大跨度拱形桁架結構整體累積提升施工監測控制

李 萌，杜 杰，洪敬利，項 杰

浙江精工鋼結構有限公司，浙江紹興 312030

大跨度拱形桁架結構整體累積提升施工監測控制

李 萌，杜 杰，洪敬利，項 杰

浙江精工鋼結構有限公司，浙江紹興 312030

大跨度鋼管桁架屋蓋結構由大跨度的三角管桁架拱形結構組成，主結構選用的鋼管截面相對較小，結構整體柔性較大，給提升施工的精度控制帶來了巨大的難題。本文主要介紹在成都海洋館累積提升施工中所采用的一些控制技術措施，已解決提升施工面臨的難題。

大跨度拱形結構；累積提升；同步性；變形監測；應力監測

1 概述

成都新世紀環球中心·天堂島海洋樂園（以下簡稱海洋館）位于成都市南門外、天府大道的西側，南臨成都市繞城高速，東側為天府大道，總用地面積46萬m2，總建筑面積138萬m2，主體高98 m。海洋館建筑主體平面呈長方形，南北向長538.4 m，東西向長423.92m；其中中央游藝區鋼結構殼體沿長方向分為三個結構單元，每個單元長度為154.4m、143.3m、141.4m，共由18榀倒三角形鋼管主桁架組成，跨度約158m～194m。

圖1 中央游藝區整體結構三維軸測圖

2 整體累積提升施工工藝簡述

由于本工程屬于大跨度超高結構，故采用了“分段吊裝+累積提升”的施工工藝，將主拱分成5個分段進行施工，施工完畢后先后進行兩次提升，屋蓋通過兩次提升形成合攏。以屋蓋三為例介紹累積提升施工工藝。

1 ）將結構整體分為5個施工分段，分別在地面整體安裝就位，將提升設施安裝就位；

圖2 屋蓋分區示意

2 ）將中間分段整體提升，主拱第一次合攏；

圖3 主拱第一次合攏示意

3 ）將合攏后的分段再整體提升，主拱最終合攏完成。

圖4 主拱第二次合攏示意

由于結構是采用累積提升，大跨度弧形鋼管桁架屋蓋本身會產生較大變形，在提升過程中整體穩定性的問題；弧形屋蓋結構自身在提升過程中的強度安全問題等。

3 整體累積提升施工技術控制措施

3.1 同步性控制

大跨度管桁架結構在提升過程中由于每一軸線兩側的結構重量不一定完全相同，使得每一個提升點位的提升器所能釋放出的提升張力不一致，最終形成了整個屋蓋的不同步。不同步性一旦過大有可能引起提升塔架以及屋蓋結構的變形。

本工程結合施工工藝及現場實際情況，采用了如下幾種同步性控制措施：

1 ）計算機同步控制

液壓同步提升施工技術采用行程及位移傳感監測和計算機控制，通過數據反饋和控制指令傳遞，可全自動實現同步動作、負載均衡、姿態矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓提升過程及相關數據的觀察和（或）控制指令的發布。

2 ）激光測距儀控制

在找平的地面設置一臺激光測距儀，在屋蓋主桁架下弦桿的端部貼上反射片，每一個提升點位在提升之前應測量其靜止狀態的高度，作為原始的數據記錄，當每提升到一定高度后再進行高度的測量，通過各點的數據對比，可以計算屋蓋各個支撐點位的行程，也就可明顯地得出各點的不同步值。

3.2 結構變形監測控制

大跨度弧形屋蓋結構在提升過程中由于提升的不同步性會造成結構各個軸線上的實際提升高度存在一定不同，而不同步數值的大小將直接影響到結構的變形，結構一旦變形過大不僅影響到后續的主拱合攏工作，將關系到提升過程的安全。

本工程結合施工工藝及現場實際情況，采用了如下幾種變形監測控制措施：

1 ）主結構變形監測

在主拱分段上下弦管口中心及跨中中心分別安裝反射片，每榀主拱桁架設置9個觀測點，提升過程中實時測量數據，與理論數據進行對比，得出結構變形的相關數據，進行比對分析。

2 ）提升架變形監測

由于整個大跨度弧形管桁架屋蓋在提升前后的不確定性，以及在提升過程中不可避免得發生一定的變形，為了確保提升過程的順利進行，故在提升過程中主要進行提升架變形的監測：

1 ）提升梁、提升器具的監測：主要觀測提升梁在提升過程中的變形、提升梁之間焊縫是否發生開裂；

2 ）提升塔架監測：提升架最容易發生變形的點位主要在提升架的頂部以及提升架的中部位置，故對上述位置進行監測。

（1）每個提升架上提升梁頂部對應提升架中立桿和內立桿中心位置焊接測量標示點（共3個點）位，在提升過程中使用全站儀進行全程測量，一旦發現前后測量數據相差過大及時發出預警；

圖5 提升塔架監測點示意圖

圖6 提升塔架腰部監測示意圖

（2）提升架在提升過程中除結構頂部外，提升架立桿腰部位置變形最易發生，在提升架中部的內側立桿位置貼上醒目的標記，在提升過程中，通過使用經緯儀進行上下掃視，觀測腰部是否發生變形；

（3）提升架基礎在提升過程中，需要觀測混凝土基礎是否發生開裂，在提升架立桿1米的位置處設置沉降觀測標識，通過水準儀來觀測沉降變化。

3 ）應力監測

由于提升架在進行提升過程中由于影響提升架體結構變形因素太多，無法準確得判斷其受力情況是否符合要求，故對提升架進行應力監測。通過應力監測得到的數據與前期提升過程的模擬分析進行一個數據對比，可對結構的整體穩定性做一個合理的判斷。

圖7 提升塔架應力應變監測示意圖

4 結論

由于提升施工工藝和結構自身因素的影響，在提升施工過程中，結構變形、不同步性等均會存在并產生影響，這些影響如果不引起足夠的重視，將可能造成重大的質量事故或者安全事故。故提升施工過程中的監測措施是非常重要且必須的。

[1]中華人民共和國國家標準 GB50205-2001 鋼結構工程施工質量驗收規范，2001.

[2]上海市工程建設規范 DG/TJ08-2056-2009 重型結構（設備）整體提升技術規程.上海市建筑建材業市場管理總站，2009.

[3]中華人民共和國國家標準 GB50026-2007 工程測量規范，2007.

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1674-6708（2012）59-0060-02