砂箱在钢结构卸载中的研究与应用.pdf

摘要]深圳某工程大型悬挑钢结构卸载量大，卸载点分布广、点数多，为保证钢结构安全和整体变形，需控制各点均匀下降，卸载操作统一协调难度大。为此，设计一种应用于大型悬挑民用钢结构卸载专用砂箱。通过对砂箱工具的设计、试验进行研究，将砂箱使用技术引入到民用钢结构施工中，并成功实现了大吨位临时支撑荷载向结构本体的平稳过渡。[关键词]钢结构工程；卸载；砂箱工具；悬挑结构

内容摘抄：

1研发工程背景
1.1工程概况
本工程裙楼采用巨型悬挑钢桁架结构，主结构共由6类14榀主桁架构成，整个抬升裙楼用钢量约28000t,距地面约36m,平面尺寸东西长162m,南北宽98m,南北向悬挑22m,东西向悬挑36m。采用“大型M1280D塔式起重机吊装、胎架支撑、高空原位拼装法”进行抬升裙楼安装。整体安装效果如图1所示，临时支撑胎架平面布置如图2所示。

1.2整体卸载工况
1)胎架卸载反力及卸载顺序

从抬升裙楼主体结构安装完毕开始，共分12个步骤、4个循环工作阶段进行卸载，每个阶段均按照外圈→中圈→内圈顺序卸载，卸载量如表1所示。

2研发思路
借鉴砂箱在其他领域施工中的应用实例，对每一种实例应用原理进行深入剖析，得出砂箱运动规律。例如在预应力桥梁施工中，砂箱是作为卸载脱模工具使用；在预应力钢筋放张施工中，砂箱是为了让钢筋在收拉过程中缓慢进行，避免速度不均匀而导致反力装置受到损坏。大空间无支撑梁板结构和钢结构卸载工程中，目的在于使结构从有胎架支撑工况到正常使用工况缓慢均匀过渡。通过以上的具体分析，得出砂箱工具工作原理的共性：由套筒和活塞组成的密封钢质容器，容器内装入定量特定颗粒材料，当承受竖向荷载时，通过人工操作底部设置的排料口阀门开关，控制颗粒材料流量大小，实现活塞进行收缩运动，达到缓慢改变位移量的目的。根据砂箱的工作原理和受力特点，应采用圆柱形式较为合理。

3研发过程
卸载过程中结构内力安全可靠过渡为使用状态。结合以上工程卸载工况特点和砂箱使用原理，设计一种应用于大型悬挑民用钢结构卸载的专用砂箱工具。
3.1砂箱规格确定
3.1.1高度
根据胎架顶部与结构间预留高度、安装起拱值、卸载时结构挠度变化值合理确定砂箱制作高度。该高度必须满足卸载前后起拱值变化范围，通过数据分析发现，最大砂箱初始安装高度出现在31号胎架，为737.4mm;最小砂箱卸载完成时高度出现在23号胎架，为632.3mm。考虑排砂口角度向下设置倾角以确保砂子自然排出，便于底部放置接砂箱斗，因此底部留设高度为83mm。同时为防止砂箱下部残留砂子无法排除，卸载中途出现“项死”状况，造成无法到达预定的卸载高度，因此预留47mm高排砂余量尺寸。

3.2局部节点设计
1)内外套筒间高度方向加固
砂箱在预压后直至正式排砂前，需要将两者之间进行临时固定，以防止砂箱在运输、吊装过程中内外筒脱离，影响砂箱整体制作高度。

4现场应用
2010年4月3日，砂箱卸载技术成功在裙楼临时支撑胎架卸载中应用，卸架过程中的监测数据表明，主体结构应力增量和卸载量呈现明显的比例关系，主体结构应力变化情况呈现双轴对称性，与主体结构的对称性一致。

（略）

投稿会员：巧克力布丁