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    筒倉模塊化剛性滑模平臺設計與施工關鍵技術研究

    日期:2021年04月22日 編輯:ad201107111759308692 作者:無憂論文網 點擊次數:140
    論文價格:150元/篇 論文編號:lw202104101702592661 論文字數:35699 所屬欄目:工程管理論文
    論文地區:中國 論文語種:中文 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis

    本文是一篇工程管理論文,本文參考模塊化技術,提出一種筒倉模塊化剛性滑模平臺。運用有限元軟件SAP2000 建立了整體平臺模型,對平臺整體結構進行了加載分析和優選桿件截面,同時運用有限元軟件 ABAQUS 對復雜節點進行了模擬驗算,保證了平臺施工的安全性,并對該平臺的施工技術進行探討。


    第 1 章 緒論


    1.1 研究背景與意義

    筒倉是用來儲存小塊狀材料的一種貯藏結構,它既可以作為儲存物料的倉庫,又可以用來作為物資生產調節與運轉管理的設施。近年來,隨著筒倉不斷呈現出自身容量較大、占地面積相對較小、卸料速度較快、運行成本相對較低、以及對環境造成較小程度污染等優點。因此在倉儲方面,筒倉在一定程度上逐步取代了庫房建筑的建設,同時廣泛的應用于化工、礦業、電力、物流、建材、農業等諸多領域。

    目前筒倉結構正向著更大更高發展,以此來增大筒倉的使用空間[1]。今后筒倉研究建設的重點將會是大直徑筒倉的施工方法,不斷提升筒倉施工專業技術對保障工程質量、施工安全和提升市場競爭力具備突出的重要作用[2]。

    筒倉滑模施工中常用柔性和剛性兩種形式的操作平臺,采用剛性滑模平臺進行施工時,平臺不光作為滑模施工階段的操作平臺,滑模施工結束后還需要作為倉頂結構施工的支撐平臺。當剛性滑模平臺作為倉頂施工支撐平臺時,此時承受的荷載主要有施工時的活荷載和筒倉頂部結構的自重荷載[3]。隨著施工筒倉直徑的增大,剛性滑模平臺重量也會顯著增大,導致施工成本增加。大直徑筒倉施工時,剛性滑模平臺往往需要搭設中心腳手架同時設置斜拉撐來提高承載能力,而且筒倉錐殼施工時通常需要分幾次進行澆筑,導致了工期長、成本高等問題出現。柔性滑模平臺施工時平臺重量較輕,可以大幅度降低平臺耗鋼量的同時施工易于進行平穩滑升,在平臺發生偏扭時容易糾正,平臺使用后拆除簡易,很大程度上減少了人力和物力的投入[4]。但柔性滑模平臺需要搭設滿堂腳手架來支撐倉頂結構施工,導致筒倉的直徑越大施工成本越高。

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    1.2 國內外研究現狀

    國外筒倉已經延續了 200 多年的修建和發展歷史,早期修建的鋼筋混凝土筒倉,因施工技術水平較低導致直徑都較小,隨著設計與施工技術的不斷完善大直徑筒倉才開始出現的。隨著農業、礦業等行業的加速發展,儲存、裝卸的物料總量也迅猛增長,在這種背景下,為了滿足日益增大的使用需求,大儲量筒倉開始出現在世界各國。同時隨著筒倉施工中成功運用液壓滑升模板技術,以及不斷發展完善與筒倉相關配套處理設備,因此筒倉在修建規模上也不斷增大[5]。發展至今,隨著大儲量筒倉的需求不斷增加,筒倉在建造技術上獲得了很大程度的發展和提升。

    1943 年,參考以往滑模施工技術,瑞典人 AB Bygging 發明了中央式控制滑模系統(SLIP FORMG SYSTEM),這次發明徹底改變了以往憑借人力進行提升動力的狀況,極大促進了筒倉滑模施工工藝的發展與應用[6]。

    20 世紀,L.Boyd Mercer 等人詳細描述了滑模施工時操作平臺系統的滑模施工技巧,分析了滑模施工時容易出現的問題,并對滑模施工中容易出現的這些問題進行了總結[7]。Michal S. Zakrzewski 根據自身的施工經驗和研究項目針對 9 個不同樣式的筒倉滑模裝置設計進行了描述,同時利用有限元軟件建立模型進行了分析[8]。Ernani C de Araújo,Carlito Calil 根據實際工程的總結對筒倉倉頂施工平臺進行了設計研究[9]。

    進入 21 世紀,D Briassoulis 對非對稱壓力分布下的筒倉倉頂錐殼進行了有限元分析,對筒倉的倉頂施工進行了探討[10]。K.T.Foss,M.Maage 等人模擬研究了剛性滑模平臺滑模施工時混凝土與模板之間的摩擦系數,為了將摩擦系數降低,針對混凝土的配合比調整進行了研究,以此來降低混凝土表面受到損害的可能性[11]。Tarek Zayed,M.Reza Sharifi,Sandel Baciu,Mohamed Amer 建立了滑模平臺使用于鋼筋混凝土筒倉時的有限元模型,并通過幾個實際案例數據證明了有限元模擬分析的準確性[12]。

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    第 2 章 傳統大跨剛性滑模平臺筒倉施工


    2.1 傳統大跨剛性滑模平臺種類

    剛性滑模平臺是筒倉滑模施工的主要工作平臺,也是施工材料和工具的堆放場所。施工人員先在剛性滑模平臺上進行滑模工作,在滑模施工之后剛性滑模平臺還會作為倉頂施工的模架。

