一种顶升卸载一体且可全方位滑移的施工工装及施工方法与流程

1.本发明涉及钢结构领域，具体涉及一种顶升卸载一体且可全方位滑移的施工工装及施工方法。


背景技术：

2.在社会快速发展的当下，大跨度空间钢结构建筑越来越多，而在这些大型钢结构建造过程中，需要采用顶升和卸载来将结构自重从支撑架上转移到钢结构自身上。不少钢结构由于本身结构体系的特点，在顶升和卸载过程中，需要顶升或者卸载较大距离，或者需要卸载较大距离，并且在顶升和卸载过程中会伴随有较大的水平位移。因此，每个项目都会根据自身的结构特点选择在全方位或者部分方向上释放或者不释放这些水平位移，以达到最终结构自身受荷的目的。
3.而在如今的大部分钢结构施工过程中所采用的卸载工装仍然缺乏灵活性，即做不到对卸载过程中的每个卸载点处的精准可控，做不到对每个卸载点处的临时支撑在各个方向上的释放与调节进行自由的选择，如砂箱卸载方法，在千斤顶辅助下直接割断临时支撑以达到卸载目的的方法等。砂箱卸载采用的是在临时支撑底部放置砂箱，然后在卸载阶段打开排砂孔，砂箱内的砂子在结构自重作用下自动从排砂孔流出，从而使得临时支撑与结构缓慢下降的施工方法。
4.如中国专利cn204920277u所公开的一种大跨度钢结构卸载支撑砂箱，该方法可以达到结构卸载的目的，并且可以主结构起到有效的支撑作用，但是做不到对结构竖向卸载量以及临时支撑水平滑移量的精准控制，进而也就做不到对卸载过程中主结构竖向位移和各个方向上水平位移的精确控制。直接割断临时支撑的卸载方法，指的是在千斤顶辅助下，逐步火焰切割结构的临时支撑，使得结构逐步卸载的施工方法。该方法使得结构每一步的卸载量具有较大的不确定性，即每一步卸载量全靠火焰切割量的把控，而对水平滑移量完全不能精确控制。这些卸载工装和卸载方法具有较大的局限性，如果在钢模块安装出现偏差、卸载过程出现较大的位移等问题，传统的卸载工装处理起来比较困难。


技术实现要素：

5.针对上述卸载过程中的做不到对卸载过程中的每个卸载点处的精准可控，做不到对每个卸载点处的临时支撑在各个方向上的释放与调节进行自由的选择技术问题，本发明的目的在于提出一种顶升卸载一体且可全方位滑移的施工工装及施工方法，能极大的提高卸载工装的灵活性，精准控制水平滑移量，施工过程中可随时暂停以处理紧急问题。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
7.一种顶升卸载一体且可全方位滑移的施工工装，其包括：两导向柱，其相对的一侧面中央沿高度方向设滑槽；顶升梁，其两端设导向部，该两导向部设置于所述两导向柱的滑槽内；所述顶升梁顶面中部设有供临时支撑短柱或滑靴滑移的滑移区域，所述滑移区域四周设限位挡板；两千斤顶，分别对称设置于两导向柱内侧。
8.进一步，还包括垫块，该垫块设置于所述两千斤顶之间中央，即位于顶升梁下中央。
9.优选的，所述垫块上还设有调节高度用垫板。
10.优选的，所述导向柱为槽钢、热轧h型钢或焊接h型钢。
11.优选的，所述顶升梁导向部位于顶升梁两端面中央，导向部宽度小于顶升梁宽度。
12.优选的，所述的顶升梁为等截面梁或非等截面梁。
13.优选的，所述的顶升梁为工字梁、箱型梁或h型钢，其侧面设有若干加强筋板。
14.优选的，所述滑移区域涂抹润滑油、或脂、或铺设不锈钢板，或者在短柱或滑靴底部固定低摩擦性的工程塑料。
15.优选的，所述的导向柱侧面设有刻度尺，用以实时观察顶升梁两侧是否水平，且可用以实时观察顶升梁顶升和卸载的距离。
16.优选的，所述的限位挡板焊接或栓接于所述顶升梁顶面。
17.在本发明所述施工工装中：
