大跨度钢桁架结构分段吊装技术研究与应用

论文摘要

在工业工程领域,为满足使用功能和承载功能的要求,钢桁架结构应用比较广泛,该结构具有柔性更大,安装精度要求更高的特点,结构变形控制显得更加重要。其设计理论趋于成熟,但施工方法和施工精度还有待进一步提高。本文论述了分段吊装技术在大跨度钢结构中的应用,分别讨论了大跨度钢桁架的制作、分析了分段吊装原理、吊点吊高的选择、吊装工况的分析,并以重庆811工程为例,阐述典型大跨度钢桁架分段吊装技术。主要包括以下内容:1、大跨度钢桁架的制作与加工依据大跨度钢桁架的制作流程为主要思路,重点阐述了钢桁架的板件制作工艺、组装工艺、焊接工艺与整体预拼装工艺,分别论述了其重要技术关键点和控制方法。2、大跨度钢桁架的分段吊装施工工艺以钢桁架的分段吊装施工工艺为基础,详阐述述了钢桁架的分段划分、构件运输与堆放、构件拼装、构件吊装、施工焊接等安装工艺,以及钢桁架焊接的变形控制方法,并论述了钢桁架的测量与监测技术。3、钢桁架吊高的选择应用目标函数满意度法,建立了起吊高度变化与绳索索力的数学关系模型,分析了当目标函数处于最佳选择范围时,得出理想的钢桁架起吊高度取值范围,解决以往依靠经验得出吊高的问题。4、钢桁架吊点设置的研究基于应变能原理:改变结构上不做功的不同约束点,结构单元的应变能也将改变,提出将应变能方法应用于钢桁架四吊点吊装施工中,以钢桁架不同四吊点组合为变量,进行ANSYS软件的应变能数值模拟分析,计算出处于最小应变能组合下的四吊点组合,分析并得出结构单元的杆件内力和节点位移都处于较合理的状态,因此该吊点约束组合就可以认为是最佳吊点组合。5、工程实例结合重庆811西永微电子园工程实例,系统阐述了大跨度钢桁架的分段安装工艺,使用MIDAS软件详细分析了五种施工工况条件下大跨度钢桁架分段吊装施工的应力应变情况,同时验证了吊高选择和吊点设置的合理性和科学性。对于促进分段吊装技术理论的完善和安全有着重要的实践意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大跨度钢结构施工技术的发展
• 1.2.1 大跨度钢结构常规施工方法
• 1.2.2 大跨度钢结构先进施工方法
• 1.3 论文的研究背景、内容和意义
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究意义
• 2 大跨度钢桁架的加工和制作
• 2.1 引言
• 2.2 焊接实腹H 型钢制作
• 2.2.1 H 型钢制作标准
• 2.2.2 H 型钢制作工艺
• 2.3 热轧H 型钢加工
• 2.3.1 下料
• 2.3.2 拼接焊缝
• 2.4 箱型柱制作
• 2.4.1 箱型柱内隔板的电渣焊焊接
• 2.4.2 箱型柱的焊接变形控制
• 2.4.3 组立与焊接
• 2.4.4 底板组焊
• 2.5 钢桁架梁制作
• 2.5.1 装配胎模和工作平台准备
• 2.5.2 钢桁架梁的组对拼接
• 2.5.3 桁架整体焊接
• 2.6 大跨度钢桁架的起拱制作工艺
• 2.6.1 预拱值设计方法及过程
• 2.6.2 常规结构预拱值的相关规定
• 2.6.3 大跨度钢桁架梁的起拱制作工艺
• 3 大跨度钢桁架的分段吊装工艺原理
• 3.1 起重机械的选择
• 3.1.1 起重机械的性能比较
• 3.1.2 起重机械的开行路线选择
• 3.2 结构的分段
• 3.2.1 结构的分段原则
• 3.2.2 结构的分段方法
• 3.3 构件的运输
• 3.3.1 运输准备工作
• 3.3.2 运输方法及注意事项
• 3.4 大跨度钢桁架分段的吊装工序
• 3.4.1 桁架提升准备
• 3.4.2 结构分段的调位
• 3.4.3 结构分段的吊运
• 3.4.4 结构分段的就位
• 3.4.5 结构分段的固定
• 3.5 基础螺栓埋设
• 3.5.1 基础螺栓埋设流程
• 3.5.2 基础螺栓埋设注意事项
• 3.6 焊接的工艺流程和技术方案
• 3.6.1 焊接工艺技术及流程
• 3.6.2 预热及焊接过程中层间温度的控制
• 3.6.3 焊接过程关键控制分析
• 3.7 高强螺栓连接施工
• 3.7.1 高强螺栓性能分析
• 3.7.2 高强螺栓安装工艺及方法
• 3.7.3 高强螺栓的检测方法
• 4 大跨度钢桁架的测量与监测
• 4.1 控制网的建立
• 4.1.1 三级控制网的建立
• 4.1.2 控制点的向上引测
• 4.2 结构安装的定位测量
• 4.2.1 建筑物基础施工测量
• 4.2.2 建筑物主体安装测量
• 4.3 大跨度钢桁架变形监测
• 4.3.1 结构变形监测
• 4.3.2 应力应变监测
• 5 大跨度钢桁架的施工关键技术研究
• 5.1 钢桁架吊高的计算与分析
• 5.1.1 起吊高度的选择原则
• 5.1.2 绳索索力与起吊高度数学模型关系分析
• 5.1.3 函数满意度法基本理论
• 5.1.4 四吊点钢桁架结构合理吊装高度计算
• 5.2 钢桁架吊点设置的方案研究
• 5.2.1 吊点设置的原则和方法
• 5.2.2 应变能极小原理运用在选择吊点中的可行性分析
• 5.2.3 四吊点组合的钢桁架吊点选择分析
• 5.3 焊接变形的控制
• 5.3.1 焊接变形的控制分析
• 5.3.2 消除焊接残余应力的方法分析
• 5.3.3 焊接裂纹的控制分析
• 5.3.4 层状撕裂的控制分析
• 6 大跨度钢桁架的分段吊装施工实例
• 6.1 工程概况
• 6.2 工程难点
• 6.3 大跨度钢桁架结构分段吊装实例
• 6.4 大跨度钢桁架的变形控制和工况分析
• 6.4.1 半榀大跨度钢桁架起吊翻身阶段工况分析
• 6.4.2 半榀大跨度钢桁架提升阶段工况分析
• 6.4.3 半榀大跨度钢桁架进行两点固定的工况分析
• 6.4.4 半榀大跨度钢桁架进行三点固定的工况分析
• 6.4.5 整榀大跨度钢桁架高空整体对接阶段的工况分析
• 6.5 本工程施工分析小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录