大跨度曲面管钢桁架智能化整体顶升技术

丁东

中铁十局集团有限公司， 250000，济南

摘要：传统的大跨度钢架房盖的高位安装时分块吊装、临时支撑固结、分段焊接的施工工法，临时支架的稳定性不易控制，高位焊接质量控制难，曲面线形精确度不高等对大型钢架结构的安全质量和施工效率影响较大。本技术总结主要结合潍坊站新建南站房工程大跨度曲面管桁架屋盖的建造过程中对大跨度弧形曲面采用了液压整体提升，建立BIM数字模型，利用计算机软件自动化数字控制的方式，进行多点位同步顶升安装，结构拼装精度达到毫米级，安全可靠，操作性强，智能化控制程度高，对同类安装工程提借较好的参考借鉴。

关键词：潍坊站，曲面屋盖，管桁架，整体顶升，智能化

Intelligent integral lifting technology of steel truss with large span curved pipe

ding dun

（China Railway 10 Bureau Group Limited，250000，济南）

Abstract：The stability of temporary support is not easy to control, the quality control of high welding is difficult, and the accuracy of curved surface alignment is not high. Combined with the construction of large span curved surface pipe truss roof of Weifang New South Station, this technology adopts hydraulic integral lifting to large span curved surface, establishes BIM digital model, and uses computer software to automate digital control. The structure assembly accuracy is millimeter, safe and reliable, strong maneuverability and high degree of intelligent control.

Keywords: Weifang station, curved roof, pipe truss, integral jacking, intelligent

1 工程概况

潍坊站新建南站房工程屋面采用管钢网架结构、风筝造型结构复杂、双曲面，网架下弦为弧形、高低差大局部达6m，材质Q345B，网架结构总量约为600吨，空间网架结构采用正放四角锥螺栓球节点网架（局部为焊接球），下弦支承。分A、B、C三个区、网架面积14900㎡，屋顶标高19.80~29.20m流线型屋面、候车厅顶网架最大跨63.0m，网架上下弦中心高度为1.3～3.5 m。网架支座位于柱顶、为抗震球形钢铰支座。

2 关键施工技术

施工采用了“分段拼装、分级顶升”技术。主要有四个关键技术：一是液压循环同步顶升技术，采用“模块化液压泵源系统” +“计算机同步控制系统”实现12个顶升点同步提升；二是千斤顶回收功能技术；三是定位导航辅助技术；四是变形控制技术。

顶升设备由千斤顶、泵站、顶升架、电脑控制系统组成，加设了定位导航辅助架，控制顶升垂直度的稳定。首次用于铁路站房网架施工，每台千斤顶安装一个位移传感器，顶升过程中位移传感器将千斤顶位移信息传输至电脑控制系统，电脑控制系统根据事前设定的程序（设定顶升高差在5mm以内）控制千斤顶的顶升，使被顶升物体同步上升。

2.1 液压循环同步顶升技术。屋面为钢网架结构，根据变形缝将网架分为A、B、C三个区域，总量600吨。其中B区域网架为大跨度弧形网架，最大跨度63m，最高点与最低点高差达到6m。千斤顶为双动式，起重能力为50吨。

液压同步千斤顶升架属于标准节，高75cm，标准节与标准节之间的连接采用螺栓连接，顶升时把千斤顶放在支架上部，与网架下弦球顶紧，每上升一节，千斤顶停止作业，开始在上部安装顶升架，使上部支撑落在安装好的顶升架上，然后将横梁拆除后放置在安装好的顶升架上，开始同步回收千斤顶，继续进行下一循环，如此往复，每次顶升75cm，直至把网架顶升至设计制作处。

2.2 计算机同步控制模块技术。提升系统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。潍坊南站房选用的液压同步顶升系统设备为：CAN总线控制、以及从主控制器到顶升设备的三级控制，能对系统中每一个液压顶升设备的独立实时监控和调整，保证相邻顶升点动力和位移一致，再佐以计算机同步控制及传感检测系统及时纠偏调整，从而使得液压同步顶升过程的同步控制精度更高。

2.3 变形控制技术：采用了网架计算软件3D3S14.1对网架杆件应力进行设计及分析，通过仿真分析结构变形，在网架拼装时就预加拱度，按照3D3S14.1空间结构设计软件模型导出施工图纸，顶升架和临时支撑顶标高按照网架下弦曲面设计标高精确设置，搭设顶升架轴线位移偏差控制在3mm内，高度偏差控制在5mm内，顶升就位后钢网架挠度值及轴线位置完全符合设计。

图1 钢网架曲线模型图

3 施工工艺流程及控制要点

运用计算软件进行设计分析→搭设临时支撑→拼装起步单元、分段拼装两侧单元→安装顶升设备→正式顶升→支座就位、挠度检测→支座快速固定→卸载、拆除顶升设备。

3.1 搭设临时支撑，地面小拼、分段对称拼装。

图
2 地面小拼、分段拼装示意图

3.2 利用千斤顶回收功能在上部安装顶升支架，顶升架属于标准节，高75cm，随顶升高度在顶部加设标准节。

图
3 顶升架体三维示意图及详图

3.3 卸载、拆除顶升设备时，遵循“变形协调、卸载均衡”和“同步卸载”原则，防止个别支撑点集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值，采用同步卸载的方式。   

4 结束语

4.1 管钢网架在既有地面拼装，不占用施工场地，整体顶升设备不需要预留作业空间，给各专业提供交叉施工条件。直接在地面进行拼装采用CO2气保焊不用更换焊条，焊接速度快，焊缝质量可靠，外观优良，适合全方位焊接，焊缝抗裂性能高。避免大量高空作业，降低了风险，确保了工程质量，施工成本较低。

4.2 为保证网架安装精度，随着顶升支架加高对顶升支架采取加固措施，并且在每上升一步加设定位导航架，确保顶升支架整体稳定性，满足受力要求。

4.3 通过合理划分小拼单元及时测量校核网架挠度、位移变形，确保整体性。拼装效率高，可流水施工，施工周期短。不需采用大型机械和大面积满堂脚手架，利用千斤顶顶住网架下弦球，液压同步上升，有利于网架稳定，大大减少措施费投入。

参考文献：

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王韦，张凯，徐淑华. 倒三角形断面大跨拱式管桁架结构吊装方案研究[J].施工技术，2015.44(21):120-122.

张凤龙. HPE地面液压垂直插入钢管柱施工技术[J].建筑施工，2011.33(7):546-549.

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