，上锚具自动将钢绞线锁紧，随上钢梁向上运动；下锚具夹片受钢绞线向上的摩擦力，夹片自动打开，水箱被提起上升。当千斤顶回程时，下锚具自动将钢绞线锁住。上钢梁靠回落带动上锚具，上锚具靠钢绞线的推力自动打开，钢绞线自上锚具孔中退出，操作千斤顶不断往复运动，上下锚具不断交替打开、锁紧，使钢绞线带动水箱持续上升，直到完成全部提升吊装。三、主要特点采用钢绞线，利用筒身做支点吊装，水箱在地面预制，保证水箱施工质量，减少高空作业。钢绞线吊装倒锥壳水箱，施工简单，吊装安全平稳，节省施工成本，缩短工期。四、工艺流程及操作要点41工艺流程安装提升平台上的斜牛腿、下钢梁、上钢梁上下钢梁之间安放千斤顶穿钢绞线并随即用夹片锁紧钢绞线，拉紧钢绞线固定水箱下锚具安下、上钢梁锚具安装电动油泵、分油器及千斤顶油路接通电源并关闭分油器针形阀液压油泵试工作，检查油泵是否正常油泵正式工作、千斤顶进油，千斤顶活塞顶升锚具带动水箱上升行程结束，油泵回油，千斤顶活塞下降，下锚具同时锁紧钢绞线千斤顶上锚具松开，并随之下降重复提升过程直至水箱到设计标高安装临时刚托架水箱下支承环梁浇筑混凝土并达设计强度在水箱下环梁上端切断钢绞线，卸下千斤顶及上锚具、油泵及提升钢架。42吊装机具选择421提升架的设计和安装根据支筒顶端12根支撑柱位置，将提升架设置为12边形，见下图。安装流程1、支筒上环梁浇筑时环向均布预埋12块钢板，斜支撑柱焊接在预埋钢板上，斜支撑上端中心与水箱下环梁中心垂直。2、斜支撑顶端焊接下钢梁垫板，在垫板上焊接12边形下钢梁，钢梁选用22号槽钢，采用槽钢截面为，间距为3CM。3、下钢梁接头处焊接接头盖板即千斤顶垫板。下钢梁焊接完成后，在下钢梁与上人井预埋钢板间焊接拉接工字钢连杆。然后在连杆上用木板铺设操作平台。4、上钢梁其做法同下钢梁，上钢梁焊接完毕，将千斤顶安放于上下钢梁之间，在上下钢梁间焊接U形防侧移槽钢架，防止偏移。图41提升架俯视图图42提升架前视图图43提升架轴测示意图图44提升架单柱示意图提升架安装前，应在地面上试拼装，检测合格后，再分件运至筒顶正式安装。安装顺序为斜拉支撑杆件下钢梁及径向联系杆件上钢梁及导向架吊起上钢梁固定安装千斤顶放下上钢梁落在千斤顶上面。水箱提升钢架计算书见附件1422钢绞线选用钢绞线选用预应力钢绞线1X71781860MPA，钢绞线使用根数NKN/AR，式中K为吊装安全系数，不小于3；N为水柜总重（包括施工荷载等）本工程水箱重量为350T即3500KN；A为一根钢绞线的有效面积（MM2）取A191MM2；R为钢绞线钢丝强度级别为1860MPA。N335001000/186019129根。根据本水塔实际情况及安全系数，预应力钢绞1X71781860MPA选用36根。安装钢绞线时，按所需长度将钢绞线切割成段，两端进行锚头工序处理后，将钢绞线从水柜下环梁预埋套管中穿过，穿过锚具，将钢绞线挂住。钢绞线安装完毕，即可开始安装油泵及导线。安装完毕的各条钢绞线松紧不一，应力相差很大，必须进行调整，使其应力趋于均衡。调整方法是将锚具套在伸出锚头的钢绞线上，专人用杠杆顺序撬紧，反复调整直到各线松紧一致为止。可用应力检测仪检查，也可用手直接拉摇钢绞线，以手感判定各线的松紧程度和受力情况。423水箱下环梁锚具采用KM221860型锚具。424千斤顶选择水柜提升时千斤顶你选用12个额定起重量为100T行程为200MM,PKN/NF，式中N为水柜总重，包括施工荷载等；F为一个千斤顶的额定起重量,N为拟选用千斤顶个数。通过计算确定千斤顶数量（安全系数3）。P3350/10012875T,满足起重要求425电动油泵选择选用液压油泵GBY63MPA两台，经过一拖六千斤顶给每台千斤顶供油，油泵压力为额定63MPA。426、操作控制1水箱提升前应完成的工作筒身、水箱混凝土强度等符合设计要求。11筒身提升钢架上下钢梁其位置与水箱下梁预埋32钢管相对应，钢梁间隙、预埋钢管孔应在同一中心垂线上。12平台四周焊接钢栏杆，筒身内设爬梯，平台中间满铺不小于30MM厚的木板。13下钢梁就近千斤顶位置处制作刻度标杆，以便提升时随时观察水箱的水平度。2构造要求21水箱下环梁吊点构造在预制水箱时，水箱下环梁底边预埋一圈厚12MM钢板，使水箱吊点在提升时受力均匀，将36根32钢管沿环向均匀穿过并焊接在预埋钢板上，钢管下口与钢板下表面平齐，将其浇筑在水箱下环梁中，水箱提升时将钢绞线穿过钢管并用锚具锁紧，22水箱下环梁吊点锚垫板构造吊点和钢绞线总根数确定后，选用KM221860锚具，该锚具用于预应力结构时由锚垫板和锚板配套；水箱预制时应将水箱放在事先用砼浇筑而成的12个高300MM混凝土支墩上，为提升时穿钢绞线固定锚具提供方便。22水塔提升钢架的构造要求提升钢架比水箱设计固定位置高2200MM,上下钢梁内切圆直径应与水箱下环梁直径相等。3操作注意事项31提升钢架须注意接触面严密，高低不平处须用用垫铁垫平并将其可靠焊接。32钢绞线应用砂轮切割机切断，拆除钢绞线时可用气割割断，割断后，需将端头处用细铁丝绑紧。33水箱下环梁的吊点锚具锁紧前，每根钢绞线应基本拉紧到同一程度，夹片完全夹紧。34提升钢架上液压系统安装完毕后应进行试运转，先充油排气，然后加压至20N/MM2，每次持压5MIN，重复3次后检查各密封处是否渗漏，待各部工作正常后接通千斤通。35提升时发现千斤顶不同步或钢绞线有松动时应及时调整进油量控制千斤顶升差。36第一次提升时，以水箱离支点200MM时停止24H，以观察此阶段是否有异常现象。37提升过程中，须随时察看水箱的水平度，发现不平随即调平。提升结束后应检查各锚固牢靠，如有问题应及时锚紧。并用木楔把水箱下环梁与筒身之间空隙楔紧，水箱下环梁用钢支撑固定。