立井井塔滑模模具平台刚度的探讨与实践
[摘 要] 通过实践,对滑模平台刚度进行了探讨。
引 言
模具平台的设计,不仅要保证平台结构的整体性,更重要的是要有足够的刚度。如果平台刚度不足,则采用控制其倾斜度来调整建筑物的垂直度和中心线的方法将失去作用,滑升中出现的偏差难以得到纠正。
通常模具设三层平台,大部分动荷载均由中间层的操作平台承担。在圆形建筑结构中,模具平台易布置,荷载分部均匀,刚度较好。而井塔属于方箱形框架结构,其结构比较复杂,柱、梁纵横交错,把操作平台分割成若干小部分,使其整体刚度大大降低,所以重点考虑上辅助平台的刚度更为重要。
该文就加大平台刚度问题在吉林省辽源矿务局金宝屯煤矿主、副井井塔滑模施工中进行了实践,现以副井井塔滑模施工为例论述如下。
1 工程概况
井塔为倒锥台形钢筋砼基础,坐落在井颈上与之相连,塔身为内框架外矩形薄箱形钢筋砼结构。井塔平面尺寸:-2.4m标高至28m标高轴线为13.5m×13.5m,28m至39.2m标高轴线平面尺寸为13.5m×18m,全高39.2m。共设九层楼板,塔中间有4根、塔壁上有8根700mm×700mm的柱。墙壁、柱、各层楼板的主梁均一起滑模。
2 模具结构
经计算动、静总荷载为P=188854.6kg,考虑安全系数及油路布置,共用千斤顶162台,油路采用分组并联的形式,各种提升架51套。
共设三层平台,吊脚手平台采用吊杆式;操作平台采用桁架式;上辅助平台(简称上平台)考虑到模具结构的整体性和加大平台刚度,经计算并考虑旧材料充分利用,采用I40#~I50#工字钢作为平台纵横梁,纵横梁节点采用焊接。
上平台工字钢梁与提升架上横梁之间、千斤顶座梁与提升架中横梁之间均采用U型螺栓卡进行连接。围圈采用8#槽钢,模板采用普通钢模板。
3 加大平台刚度的特点
井塔滑模模具设计时,考虑到操作平台结构整体性差的情况下,加大了上平台的刚度,采用了工字钢梁进行纵横布置,钢梁纵横节点采用了焊接方式,形成了整体结构强、刚度比较大的封闭式刚性平台。通过这两次滑模实践,感觉到加大平台刚度对方形框架结构建筑物的滑模施工具有施工质量高、施工工期短、经济效益高、施工操作方便等特点。
(1)加大平台刚度可提高纠偏效率,缩短施工工期。
滑模施工中模具的纠偏是靠控制其倾斜度来调整建筑物的垂直度,特别是外方箱形内框架结构的纠偏工作更为复杂,所测偏差值的分析难度大,所以对平台的刚度要求特别重要。我们这两次井塔滑模中,平台刚度是在理论计算中所确定的工字钢梁断面尺寸的基础上又增大20%~30%。
若以理论计算为基数进行平台设计的话,那么在弹性范围内有一定的变形量,又因平台平面尺寸过大,所以在同一次纠偏过程中产生一个“缓步”过程,直到变形量达到极限后,“缓步”过程才结束,接着才有纠偏效果,同时对模具的其它结构产生很大影响。
如果平台刚度大于理论计算的刚度,钢平台的变形量很小,在同一次纠偏过程中无“缓步”现象或“缓步”现象不明显。纠偏的准确率可达100%,提高了纠偏效率,缩短了纠偏时间,大大减少了纠偏次数。副井井塔纯滑模时间为22d,缩短了施工工期,据沈阳监理公司同志的介绍,该施工井塔所用工期创历史记录。
(2)平台刚度加大,超前测量有利于提高施工质量。
井塔滑模当中垂直度的观测是采用“四角八点”的方法,观测位置设在轴线上,共测8个点。由于上平台刚度已加大,在滑模频繁提升和纠偏过程中,上平台变形量很小,为此观测牌可以设在上平台工字钢梁上,观测牌距模板上口的高度距离为2.25m,如图1所示。
通过仪器所测的偏差,并不是模板上口的实际偏差,而是超前2.25m高度所测得的偏差值。
通过计算:实际模板上口轴线偏差值是测量偏差值的34.8%,采用超前测量法可以很好地控制偏差,并且可以提早进行纠偏,有效地将偏差值控制在优良范围内。主、副井井塔滑模中,主井井塔垂直度控制在10mm以内,副井井塔垂直度控制在8mm以内,提高了井塔的施工质量。
(3)采用U型螺栓的连接方法,解决了因上平台刚度加大而使模具其它结构受到的影响。上平台工字钢梁与提升架上横梁之间、千斤顶座梁与提升架中横梁之间均采用U型栓的连接方法。
这种铰接方法使上平台与提升架之间在允许范围内有一定的自由调整度,不仅消除了上平台对其它结构的影响,而且还解决了千斤顶安装的灵活性,即千斤顶座梁在提升架中横梁上可自由调整,缩短了安装时间,同时给模具的纠偏创造了良好的条件。
(4)大部分动荷载均转移到上平台上,增大了操作平台的操作空间,给施工带来了方便。这两次井塔滑模施工中,由于加大上平台刚度,并且采用封闭式结构,所以大部分荷载由操作平台转移到上平台。
①随升式软滑道砼垂直提升系统(2套)设在上平台上。
②砼的水平运输转移到上平台。
③电焊机(5台)、对焊机(1套)、氧气、乙炔等均放在上平台。
④钢筋、爬杆均放在上平台。
⑤预埋件、窗口模板、零用材料等均放在上平台上。
以上动荷载的转移,给砼的浇灌、钢筋的绑扎、预埋件的设置等施工工序创造了一个良好的操作空间,充分起到了操作平台的作用,给施工创造了方便,大大加快了每个工序的施工进度,产生了良好的经济效益。
(5)旧料的充分利用解决了平台刚度加大而浪费材料的问题。
井塔滑模模具的设计过程中,充分按着既满足施工需要又要节省材料的原则。利用凿井期间使用过的天轮平台上的工字钢梁,达到了旧料重用,再创效益的效果。两次井塔滑模共节省钢材达30t。
4 结 语
通过实践得知,增大平台刚度20%~30%是可行的,大大缩短了施工工期,提高了施工质量,创造了良好的经济效益,同时提高了安全系数。特别是在方形框架结构中尤为重要。可在今后的施工工程中加以推广应用。
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