    2.1.1 桁架式剛性滑模平臺

    當筒倉為內外筒同時滑升施工時,經常會選用桁架式剛性滑模平臺,需要使用鋼管和扣件搭設的中心腳手架作為鋼平臺的中心承重柱。

    桁架上每隔一段距離便鋪設鋼、木格柵,同時需要在格柵上鋪設平臺板。在有現澆鋼筋混凝土蓋板時,操作平臺的桁架可以作為頂蓋混凝土的模板?;2僮髌脚_可分為內、外操作平臺,有時還會附帶吊架平臺。內操作平臺的主要承重桁架支撐到提升架立柱上,或通過支托將桁架承受的荷載直接傳遞給圍圈,外操作平臺的三角挑架可通過螺栓連接支撐到提升架的外立柱或外圍圈上。

    桁架式剛性滑模平臺的布置形式分為平行式、井字式和輻射式,當選用平行式桁架平臺時,相鄰兩個桁架之間的弦桿還需要設置水平支撐,以此來保證桁架的側向穩定。井字式桁架平臺的主桁架需要進行整體制作,副桁架則需要分段制作,副桁架需運到現場后再與主桁架進行拼裝。桁架式剛性滑模平臺的桁架內力分析與架體計算應根據荷載最大時進行,鋼桁架上弦、下弦、腹桿尺寸規格也由此而確定[33-35]。

    圖 2-1 鼓圈輻射桁架式剛性滑模平臺Fig. 2-1 Cylindrical radiation truss rigid sliding mode platform

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    2.2 傳統大跨平臺中心腳手架的搭設

    2.2.1 中心腳手架的作用

    (1)內外筒同時滑升施工時,可以固定內筒中的支承桿;

    (2)滑模施工后可以對剛性滑模平臺直接進行支撐;

    (3)錐殼施工時要承受最大荷載,因此所有的構造計算均應考慮此時荷載,而中心腳手架就是此時平臺承受荷載的內部作用點;

    (4)中心腳手架在錐殼上環梁平面結構施工時可以作為模板腳手架使用;

    (5)在滑模完成后,剛性滑模平臺需要落到中心腳手架上,此時中心腳手架有支撐剛性滑模平臺的作用。

    2.2.2 中心腳手架的布置

    中心腳手架的布置需要根據筒倉施工計劃來進行初步計算,一般筒倉工程在倉頂錐殼施工時中心腳手架承受最大荷載[37]。根據施工方案以及錐殼最不利施工狀態可以得到腳手架立桿之間的間距和步距,腳手架立桿不僅要保證穩定性,同時還需要承受上部施工荷載,要經過計算后滿足施工要求。中心腳手架一般采用Ф48×3.5 鋼管搭設,中心腳手架如圖 2-2 所示。

    圖 2-2 中心腳手架立面圖

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    第 3 章 筒倉剛性滑模平臺模塊化設計......................15

    3.1 模塊化簡介............................15

    3.1.1 模塊化設計思想..................15

    3.1.2 模塊化在滑模施工中的需求....................15

    第 4 章 模塊化剛性滑模平臺整體設計........................23

    4.1 SAP2000 簡介.....................23

    4.2 參數選擇........................23

    4.3 倉頂施工工況..........................23

    第 5 章 模塊化剛性滑模平臺拼接節點設計...........................37

    5.1 輻射桁架拼接設計................................37

    5.2 中心桁架拼接設計.................38

    5.3 鼓圈拼接設計................................39


    第 6 章 模塊化剛性滑模平臺施工關鍵技術


    6.1 模塊化剛性滑模平臺組裝工藝

    模塊化剛性滑模平臺的組裝宜按照下列程序進行,并應根據現場實際情況完善滑模平臺,組裝詳細流程為:放線抄平→搭設平臺安裝支撐平臺→拼裝鼓圈→安裝輻射桁架→安裝下撐式拉桿→拼裝環向支撐→安裝 U 型卡扣→安裝內吊架→安裝外吊架→安全網張掛

    (1)首先要在施工現場進行放線抄平,能夠精確定位中心盤位置,然后搭設模塊化剛性滑模平臺的安裝支撐平臺,然后將鼓圈模塊中的中心桁架部分與中心盤使用普通螺栓進行連接,再然后將拼裝鼓圈的標準節通過法蘭節點進行拼接牢固。

    (2)模塊化剛性滑模平臺的輻射桁架拼接可以與鼓圈的安裝同步進行,根據所使用的筒倉平臺尺寸進行計算出所需輻射桁架的長度,通過螺栓及拼接節點連接構件將所需輻射桁架進行組裝連接,之后將連接完成的輻射桁架整體吊起,通過螺栓將輻射桁架下弦固定至鼓圈立柱的鋼牛腿位置,使鋼牛腿作為輻射桁架的支撐點,降低后續安裝時螺栓對孔的難度,最后完成輻射桁架上弦與鼓圈上環梁的連接,至此模塊化剛性滑模平臺輻射桁架與鼓圈連接完畢。

    (3)鼓圈與輻射桁架安裝完成后開始進行拉桿的安裝,拉桿兩端通過耳板使用銷軸與鼓圈、輻射桁架的兩端分別進行連接,兩根圓鋼通過對絲套筒進行連接形成拉桿,拉桿在對絲套筒連接時一定要張緊。

    (4)在整個模塊化剛性滑模平臺的鼓圈、輻射桁架、拉桿安裝完畢后進行環向支撐的拼裝,環向支撐使用煨彎的槽鋼通過連接板使用普通螺栓來進行拼接,環向支撐由內向外依次安裝,使用 U 形卡扣連接方式把槽鋼固定在每榀桁架的上下弦。

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    結論

    本文參考模塊化技術,提出一種筒倉模塊化剛性滑模平臺。運用有限元軟件SAP2000 建立了整體平臺模型,對平臺整體結構進行了加載分析和優選桿件截面,同時運用有限元軟件 ABAQUS 對復雜

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