38为使2台油泵同步工作，每个千斤顶旁固定一根标尺，在千斤顶活塞顶上设一指针对准标尺。活塞向上顶升时指针随时指出提升高度，根指针高差相差达10MM时，应随时调节千斤顶进油量，以控制千斤顶行走速度。4、材料与设备41材料控制严把材料质量关，对提升架所用槽钢、钢板以及钢绞线锚具严格检验，不合格材料杜绝使用。42水箱提升材料设备表名称规格型号数量备注千斤顶BM100TX20018台其中备用6台电动油泵GBY63MPA2台锚具KM221860158只其中筒身提升平台上下钢梁72只，水箱下环梁处36只，其余备用50只钢绞线17836根585米/根卷扬机3T1台主要用于提升和拆除作业时物件垂直运输塔顶提升钢梁自制1套采用22槽钢，20钢板焊成提升钢架五、施工技术要求51所有钢结构部分（包括提升架、吊环等）的焊接必须由具有焊接合格证的焊工焊接，并应由检查员签字方可投入使用；52各部检查确认无问题后，以1MPA的油压将松驰的钢绞线抽紧，然后进行加压提升，上升到200MM时停止，再次详细检查，24小时后，在确保无误的情况下方可继续升；53水箱提升时应尽量减小千斤顶回油所产生的冲击荷载；如果发现水箱偏斜，应在提升过程中，通过调整针形阀，减小偏高那面千斤顶的提升量，从而达到调平的目的；54水箱上升到规定标高还有50MM时，再进行一次严格精密的调平。到位后，应按图纸要求对水箱的水平度及对中情况进行仔细检查，并做好记录。55安装质量标准项目允许偏差备注标高误差10MM中心线位置偏差5MM不平误差5MM56该施工工艺工期短，为高炉提前运行保驾护航。该施工工艺安全可靠，避免高空搭设脚手架风险。六、经济与社会效益证明材料预应力钢绞线提升水箱工艺比穿心千斤顶圆钢爬杆提升水箱工艺施工工期提前5天；钢绞线提升方案需用钢绞线45T,穿心千斤顶圆钢爬杆提升案则需要145T,钢材节约10T；钢绞线方案需要油泵、分油器、千斤顶等全套设备共计65万元。穿心千斤顶方案则需额定起重量30KN千斤顶300台、油泵两台，摊销费、修理费折合8万元。使用本方法施工提高了施工工期，保住了施工质量，节省了施工成本，而且安全可靠，达到建设单位按期投产的要求。平山县敬业冶炼有限公司2013年11月5日七、应用实例在河北平山敬业冶炼有限公司31260事故水塔工程采用本工法施工，水箱安全平稳就位，施工工期缩短了5天，节省了施工成本，保证了建设单位按时投产使用，得到建设监理单位的一致好评。工程照片钢架布置钢绞线安装油泵设置油路布置上横梁锚具下横梁锚具顶升锚具控制锚具控制同步控制水箱试吊吊装就位经济与社会效益证明材料预应力钢绞线提升水箱工艺比穿心千斤顶圆钢爬杆提升水箱工艺施工工期提前5天；钢绞线提升方案需用钢绞线45T,穿心千斤顶圆钢爬杆提升案则需要145T,钢材节约10T；钢绞线方案需要油泵、分油器、千斤顶等全套设备共计65万元。穿心千斤顶方案则需额定起重量30KN千斤顶300台、油泵两台，摊销费、修理费折合8万元。使用本方法施工提高了施工工期，保住了施工质量，节省了施工成本，而且安全可靠，达到建设单位按期投产的要求。平山县敬业冶炼有限公司2013年11月5日附件1水箱提升钢架计算书水塔水箱自重350T3500KN共有36个吊点，每个吊点F3500/36972KN每根简支梁上设3个吊点，吊装时考虑11的动力系数F11X972107KN1、验算千斤顶上方1/12简支钢梁计算简图如下设计信息钢梁钢材Q235梁跨度M1359梁平面外计算长度M2600钢梁截面普通热轧槽钢背对背组合22A肢间距30容许挠度限值L/1807550MM强度计算净截面系数1000计算梁截面自重作用计算简支梁受荷方式竖向单向受荷设计依据建筑结构荷载规范（GB500092012）钢结构设计规范（GB500172003）简支梁作用与验算1、截面特性计算A63680E003XC92000E002YC11000E001IX47878E005IY11409E005IX86700E002IY42327E002W1X43520E004W2X43520E004W1Y12401E004W2Y12401E0042、简支梁自重作用计算梁自重荷载作用计算简支梁自重KNG67935E001自重作用折算梁上均布线荷KN/MP49989E0013、梁上恒载作用荷载编号荷载类型荷载值1荷载参数1荷载参数2荷载值21410700034000000241070006800000034107001020000004、单工况荷载标准值作用支座反力压为正,单位KN恒载标准值支座反力左支座反力RD1160722,右支座反力RD21609585、梁上各断面内力计算结果组合11恒1活断面号1234567弯矩KNM0000181993639154576606656672072768剪力KN160722160665160608160552534955343953382断面号8910111213弯矩KNM66746606655457636444182250000剪力KN5367553731537881608451609011609586、简支梁截面强度验算简支梁最大正弯矩KNM72795组合1控制位置0680M强度计算最大应力N/MM2159303F215000简支梁抗弯强度验算满足。简支梁最大作用剪力KN160958组合1控制位置1359M简支梁抗剪计算应力N/MM261281FV125000简支梁抗剪承载能力满足。7、简支梁整体稳定验算平面外长细比Y61426梁整体稳定系数B0984简支梁最大正弯矩KNM72795组合1控制位置0680M简支梁整体稳定计算最大应力N/MM2169945F215000简支梁整体稳定验算满足。