[发明专利]一种拱形结构“零变形”状态提升施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构施工技术领域，特别涉及一种大跨度拱形建筑钢结构的施工方法。

背景技术

自古罗马时期以来，拱形结构以其良好的受力性能、优美的建筑形态，在桥梁及建筑结构中，得到广泛应用。随着社会的发展和科学技术的进步、新材料新工艺的使用、先进计算理论和分析工具的出现，现代建筑，特别是空间大跨结构的建筑，正在向超高、大跨、造型独特等方向发展，而拱形结构正是现代建筑中最常用的结构类型之一。使用大跨度拱形结构作为建筑结构的承重结构形式，可以获得大面积无柱室内空间，因而在一些对空间有特殊要求的建筑工程中，拱形结构普遍受到业主和设计师的青睐。

拱形结构在安装时会出现以下两个问题：一是吊装时构件本身因自重作用会发生变形，一般为拱跨中向下挠、两端向外变形，这将严重影响安装精度；二是此类构件在安装过程中，将对两端的支撑结构产生较大的水平作用力，这将大幅度增大临时设施或下方支承结构的建造费用。

对于大跨度拱形结构的施工，以往的施工方法一般为搭设与结构等高的支撑架系统，采用大吨位吊装机械，将拱形结构分段吊装，在高空对接、合龙。该方法存在施工精度较差、作业面较高安全性差、施工质量不易保证及施工费用过高等缺点。

本发明基于自平衡原理，在拱形结构下方附加柔性构件形成内力自平衡结构，并通过张拉该柔性构件，使拱形结构保持设计形态，在自平衡状态下进行提升施工。本发明所述的施工方法，解决了当前大跨度拱形结构施工工艺存的缺点，是施工技术领域的一次较大进步。

发明内容

本发明的目的是针对上述大跨度拱形结构安装过程中的难题，提供一种安装过程中拱形结构基本保持设计形状、不会对支撑结构产生较大水平作用力的安装方法，以确保安装过程的安全可靠和安装精度，降低非线性施工过程在结构杆件内产生的附加应力，并减少临时措施使用量，减少甚至避免使用大吨位吊装机械，节省施工措施费用。

本发明的技术方案可通过以下的技术措施来实现：

1、一种拱形结构“零变形”状态提升施工方法，其特征在于施工过程包括如下步骤：

第一步、将大跨度拱形结构预先进行分段，分成两侧的落地部分拱形结构和中间的提升施工单元；

第二步、搭设若干支撑胎架，在支撑胎架上原位拼装提升施工单元，同时安装落地部分拱形结构；

第三步、在提升施工单元的两端点之间安装水平钢绞线和水平千斤顶，并张拉水平千斤顶，张紧水平钢绞线；

第四步、在落地部分拱形结构和提升施工单元分段点处搭设竖向的提升架，在提升架顶部安装提升千斤顶，在提升千斤顶和提升施工单元端点之间安装竖向提升钢绞线；

第五步、分级依次交替张拉水平钢绞线和竖向提升钢绞线，使提升施工单元脱开支撑胎架，根据变形测量结果，对水平钢绞线进行张拉，使提升施工单元两端点不发生相对水平变形；

第六步、正式提升，将提升施工单元提升到预定高度；

第七步、提升施工单元与两侧相邻的落地部分拱形结构对接，形成大跨度拱形结构；

第八步、分级卸载并拆除水平千斤顶、水平钢绞线、提升千斤顶、竖向提升钢绞线、提升架，提升施工完成。

所述的第一步中，两侧的结构分段点对称，且分段点位于同一标高。

所述的水平钢绞线和竖向提升钢绞线通过耳板连接，提升施工单元的提升吊点与水平张拉节点为同一处。

所述第八步中，优先卸载水平钢绞线，再卸载竖向提升钢绞线。

所述第八步中，第二次提升水平钢绞线和第二次提升竖向钢绞线分级进行卸载。

本发明设置水平钢绞线的目的是与拱形结构构成内力自平衡结构，同时通过张拉水平钢绞线，使拱形结构保持设计形态，即两端点不发生水平方向的变形。在此状态下，拱形结构处于自平衡态，下方的支撑结构仅受竖向力，不受水平推力作用；对自平衡态的拱形结构进行吊装或提升等施工过程中，拱形结构也保持设计形态，不发生水平变形，便于施工变形控制和保证施工质量。故本发明在步骤5中，明确水平钢绞线的张拉控制原则为提升施工单元两端点不发生相对水平变形。施工时需要以计算分析的水平拉力为参考，根据现场实测的变形结果，对水平钢绞线张拉力进行调整。

在本发明所述的施工方法中，当拱形结构体量较大时，可将提升施工单元（4）进行分段，通过增加提升施工次数的方法，完成提升施工单元（4）的拼装，以采取两次提升为例，其施工过程具体包括如下步骤：

当提升施工单元尺量较大时，将提升施工单元进行分段，其步骤如下：