地震模拟振动台作动器预埋连接件安装施工技术

陈雷，康建军 （安徽三建工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

模拟地震振动台是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。

地震模拟振动台系统主要由振动台台面、液压驱动和动力系统、测试和分析系统、控制系统组成。振动台台面具有一定的厚度和刚度，截面尺寸根据试验的需求来确定，通常在振动台上安装多个作动器来协调推动振动台运动。作动器与预埋在大质量、高刚度的混凝土基础里的连接件通过安装板相连。作动器连接件安装精度要求高，达到毫米级，其安装精度对振动台设备安装及试验精确度影响很大。

1 工程概况

安徽建筑科学研究设计院抗震检测实验室工程，建筑面积3540.98m。地震模拟系统为3m×3m三向六自由度振动台系统，引进美国MTS公司设备。振动台通过八个激振作动器与预埋在混凝土基础里的作动器连接件相连接，分别为X向两个连接件、Y向两个连接件、Z向四个连接件。振动台基础采用开口箱形固定基础，外形几何尺寸为11m×11.3m×7.5m，混凝土强度等级C30。见图1、图2所示。

图1 振动台基础平面图

图2 振动台基础剖面图

作动器连接件预埋安装精度要求：作动器安装板位置允许偏差±2mm，Z方向作动器安装板必须在重力方向（水平度）允许偏差±1mm，彼此共平面允许偏差±2mm，X、Y方向作动器的安装板垂直度允许偏差±1mm，与“X”基准轴和“Y”基准轴的平行度允许偏差±1mm。

2 总体施工思路

①在工厂制作振动台作动器预埋连接件各单件及组装各单件的钢骨架，利用钢骨架把多个预埋连接件组成高精度组件。为了运输方便，拆解各单件及钢骨架运至施工现场，再次拼装成组件。组件经检测合格后吊至振动台基础设计位置。用高精密度测量仪器测控，调整作动器连接件位置。

②为提高作动器连接件安装精度，混凝土分四次浇筑完成。第一次：-7.5m至-6.2m，高度1.3m，混凝土约211m；第二次：-6.2m至-3.38m，高度2.82m，混凝土约 469m；第三次：-3.38m至-1.6m，厚度1.78m，混凝土约229.8m；第四次：-1.6m 至 0m，厚度1.6m，混凝土约207m。混凝土浇筑间隔20d左右。

3 工艺流程

施工准备→作动器预埋件连接件进场验收→作动器预埋件拼接组装→作动器预埋连接件定位放线→作动器连接件组件吊装就位→作动器连接件组件位置测调→作动器预埋连接件加固→作动器预埋连接件验收→作动器安装板就位→测调作动器安装板标高及垂直度→作动器安装板四周灌浆→作动器安装板验收。

4 施工方法

4.1 施工准备

①根据工程设计图纸、施工工艺及相关要求等，编制试验方案，进行试验段制作，对试验过程中出现的问题进行分析，进一步优化改进施工方案。

②作动器预埋连接件、安装板单件工厂制作，检测合格，并用钢架把作动器预埋连接件组拼成组件。各单件进行编号，堆码整齐。见图3～图7所示。

图3 作动器连接件及安装板单件图

图4 Z向作动器连接件组件立面图

图5 Z向作动器连接件组件平面图

图6 X、Y向作动器预埋组件正面图

图7 X、Y向作动器预埋组件侧面图

③对技术人员和作业工人进行技术培训和安全技术交底。

④供电及各种机械设备正常运行，满足施工需要。

4.2 作动器预埋件连接件进场验收

作动器预埋连接件的进场质量验收检验是一个重要的关键点。具体检测标准及方法如下。

①检查作动器预埋连接件的材质报告，出厂合格证，复检报告等。

②钢板截面尺寸及平整度：用游标卡尺及靠尺测量误差不应超过±1mm。

③预埋钢管及螺栓：钢管壁厚用游标卡尺测量，误差不应超过±0.5mm；长度用钢卷尺测量误差不应超过±1mm；螺栓直径用游标卡尺测量，误差不应超过±0.5mm；长度用钢卷尺测量误差不应超过±1mm。

④整个施工周期采用同一检测工具。

4.3 作动器预埋连接件安装方法

4.3.1 作动器预埋件拼接组装

振动台作动器连接件各单件运输至施工现场，在平整的场地上，把作动器连接件各单件及辅料5#槽钢，按照工厂预拼装的图纸，组拼作动器预埋连接件成整体。振动台作动器连接件组件组装好后，对其尺寸精度进行复测，作动器预埋连接件钢管位置允许偏差±1mm，螺杆顶部允许偏差±2mm。

4.3.2 作动器预埋连接件定位放线

根据振动台基础定位图及作动器连接件预埋施工图，在±0.00混凝土结构楼层选择合适位置，用经纬仪、大钢尺以建筑物轴线引出作动器预埋件定位控制线。以此控制线作为振动台基础及预埋件的唯一基标，见图8所示。当控制线与预埋件组件连杆标定的中线一致时，则作动器连杆预埋件位置准确。

图8 作动器预埋连接件控制线图

根据施工进度及工艺要求，把控制线分别引测至-6.20m标高及-1.6m标高混凝土面上。作为吊装及校正作动器预埋连接件的基准参考。

4.3.3 作动器连接件组件吊装就位

用12t汽车吊把检测合格的作动器连接件组件吊装至在组件支撑上就位。垂直作动器预埋连接件组件总重约2t，水平作动器预埋连接件组件重量约1t。采用帆布吊绳绑扎，缓慢吊起放在预定位置。