8、简支梁挠度验算标准组合10恒断面号1234567弯矩KNM0000181993639154576606656672072768剪力KN160722160665160608160552534955343953382断面号8910111213弯矩KNM66746606655457636444182250000剪力KN536755373153788160845160901160958简支梁挠度计算结果断面号1234567挠度值MM0000035106780958117013031349断面号8910111213挠度值MM130311700958067803510000最大挠度所在位置0679M计算最大挠度1349MM容许挠度7550MM简支梁挠度验算满足。梁轴力图梁弯矩图简支梁验算满足。计算结束2、验算千斤顶下方钢梁支架简支梁上设三个吊点可知千斤顶支座的反力为2R3FF/2F4F每个支座反力R2F支架计算简图设计主要依据建筑结构荷载规范GB500092001建筑抗震设计规范GB500112010钢结构设计规范GB500172003总信息结构类型构筑物设计规范按钢结构设计规范计算结构重要性系数100节点总数4柱数3梁数0支座约束数3标准截面总数2活荷载计算信息考虑活荷载不利布置风荷载计算信息不计算风荷载钢材Q235梁柱自重计算信息柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形考虑梁柱自重计算增大系数120基础计算信息不计算基础梁刚度增大系数100钢结构净截面面积与毛截面面积比085钢柱计算长度系数计算方法有侧移钢结构阶形柱的计算长度折减系数0800钢结构受拉柱容许长细比300钢结构受压柱容许长细比150钢梁恒活容许挠跨比L/400钢梁活容许挠跨比L/500柱顶容许水平位移/柱高L/500地震作用计算不考虑地震作用窄行输出全部内容节点坐标节点号XY节点号XY节点号XY1238000226215030001504000000柱关联号柱号节点节点柱号节点节点柱号节点节点132241312梁关联号梁号节点节点梁号节点节点梁号节点节点柱上下节点偏心节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值1000200030004000标准截面信息1、标准截面类型135,222A,0010普通槽钢组合231,I14,普通工字钢截面I柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度柱号标准截铰接截面布柱号标准截铰接截面布面号信息置角度面号信息置角度123022303130梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度梁号标准截铰接截面布梁号标准截铰接截面布面号信息置角度面号信息置角度2、标准截面特性截面号XCYCIXIYA1008200011000047878E04026851E04063680E022004000007000071200E05064300E06021500E02截面号IXIYW1XW2XW1YW2Y1086700E01064935E01043520E03043520E03032746E03032746E032057500E01017300E01010170E03010170E03016100E04016100E04恒荷载计算节点荷载节点号弯矩垂直力水平力2000214000000柱荷载柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数20梁荷载连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2恒荷载标准值作用计算结果柱内力柱号MNVMNV100135780270003578026200000002400000002430002181300800021723007梁内力梁号MNVMNV恒荷载作用下的节点位移MM节点号X向位移Y向位移20203活荷载计算节点荷载节点号弯矩垂直力水平力0柱荷载柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数20梁荷载连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2活荷载标准值作用下的节点位移MM节点号X向位移Y向位移20000荷载效应组合计算荷载效应组合及强度、稳定、配筋计算钢柱1截面类型31布置角度0计算长度LX262,LY262长细比X457,Y1517构件长度262计算长度系数UX100UY100抗震等级不考虑抗震截面参数I14普通工字钢轴压截面分类X轴A类,Y轴B类构件钢号Q235验算规范普钢规范GB500172003柱下端柱上端组合号MNVMNV100142940320004294032200135780270003578026300142940320004294032400135780270003578026500142940320004294032600135780270003578026700148310360004831036800142940320004294032900135780270003578026100014831036000483103611001429403200042940321200135780270003578026130014831036000483103614001429403200042940321500135780270003578026160014831036000483103617001429403200