巨型鋼桁架整體提升塊施工變形應力分析——以大渡河流域梯級電站調度中心工程為例

趙立春

(中國華西企業股份有限公司第十二建筑工程公司，四川成都610081)

1 工程概況

大渡河流域梯級電站調度中心工程位于成都市高新區天府立交橋旁，建筑面積74 028m2，地下2層，地上20層，建筑高度82.9 m。結構形式主要為鋼筋砼框架—剪力墻結構，4～7層水幕、裙樓二層屋面為鋼結構、東側19～20層為巨型鋼桁架。圖1為該建筑立體效果圖。

圖1 建筑立體效果圖

本工程東側19～20層鋼結構為巨型鋼桁架。鋼桁架跨度42.3 m，寬度10.75 m，高度8.3 m(2層)。巨型鋼桁架支承在型鋼混凝土柱上的抗震支座上，桁架底部距地72.319 m，拼裝后整體重量為275 t。巨型鋼桁架在施工中采用了整體提升、高空整體水平滑移就位安裝新技術。

通過仿真模擬技術，對巨型鋼桁架吊裝全過程進行了仿真模擬受力分析和計算，將整個巨型鋼桁作為提升塊，在提升塊上設置1、2、3、4四個吊點(如圖2、圖3所示)，采用液壓同步提升設備對提升塊進行整體提升。

為了掌握控制整個巨型鋼桁架在整體提升過程中的應力和變形狀態，確保整個巨型鋼桁架在整體提升過程中的安全性和穩定性，需對整個提升過程進行施工變形分析和應力計算。

圖2 吊點平面布置

圖3 提升點立體示意

分析計算時，按照均勻提升和非均勻提升兩種情況進行。

2 均勻提升分析

2.1 提升塊均勻提升

提升塊均勻提升時的計算模型如圖4。

圖4 提升塊均勻提升時的計算模型

2.2 提升塊各吊點的提升力

考慮四個提升點同步均勻提升，經計算，提升塊各提升點的提升力值如表1所示。

表1 均勻提升時提升塊各提升點的提升力值(kN)

2.3 撓度變形分析

均勻提升時的撓度變形如圖5所示。

圖5 均勻提升時提升塊的撓度變形圖

通過分析，提升塊的最大撓度位于提升塊長向主梁的中點處，經計算，其值為:Ux=－1.28 mm、Uy=0.46 mm、Uz=－9.0 mm，提升塊計算長度為39.390m，故9.0/39390=1/4376＜1/400，其變形滿足規范限制要求。

2.4 內力分析

2.4.1 軸力

均勻提升時提升塊的軸力如圖6所示。

圖6 提升塊軸力圖

經分析，提升塊在提升點附近的構件軸力較大，最大的軸力發生在與提升點相連的桁架的上下弦處，經計算，其最大壓力值為N=804 kN，最大拉力值為T=1 022 kN。

2.4.2 彎矩

通過對個稅改革內容的分析，可以發現此次改革的力度非常大。下面通過實例進一步分析此次個稅改革對我國人民稅負的影響。

均勻提升時提升塊的彎矩如圖7所示。

圖7 提升塊彎矩圖

經分析，提升塊在提升點附近的構件彎矩最大，經計算，其最大彎矩值為M=410.7 kN·m。

由此可見，提升塊在提升點附近的構件及與提升點相連的桁架的上下弦內力較大。其應力比如圖8示。

從圖8可以看出，整個結構的應力比值普遍在0.3以下。只有與提升點相連的桁架的上下弦在靠近提升點處應力比值較高，最大的應力比值達到了0.41，這與受力分析的結果是一致的。

從上述結構分析可知，提升塊在均勻提升的條件下，結構的強度、剛度均滿足要求。

3 提升塊提升點不均勻提升時的變形分析

在提升過程中，當提升塊本身未能保持同步提升時，應分別對1、2、3、4四個提升點進行不均勻提升變形分析。

圖8 提升塊構件應力比

3.1 假設提升點1不均勻提升+3 cm

在提升過程中，假設提升點1相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm，此時各提升點的反力如表2所示。

表2 不均勻提升時提升塊各提升點的提升力值(kN)

在提升點1相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm時，各提升點的構件應力比如圖9、圖10所示。

圖9 提升點1相對其他提升點不均勻提升+3 cm時構件的應力比

圖10 提升點1非均勻提升時結構構件應力比

由此可見，非均勻提升時提升塊將在其提升點產生附加的桿件內力，提升塊最大應力比為0.44。

3.2 假設提升點2不均勻提升+3 cm

在提升過程中，假設提升點2相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm，此時各提升點的反力如表3所示。

表3 不均勻提升時提升塊各提升點的提升力值(kN)

在提升點2相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm時，各提升點的構件應力比如圖11、圖12所示。

圖11 提升點2相對其他提升點不均勻提升+3 cm時構件的應力比

圖12 提升點2非均勻提升時結構構件應力比

由此可見，提升塊非均勻提升時將在其提升點產生附加的桿件內力，提升塊最大應力比為0.32。

3.3 假設提升點3不均勻提升+3 cm

在提升過程中，假設提升點3相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm時，各提升點的反力如表4所示。

表4 不均勻提升時提升塊各提升點的提升力值(kN)

在提升點3相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm時，各提升點的構件應力比如圖13、圖14所示。

圖13 提升點3相對其他提升點不均勻提升+3 cm時構件的應力比

由此可見，提升塊非均勻提升時將在其提升點產生附加的桿件內力，提升塊最大應力比為0.28。

圖14 提升點3非均勻提升時結構構件應力比

3.4 假設提升點4不均勻提升+3 cm

在提升過程中，假設提升點4相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm時，各提升點的反力如表5所示。

表5 不均勻提升時提升塊各提升點的提升力值(kN)

在提升點4相對于其他提升點的不均勻提升量為+3 cm時，各提升點的構件應力比如圖15、圖16所示。

圖15 提升點4相對其他提升點不均勻提升+3 cm時構件的應力比

圖16 提升點4非均勻提升時結構構件應力比

由此可見，提升塊非均勻提升時將在其提升點產生附加的桿件內力，提升塊最大應力比為0.33。

綜上所述，在保證提升塊非均勻提升點與其他提升點的提升位移差不大于3 cm的情況下，提升塊在提升過程中出現不同步提升時結構的強度、剛度仍滿足要求。