大跨度预应力管桁架煤棚累计滑移施工技术

林 源

(中冶华天南京工程技术有限公司 江苏 南京 210019)

1 工程概况

某电厂煤棚采用预应力管桁架结构形式，料棚跨度162 m，长度240 m，料棚高度49.95 m，料棚投影面积38880 m2。该料棚共有15榀主桁架，各主桁架间通过联系桁架和屋面支撑进行连接。料棚主索及屋面支撑均采用Galfan索。该料棚支座坐落在3.5 m高的混凝土柱顶，混凝土柱间设置3.5 m高挡煤墙。该工程属于在现有露天堆煤场增设煤棚，为即满足施工要求又不影响电厂生产的正常进行，该煤棚采用了累计滑移的施工方法进行施工[1]。该料棚平面布置图及断面图如图1、图2所示。

图1 料棚平面布置图

图2 料棚断面图

2 管桁架滑移方案

2.1 滑移方案说明

首先在煤场中可利用位置4、5轴线间设置支撑胎架。按照滑移工艺，累计滑移第2-14轴桁架，共13榀。各桁架采用分块叠加累计滑移，待全部桁架滑移至设计位置后，最后对1轴及15轴山墙桁架分段吊装，并安装相应的联系桁架及檩条，至此整个大棚拼装滑移完成[2-4]。滑移中选择至少两榀桁架为一个单元进行正反向滑移，安全可靠。

2.2 支撑胎架的设置

支撑胎架作为桁架组装的临时平台，需具备一定的刚度及自身稳定性。从构造上既需要其能为预应力拉索的张拉和撑杆的安装提供便捷平台，又能使安装完成的桁架能顺利滑移出去，不被胎架本身所阻挡[5,6]。

图3 待滑移主桁架与支撑胎架的位置关系图

通过在支撑胎架的滑移方向上设置悬挑端，将需要滑移的第一榀主桁架安装在悬挑端上，随后依次完成第二榀主桁架的安装、第一榀主桁架预应力拉索的张拉，两榀主桁架间联系桁架及檩条的安装。完成以上工序后，最终将两榀桁架滑移出去，第二榀桁架占据第一榀桁架的位置(如图3)。

2.3 滑移流程叙述

具体的滑移流程如下。

步骤1：在4轴和5轴之间设置桁架支撑胎架，其宽度约20 m；分别沿A轴、B轴通常布置2条滑移通道，单条滑道长度约220 m，在A 、B跨桁架间、支撑胎架上方设置滑道L1，滑道长度约20 m，主桁架在支撑胎架上组装时未设置预应力拉索，为控制结构挠度而设置滑道L1。滑移轨道与支撑胎架布置如图4所示。

步骤2：在支撑胎架上拼装桁架，首先拼装13轴和14轴两榀主桁架及其间次结构；在A轴、B轴已拼装桁架的第一榀主桁架支座位置布置液压爬行器，在滑道L1已拼装桁架的第二榀主桁架下弦位置布置液压爬行器，共3台，安装泵站等液压滑移设备，并且调试液压滑移系统。

步骤3：向15轴方向滑移一个柱距，安装12轴桁架，及安装12-13轴之间联系桁架及檩条。依次类推完成5轴至14轴间主桁架、联系桁架及檩条安装。

步骤4：支撑胎架上安装4轴桁架，安装完成后，通过临时连杆将上下弦和5轴桁架相连，4轴桁架安装完成后，向15轴滑移4米，安装3轴桁架，安装完成通过临时连杆连接上下弦，向15轴滑移4 m。

步骤5：安装2轴桁架，及2-3轴间联系桁架，张拉拉索，拆掉支撑胎架，安装15轴山墙。

步骤6：将顶推器安装到3轴、8轴、14轴，开始反向滑移，首先将5-14轴主桁架滑移到位，断开4轴和5轴主桁架之间临时连杆，将4轴主桁架滑移到位。安装1轴山墙桁架。

步骤7：断开3-4轴主桁架间临时连接，将2、3轴主桁架滑移到位，对4-14轴主桁架进行铰支座更换，更换完成安装14-15轴间联系桁架。

步骤8：反向滑移完成，更换铰支座，将1、2轴与3、4轴间联系桁架补充完成，主体结构全部安装完成。

图5 滑移梁三维示意图

3 滑移临时措施

3.1 滑移临时措施组成

桁架结构滑移时需设置滑移临时措施，本项目滑移临时措施主要包括滑移梁、依附滑移梁的水平桁架、滑靴、滑道结构、临时拉杆等。其中滑道结构由侧向挡块、滑块组成。滑移梁三维示意图如图5。