18.本发明所述顶升梁底部设置有两个千斤顶以及垫块，该垫块可由不同厚度的板或者其他厚度较小的垫块组成，可灵活组成不同厚度的垫块。千斤顶与垫块交替承载顶升梁传递的竖向荷载，即顶升和卸载过程中，由千斤顶承受荷载，顶升和卸载暂停或者结束，或者千斤顶达到最大行程时，由垫块承受荷载。
19.对于顶升和卸载距离超过千斤顶的单一最大行程时，需要在千斤顶底部灵活布置垫块，比如在卸载过程中，卸载距离超过千斤顶的单一最大行程时，需要在正式卸载前在千斤顶底部布置垫块，确保在千斤顶达到最大行程时，还能通过抽除垫块以再次获得卸载空间；在顶升过程中，如果顶升距离超过千斤顶的单一最大行程时，需要在每次千斤顶达到最大行程时，在千斤顶底部增加一定厚度的垫块，确保千斤顶还能获得足够的顶升空间。
20.导向柱为滑槽结构，将顶升梁限制在滑槽内竖向滑移，同时导向柱还可以承受来自顶升梁的水平荷载。导向柱可灵活选用槽钢，热轧h型钢或者焊接h型钢改造而成。
21.顶升梁主要承受主结构的荷载，该荷载通过临时支撑短柱或者滑靴传递而来。该梁的形状可为等截面梁，比如说箱型梁，h型钢等，也可按照具体要求进行改造成非等截面梁，比如说当临时支撑短柱或者滑靴在顶升和卸载过程中需要较大的水平滑移距离时，可以将顶升梁上翼缘宽度加宽。
22.为了防止顶升梁在竖向滑移过程中倾覆，顶升梁每个翼缘拐角与导向柱之间的净距要控制在比较小的距离以内。实际操作时也可以焊接或者栓接塞块来控制顶升梁与导向柱滑槽内侧的净距，保证顶升梁在受到水平力时能顺畅的将力传递给导向柱，而顶升梁本身不会倾覆。
23.顶升梁顶部设置有滑移区域，这个区域的大小需要根据结构顶升和卸载过程中临时支撑短柱或者滑靴的滑移量来确定。结构临时支撑短柱或者滑靴底部作用在该滑移区域，在顶升和卸载过程中结构支撑可以在滑移区域水平滑动。如果处于非顶升或者卸载阶段，结构临时支撑短柱或者滑靴需要固定住，限制其水平滑移，则只需要在临时支撑短柱或者滑靴与限位挡板之间填充垫板。实际操作时为了减小滑移摩擦力，也可以根据实际情况选择在滑移区域涂抹润滑油或脂、或者铺设不锈钢板，或者在短柱或滑靴底部固定低摩擦性的工程塑料等措施。
24.本发明所述顶升卸载一体且可全方位滑移的施工工装的施工方法，其包括如下步骤：
25.a)顶升操作
26.首先放入千斤顶，调平顶升梁，如果结构临时支撑短柱或者滑靴需要水平滑移，则调整顶升梁顶面滑移区域内设置于短柱或者滑靴与限位挡板之间的塞板数量；
27.然后启动两侧千斤顶，使得顶升梁被同步顶升，直至顶升梁达到设计标高，或者千斤顶达到最大行程；当千斤顶快达到最大行程且顶升梁未达到设计标高时暂停顶升，增加垫块处的垫板数量，使得顶升梁与垫块之间只有不大于5mm间隙，再回落千斤顶，使得顶升梁的竖向荷载传递到垫块上；
28.再在两侧千斤顶下添加垫块，重新启动千斤顶，开启下一个行程的顶升；以此类推直至顶升至设计标高；
29.b)卸载操作
30.首先放入千斤顶，此时千斤顶底部应该按照的预先计算垫上足够厚度的垫块，顶升梁调平，如果结构支撑需要水平滑移，则调整顶升梁顶面滑移区域内的塞板；
31.然后启动两侧千斤顶，将顶升梁顶升不大于5mm的距离，再抽取中间垫块上的垫板；再同步卸载两侧的千斤顶，直至顶升梁卸载到设计标高。
32.优选的，所述的导向柱侧面设有刻度尺；调平顶升梁时，通过顶升梁两端下翼缘对齐该刻度尺的刻度，实时观察顶升梁两侧是否水平，以及实时观察顶升梁顶升和卸载的距离。