042940321800135780270003578026190014294032000429403220001357802700035780262100142940320004294032220013578027000357802623001429403200042940322400135780270003578026250014294032000429403226001357802700035780262700142940320004294032280013578027000357802629001429403200042940323000135780270003578026310014294032000429403232001357802700035780263300142940320004294032340013578027000357802635001429403200042940323600135780270003578026370014294032000429403238001357802700035780263900142940320004294032400013578027000357802641001429403200042940324200135780270003578026430014294032000429403244001357802700035780264500142940320004294032460013578027000357802647001429403200042940324800135780270003578026强度计算最大应力对应组合号7,M001,N4831,M000,N4831强度计算最大应力N/MMMM2643强度计算最大应力比0123强度计算最大应力F21500拉杆,平面内长细比46300拉杆,平面外长细比152300构件重量KG4430钢柱2截面类型31布置角度0计算长度LX238,LY238长细比X413,Y1373构件长度238计算长度系数UX100UY100抗震等级不考虑抗震截面参数I14普通工字钢轴压截面分类X轴A类,Y轴B类构件钢号Q235验算规范普钢规范GB500172003柱下端柱上端组合号MNVMNV100000002900000002920000000240000000243000000029000000029400000002400000002450000000290000000296000000024000000024700000003200000003280000000290000000299000000024000000024100000000320000000321100000002900000002912000000024000000024130000000320000000321400000002900000002915000000024000000024160000000320000000321700000002900000002918000000024000000024190000000290000000292000000002400000002421000000029000000029220000000240000000242300000002900000002924000000024000000024250000000290000000292600000002400000002427000000029000000029280000000240000000242900000002900000002930000000024000000024310000000290000000293200000002400000002433000000029000000029340000000240000000243500000002900000002936000000024000000024370000000290000000293800000002400000002439000000029000000029400000000240000000244100000002900000002942000000024000000024430000000290000000294400000002400000002445000000029000000029460000000240000000244700000002900000002948000000024000000024翼缘容许宽厚比B/T1500翼缘宽厚比B/T340B/T1500拉杆,平面内长细比41300拉杆,平面外长细比137300构件重量KG4008钢柱3截面类型35布置角度0计算长度LX152,LY152长细比X175,Y234构件长度152计算长度系数UX100UY100抗震等级不考虑抗震截面参数222A普通槽钢组合,DMM10轴压截面分类X轴B类,Y轴B类构件钢号Q235验算规范普钢规范GB500172003柱下端柱上端组合号MNVMNV100026176009000260680092000218130080002172300730002617600900026068009400021813008000217230075000261760090002606800960002181300800021723007700029448011000293260108000261760090002606800990002181300800021723007100002944801100029326010110002617600900026068009120002181300800021