临时措施布置方式是滑移梁及水平桁架布置在混凝土挡煤墙顶面上，并在支座处与支座埋件可靠焊接。滑移过程中主要是依靠挡煤墙来承受料棚竖向力，依靠水平桁架来抵抗料棚外扩力。滑移梁可采用横放H型钢，刚好可利用其槽型口使的滑移能在限定的区域向前推进。滑移措施剖面图如图6所示。

图6 滑移措施剖面图

滑靴上部连接管桁架，下部卡在滑移梁的槽内。滑靴可由多块钢板焊接而成，与滑移梁的接触面要尽量减少，滑靴在前进方向设置刃口并在滑移前涂抹黄油。滑靴的使用既可以作为支撑管桁架支座的临时平台，又可凭其特有的构造减小与滑移梁之间的接触面，降低摩擦力，使滑移更省力。滑靴设计大样如图7所示。

图7 滑靴平立面大样图

滑道结构在桁架结构滑移过程中，起到承重、导向和横向限制支座水平位移的作用。滑道中心线与支座中心线重合，滑移挡块规格为30 mm×50 mm×150 mm，焊接在滑移梁腹板上(如图8)。

图8 滑道挡块布置图

为使顶推力传递路径更明确和结构在滑移过程中的稳定，需在各榀主桁架之间加设连杆，临时连杆可考虑为压杆，杆件选择可按照受压构件长细比进行控制，临时连杆设置如图9所示。

图9 临时连杆设置示意图

3.2 滑移轨道安装要求

为保证滑道内表面平整，减少滑移过程中的阻碍，降低滑动摩擦系数，滑道在铺设时，应做到：(1)滑移轨道梁表面应水平；(2)拼接位置应保证其平整度，不得存在高差；(3)滑移梁中心线与滑移中心线偏移应控制在±10 mm以内；(4)钢滑靴及滑移梁上表面在滑移之前应涂抹黄油润滑。

3.3 滑道侧挡块的安装要求

滑道侧挡块起着直接抵抗顶推反力及滑移精度控制的作用，因此在安装过程中应注意以下几个方面：(1)为保证滑道侧挡块与顶推支座之间有足够的接触面，滑道侧挡板应严格按照设计形式安装；(2)滑道侧挡块与滑移梁的焊缝高度应满足设计要求，以满足抵抗顶推反力的使用要求；(3)所有滑移梁上侧挡块的起始安装位置应在同一轴线位置处，并在每条轴线位置处重新设置起始点，以减小安装累积误差，满足滑移同步性的要求；(4)同一滑移梁两侧的侧挡块安装误差应小于1 mm，相邻滑道侧挡块的间距误差应小于3 mm；(5)侧挡块前方(滑移前进方向)严禁焊接。

4 液压顶推系统配置

液压顶推滑移系统主要由液压顶推器、液压泵源系统、传感检测及计算机同步控制系统组成。液压顶推滑移系统的配置本着安全性、符合性和实用性的原则进行。

4.1 液压顶推器配置

本工程拟选用的液压顶推器的型号YS-PJ-100型，额定顶推力为100 t。

总体配置原则：(1)满足桁架结构累积滑移驱动力的要求，尽量使每台液压顶推器受载均匀；(2)尽量保证每台液压泵站驱动的液压顶推器数量相等，提高液压泵源系统利用率；(3)在总体布置时，要认真考虑系统的安全性和可靠性，降低工程风险。

4.2 液压顶推器的选择

在滑移过程中，顶推器所施加的推力和所有滑靴和滑轨间的摩擦力F达到平衡。

滑移重量为2400 t，摩擦系数0.15，桁架所需的最大总顶推力大小，2400×0.15=360 t。本工程中桁架结构滑移施工设置6个顶推点，每个顶推点布置1台100t-600液压顶推器。单台100t-600型液压顶推器的额定顶推驱动力为100 t，则顶推点的总顶推力设计值6×100=600 t>360 t，能够满足滑移施工的要求。

5 结语

在现有煤场上增设大跨度煤棚，通过滑移法施工，可有效减少对场地的占用和对生产的影响。

通过在支撑胎架端部设置悬挑桁架的特殊构造，能保证预应力拉索及撑杆在支撑胎架上的便利安装，并保证该榀桁架在张拉完成后顺利滑移出去。

通过利用煤场两侧的挡煤墙来布设滑移梁，大大提高了滑移的便利性，同时也可以有效减小滑移梁的截面规格，节省滑移成本。通过设置依附滑移梁的水平桁架，可有效承受滑移过程中料棚的外扩力，且该水平桁架可多次重复利用。

通过滑靴的设置，可有效减少煤棚在滑移过程中的摩擦力。通过滑移梁内滑块的设置，即可作为液压爬行器在滑移中的反力点，又可作为滑移梁上的“刻度尺”，为同步滑移提供刻度参考。