33.优选的，当卸载总距离大于千斤顶一个行程的距离时，在卸载操作前，两侧千斤顶底部加设若干垫板，这些垫板的总厚度应该等于或者大于卸载总距离减去千斤顶一个行程的距离；在卸载操作中，当卸载距离达到距离千斤顶最大行程10mm内但仍未卸载到设计标高时，则在中间垫块处增加垫板，使得垫板与顶升梁下翼缘的下表面接触或者两者净距小于10mm，再继续卸载千斤顶使得荷载传递到中间垫块上，然后抽取千斤顶底部的垫块，再启动千斤顶，将两侧的千斤顶同步顶到顶升梁，使得荷载再次传递到两侧千斤顶；再抽取中间垫块，然后同步卸载两侧千斤顶，开启下一个行程的卸载；以此类推直至卸载结束。
34.在实际操作中，结构的水平滑移是伴随着顶升或者卸载的过程产生的。
35.顶升操作为：
36.首先放入千斤顶，顶升梁调平，使得顶升梁两端下翼缘的下表面对齐刻度尺的同一标高刻度；如果结构临时支撑短柱或者滑靴需要水平滑移，则释放滑移区域内的约束，即抽除临时支撑短柱或者滑靴与限位挡板之间的塞板；然后启动两侧千斤顶，使得顶升梁被同步顶升，直至顶升梁达到设计标高，或者千斤顶达到最大行程；当千斤顶快达到最大行程且顶升梁未达到设计标高时暂停顶升，增加垫块处的垫板数量，使得顶升梁与垫块之间只有不大于5mm的间隙，再回落千斤顶，使得顶升梁的竖向荷载传递到垫块上；再在两侧千斤顶下添加垫块，重新启动千斤顶，开启下一个行程的顶升；以此类推直至顶升至设计标高。
37.卸载操作为：
38.首先放入千斤顶，此时千斤顶底部应该按照的预先计算垫上足够厚度的垫块，顶升梁调平，使得顶升梁两端下翼缘的下表面对齐刻度尺的同一标高刻度；如果结构临时支撑短柱或者滑靴需要水平滑移，则释放滑移区域内的约束，即抽除临时支撑短柱或者滑靴
与限位挡板之间的塞板；然后启动两侧千斤顶，将顶升梁顶升不大于5mm的距离，再抽取垫块上的垫板；再同步卸载两侧的千斤顶，直至顶升梁卸载到设计标高或者快达到千斤顶行程；如果千斤顶快达到最大行程且为卸载到设计标高时，则将千斤顶荷载传递到中间垫块上，然后抽取千斤顶底部的垫块，再启动千斤顶，将两侧的千斤顶同步顶到顶升梁，使得荷载再次传递到两侧千斤顶；再抽取中间垫块，然后同步卸载两侧千斤顶，开启下一个行程的卸载；以此类推直至卸载结束。
39.本发明在整个使用过程中不用动火，且操作方便，大大减小了顶升和卸载过程中的安全隐患。
40.本发明能精确控制每个卸载点的竖向位移量，以及水平位移量，能极大的保证施工的精度，保证施工后的结构符合结构设计的受力体系和受力理念。
41.本发明可以自由的选择顶升和卸载过程中滑靴水平释放的方向，即不论滑靴只能在径向方向上滑动，或者只能在环向方向上滑动，或者只能径向向场内方向滑动而不能径向向场外方向滑动，或者只能环向向右滑动而不能环向向左滑动，或者允许同时环向和径向滑动等等不同情况，本发明均可做出相应的精准控制。
42.本发明可以精确调整结构安装过程中就位精度，即在钢结构安装过程中，还没有具备顶升和卸载的结构条件的时候，可以通过本发明调整每个吊装模块的就位精度，极大的保证了后续安装的精度。
43.本发明能够在让顶升和卸载过程随时暂停，以处理顶升和卸载过程中出现的紧急情况，大大的提高了施工过程中的安全性。
44.与其他传统卸载方法相比，本发明的有益效果：
45.与传统的卸载方法相比，本发明能精确的控制每个卸载点的竖向滑移量和水平滑移量，极大的提高了施工精度。
46.与传统的卸载方法相比，本发明能精确灵活的控制滑靴的滑移方向，大大的提高顶升和卸载过程的精度。
47.与传统的卸载方法相比，本发明可以做到一发明多用，既可以满足精准顶升和卸载的要求，也可以在结构安装过程中对每一吊装单元做到精准调控。
附图说明
48.图1为本发明所述施工工装实施例的立体图。
49.图2为本发明所述施工工装实施例的正视图。
具体实施方式
50.参见图1、图2，本发明所述顶升卸载一体且可全方位滑移的施工工装，其包括：
51.两导向柱1、1’，其相对的一侧面中央沿高度方向设滑槽11、11’；
