鋼桁架整體提升和高空水平整體滑移過程中受力變形的監控

姜 帆

(中國華西集團有限公司第十二建筑工程公司，四川成都610081)

1 工程概況

大渡河梯級流域調中心工程東側19～20層為鋼桁架。桁架共兩層，由兩榀桁架通過次梁、樓板連接而成。桁架跨度42m，高8.4m，重275 t，安裝在距地距地72.319m處的柱牛腿抗震支座上。施工時采取了地面拼裝成型，整體提升、高空整體水平滑移的新技術。即桁架整體拼裝好后通過4個吊點、由4套提升設備將桁架同步整體提升至距地72.319m高空，再整體水平滑移0.75m后就位安裝。由于在吊裝過程中采用的是4個吊點(見圖1)進行整體提升吊裝，而在安裝就位后整個鋼桁架共有12個支撐點，吊裝過程中和安裝就位后結構的受力狀況完全不一致。為了保證鋼桁架在吊裝過程中結構受力的安全性，必須對吊裝過程中桁架桿件的受力變形和應力變化進行監控。

圖1 吊點平面布置圖

2 測試內容

(1)吊裝過程中相關桿件的應力進行測試。

(2)相關桿件長期應力測試。

(3)吊裝過程中相關混凝土結構應力測試。

3 測點布置

(1)根據吊裝應力驗算的結果，選擇支座截面、跨中截面在吊裝過程中應力相對較大的桿件進行監控。具體測點布置圖見圖2、圖3。

圖2 ⑨軸和⑩軸立面上測點布置圖

圖3 19層和屋面層支撐上測點布置

(2)為進行溫差補償，需要布置5個溫度補償應變片。

4 吊裝測試步驟

4.1 吊裝測試前的準備工作

(1)鋼桁架焊接完成在地面拼裝好后，在需要布置應變檢測點的桿件處將桿件表面50mm×50mm范圍打磨光滑。

(2)用酒精將打磨光滑的位置清洗干凈后晾曬干，然后粘貼檢測應變片。

(3)應變片貼好后，用屏蔽線將應變片和應變測試儀的集線箱逐一連接。

(4)在應變片和儀器連接好后，對儀器進行調試，觀測應變片反應是否正常。

(5)測試儀器應放于鋼結構樓層上，吊裝時儀器和測線同鋼結構樓層一同提升。

(6)儀器應放于利于觀察的端頭部位。

(7)在測試過程中，應保證儀器使用電源正常。

4.2 吊裝過程中的應力檢測控制

(1)在吊裝前，儀器調整歸零。

(2)在吊裝過程中儀器自動采集各測點的應變變化情況，在桁架完全吊離支撐點后，對儀器進行讀數，并觀察桿件應力是否有超限的情況。如反應正常，則繼續起吊;如出現異常，則分析異常原因，及時提出處理措施。

(3)在吊裝過程中儀器自動采集數據，根據吊裝計算應力值，在檢測儀器中設置應力檢測控制點。應力檢測控制點的應力值可通過觀察儀器數據來得到，并根據觀察得到的數據來判斷桿件應力值是否有超限的情況。如反應正常，則繼續起吊;如出現異常，則應暫停吊裝，然后分析異常原因，及時提出處理措施。

(4)根據吊裝應力計算結果，本工程在各應力檢測控制點相應的桿件截面處在吊裝過程中的最大應力比為0.3，主要出現在北面吊點附近的弦桿上，其余大部分桿件在吊裝過程中桿件應力比均較小，基本在0.1以下。考慮到理論計算和實際會有一定誤差以及吊裝監控的實際意義，將吊裝過程中應力檢測控制點的理論計算最大應力比0.3提高了50%，即以0.45作為各應力檢測控制點的應力控制上限。

(5)為保障吊裝安全進行，將吊裝過程中桿件應力比控制分為了預警線和警戒線:預警線應力比定為0.4。即如果在吊裝過程中有應力檢測控制點的應力比達到0.4，應及時通知相關人員;警戒線應力比定為0.45，如果在吊裝過程中有應力檢測控制點的應力比達到0.45，則應暫停吊裝，進行原因分析后進行及時處理。

(6)在吊裝過程中，隨時記錄吊裝過程中的狀態，以便分析測試數據。

(7)在吊裝就位、支座安裝完成且吊點吊繩松弛后，在支座支撐條件下，觀察桿件應力變化情況。

5 數據分析

在測試完成后，及時用相應軟件對測試數據進行分析處理，提供在吊裝及安裝就位過程中各相應桿件應力檢測控制點的應力變化情況，以及在安裝就位后，在自重作用下桿件各測點的應力情況，并形成測試報告。

6 長期應力測試

選取關鍵點位，對桿件的長期應力變形進行監控。根據該結構的受力特點及現場條件，共布置四個長期應力觀測點，見圖4。

圖4 長期應力測點布置示意圖

長期應力測試，除在吊裝過程中對桿件應力變化進行測試外，還對鋼結構樓層在澆筑混凝土后，應力變化情況進行測試。

7 相關混凝土結構應力測試

由于吊裝過程中，反力架支撐于混凝土結構上，作用力較大，故吊裝時選擇受力較大部分混凝土構件進行應力監控。根據現場條件和構件的受力情況，混凝土結構上共布置9個測點，其中北樓3個測點，布置在吊點2處的屋面層、20層的挑梁上以及20層柱上;南樓共布置6個測點，即吊點3處的屋面層相鄰的兩根梁上及柱上布置3個測點，吊點4處的屋面層、20層、19層的挑梁上布置共3個測點。

8 結束語

通過先進、科學的檢測儀器對吊裝過程中各檢測控制點和長期應力、相關混凝土結構的應力進行測試，根據檢測數據及時、科學、動態的撐握桁架吊裝安裝過程中的應力應變情況，并對應力應變進行有效的控制，從而保證了桁架整體提升、整體水平滑移安裝就位的安全性。