4.3.4 作动器连接件组件平面位置测调

在振动台作动器预埋连接件控制线上架设经纬仪，测调预埋连接件组件的位置。两个方向同时架设经纬仪，当经纬仪视准线、预埋连接件控制线、预埋连接件组件上的标志线一致时，则振动台作动器预埋连接件位置正确。反复测调，控制误差不大于1mm。用电子经纬仪测量组件螺栓上端顶部标高，采用千斤顶、撬棍等辅助工具，调整组件螺栓上端标高符合设计要求，各点标高误差不大于1mm。

4.3.5 作动器预埋连接件加固

在浇筑好的-6.2m标高的混凝土面上采用钢板和膨胀螺栓设置固定点，按图尺寸确认无误后，将四套Z向作动器预埋件采用槽钢分别垂直、斜拉可靠焊接至-6.2m筏板固定点上。见图9所示。以防混凝土在浇筑时钢筋网整体晃动影响预埋件尺寸，确保四套Z向作动器预埋件无晃动、无下沉。

图9 Z向作动器连接件固定图

在浇筑好的-1600mm混凝土面上采用钢板和膨胀螺栓设置固定点，按图尺寸确认无误后，将X、Y向各两套作动器预埋件采用槽钢分别垂直、斜拉可靠焊接至基坑-1.6m底部固定点上，见图10所示。以防混凝土在浇筑时，钢筋网整体晃动影响水平作动器预埋件尺寸，确保X、Y向各两套作动器预埋件无晃动、无下沉。

图10 X、Y向作动器连接件固定图

4.3.6 动作器预埋连接件验收

作器预埋连接件加固后，进行振动台基础钢筋分项工程、模板分项工程及混凝土分项工程施工。在浇筑混凝土之前，再次利用钢尺，水准仪、经纬仪对安装完成的作动器预埋件各项指标进行检测。进行混凝土浇筑时，应避免碰触预埋件，防止埋件扰动移位。振动台大体积混凝土保温保湿养护14d后,方能拆除模板，利用钢尺，水准仪、经纬仪等对安装完成的作动器预埋件各项指标进行检测，振动台作动器连接件尺寸、标高允许偏差均控制在±2mm范围内。

4.4 作动器安装板安装调试方法

4.4.1 作动器安装板就位

就位作动器安装顶板前，先将各作动器安装板预埋件坑清理干净，复核预埋的作动器连接件位置是否符合要求。如误差较大，在取得建设、监理、设备厂家代表认可的情况下，适当修改钢架结构找正。将预埋件连接杆螺纹端涂上二硫化钼并拧上螺母。用吊车起吊安装板缓慢插入螺栓就位。

4.4.2 测调作动器安装板水平标高及垂直度

采用红外线仪器、水准仪及经纬仪等工具，以控制线、控制标高为基准，利用安装板三向调整螺栓进行X、Y、Z向的尺寸微调，达到四块Z向作动器顶板垂直方向（水平度）小于±1mm，彼此共平面小于±2m；X、Y向各两块作动器顶板垂直度小于±1mm，与“X”基准轴和“Y”基准轴的平行度小于±1mm，并做好记录。

4.4.3 作动器安装板四周灌浆

作动器连接安装板调试合格后，把安装板四周与混凝土基础之间缝隙进行二次灌浆料施工。灌浆料使用不收缩水泥浆。灌浆前用泡沫环或同等材料阻止浆料进入套管与拉杆接触。水平作动器安装板与基础缝隙支模。按照水泥浆的使用性能，拌制灌浆料。基础混凝土冲洗干净，将灌浆料分次完全填满空隙，安装板下面和后面不能有任何气孔或孔洞。灌浆料施工完毕后,再进行一次尺寸复核，确保尺寸数据无变动。水泥干燥硬化后，将螺母拧至扭矩为105N·m。

4.4.4 作动器安装板验收

采用红外线仪器、水准仪及经纬仪等工具，以控制线、控制标高为基准测量，四块Z向作动器顶板垂直方向（水平度）小于±1mm，彼此共平面小于±2mm；X、Y向各两块作动器顶板垂直度小于±1mm，与“X”基准轴和“Y”基准轴的平行度小于±1mm；作动器安装板位置偏差小于±2mm验收合格，为下一步安装模拟地震振动台设备提供了条件。

5 质量保证措施

①执行《钢结构设计标准》(GB50017-2017)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)和《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2013)等相关规范和设计图纸的工艺要求标准规定，严格进行质量控制。

②编制振动台作动器预埋连接件专项施工方案，经专家论证，报相关单位审核通过后实施。

③施工前对管理人员及操作工人进行各分项技术交底，把工序重点、难点交代清楚，让每个人充分理解方案的精髓。

④严把原材料及半成品进场验收关。进场必须进行验收，不符合要求的，必须返厂，严禁使用。

⑤实施过程中，技术人员跟班作业，指导施工，发现问题及时解决。

⑥施工过程做好测量记录，留下影像资料，便于事后分析改进。

6 结束语

本工程通过地震模拟系统振动台作动器预埋连接件安装施工，有效地解决了高精度作动器连接件安装难题，且安全可靠，施工方便，易于质量控制。实践证明，只要通过合理的施工技术措施，利用工厂专用设备制作高精度作动器连接件单件,并组拼调试合格，各单件及钢支架运至施工现场进行安装，就能解决这一技术难题，对于类似高精度预埋件安装施工具有现实的参考借鉴意义。