52.顶升梁2，其两端设导向部21、22，该两导向部21、22设置于所述两导向柱1、1’的滑槽11、11’内；所述顶升梁2顶面中部设有供临时支撑或滑靴100滑移的滑移区域23，所述滑移区域23四周设限位挡板24；
53.两千斤顶3、3’，分别对称设置于两导向柱1、1’内侧。
54.进一步，所述施工工装还设垫块4，该垫块4设置于所述两千斤顶3、3’之间中央，即
位于顶升梁2下中央。
55.优选的，所述垫块4上还设有调节高度用垫板5。
56.优选的，所述导向柱1为槽钢、热轧h型钢或焊接h型钢。
57.优选的，所述顶升梁2导向部21、22位于顶升梁2两端面中央，导向部21、22宽度小于顶升梁2宽度。
58.优选的，所述的顶升梁2为等截面梁，或非等截面梁。
59.优选的，所述顶升梁2为工字梁、箱型梁或h型钢，其侧面设有若干加强筋板。
60.优选的，所述滑移区域23涂抹润滑油、或脂、或铺设不锈钢板，或者在短柱或滑靴底部固定低摩擦性的工程塑料。
61.优选的，所述的导向柱2侧面粘贴刻度尺6。
62.优选的，所述的限位挡板24焊接或栓接于所述顶升梁2顶面。
63.本发明所述工装在使用过程中主要操作为顶升操作和卸载操作。
64.顶升操作：
65.1)两个千斤顶同时顶升一定距离；
66.打开油泵，打开千斤顶调节阀，将换向阀调整上升档位；此过程中两个千斤顶的调节阀要控制好，保证两侧千斤顶同步、缓慢、匀速的上升；
67.调平顶升梁，使得顶升梁两端下翼缘对齐刻度尺的同一标高刻度。
68.2)在顶升梁下垫块顶面塞入一块或多块垫板，目的在于增加既有的垫块厚度，确保顶升梁底部与垫块间保持较小的净距；
69.3)继续将两个千斤顶顶升一定距离；
70.4)再次在顶升梁下塞入垫板以减小顶升梁底部与垫块间的间距；
71.5)重复步骤3)、步骤4)操作，直至顶升到设计标高，或者千斤顶接近最大行程；
72.如果是达到设计标高，则顶升操作结束。如果是接近千斤顶最大行程而未达到设计标高，则需要进一步顶升，继续以下步骤；
73.6)回落千斤顶；
74.回落千斤顶直至顶升梁由千斤顶支撑状态转变为由其底部垫块支撑状态，千斤顶行程回落至零点；
75.7)两侧千斤顶底部塞入垫块直至千斤顶顶部与顶升梁底部间保持较小的间距；
76.8)再次顶升千斤顶，重读步骤3～步骤5)操作，直至顶升到设计标高。
77.卸载操作：
78.1)两个千斤顶同时顶升较小的距离；这一步顶升的目的是为了将顶升梁上的竖向力从其底部的垫块转移到千斤顶上，从而能够顺利的抽除顶升梁下的垫板，使得顶升梁获得卸载的空间；同时也是为了调平顶升梁，使得顶升梁两端下翼缘的下表面对齐刻度尺的同一标高刻度；
79.2)抽除顶升梁下垫板；
80.此步只抽除较小厚度的垫板，主要目的在于控制每步卸载量，从而达到同步、缓慢、匀速卸载的目的；
81.3)两个千斤顶同时卸载直至顶升梁底部接近垫块顶部；
82.经过此步卸载，顶升梁的力仍然还作用在千斤顶上，但是其距离底部垫板依然保
持着较小的净距，可确保安全；
83.4)在垫块处抽除一定厚度的垫板；
84.5)两个千斤顶再次同时卸载直至顶升梁底部接近垫块顶部；
85.6)重复步骤4)、步骤5)操作，直至卸载到设计标高，或者千斤顶行程已经接近零点；
86.如果已经卸载到设计标高，则卸载操作结束；如果千斤顶行程已经接近零而仍未达到卸载目的，则继续以下步骤；
87.7)继续卸载千斤顶，将顶升梁的荷载转移至垫块；
88.8)抽除千斤顶底部的垫块，再将千斤顶在空载下上升到与顶升梁接触，然后继续顶升千斤顶较小距离，让顶升梁的荷载转移至两侧千斤顶；
89.9)重复步骤4)、步骤5)、步骤6)，直至卸载结束。