专利名称：既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法
技术领域：
本发明涉及一种既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，属于建筑结构施工技术领域。
背景技术：
大跨度桁架结构在现今建筑业的应用十分广泛，大跨度桁架结构一般由多榀桁架结构构成。对于一榀桁架结构，其包括主桁架及主桁架两端连接的柱脚，两个柱脚之间的距离为跨度，主桁架可包括至少一个上弦杆、多个主桁架腹杆以及多个下弦杆，柱脚可包括至少一个外侧弦杆、多个柱脚腹杆以及多个内侧弦杆。相邻榀桁架结构之间通过与跨度方向相垂直的次桁架结构连接。桁架结构一般为金属材质，如铁路站房使用的圆管钢桁架结构。 如图1和图2所示，图中示出的是一榀桁架结构，该一榀桁架结构10由主桁架11及其两端的柱脚12构成，主桁架11包括1个上弦杆111、多个主桁架腹杆112以及2个下弦杆113， 柱脚12包括1个外侧弦杆121、多个柱脚腹杆122以及2个内侧弦杆123，内侧弦杆123之间相距一定距离，两个柱脚12之间的距离为跨度。目前，对于一些既有大跨度桁架结构，由于受其桁架结构特征、场地条件的限制， 这些既有大跨度桁架结构无法采用传统的完全拆除后再新建的施工方法来进行扩建。例如，近年来，随着国家经济的迅速发展，出行人员的增加，以及国家对基础设施，特别是铁路站房的建设投入力度的增加，国内那些已不能满足现阶段铁路运输要求的站房(即既有大跨度桁架结构)便迫切需要进行扩建改造，而在对这些站房进行扩建改造过程中，由于其还需要继续发挥铁路运输的作用，站房内的交通等设施不能拆除，还需照常运行，发挥其原有作用，因此，这些站房不能采用传统的完全拆除后再新建的施工方法来进行扩建。面对上述出现的问题，目前采用了一种切割滑移方法来辅助实现大跨度桁架结构沿跨度方向向外的扩建，其一般包括步骤对各榀桁架结构分别进行如下步骤对于一榀桁架结构而言在将对主桁架进行切断的断开处的左右两侧下方搭设支撑架，该断开处一侧的部分为将要向外滑移的桁架结构移动部分，该断开处另一侧的部分为固定不动的桁架结构非移动部分；在该支撑架上设置千斤顶，该千斤顶将该主桁架向上顶升一个通过有限元计算仿真分析算法计算出的合理距离，以使该主桁架处于合理扩建高度，以及使得该桁架结构移动部分的柱脚的外侧弦杆此时为该桁架结构移动部分中内力最小的部分；在与该桁架结构移动部分相对应、位于其下方的该支撑架顶部设置金属板，水平放置的该金属板上设置使该桁架结构移动部分的主桁架部分保持合理扩建高度的支托，该支托与该桁架结构移动部分的主桁架部分固定连接；在与该桁架结构非移动部分相对应、 位于其下方的该支撑架顶部设置使该桁架结构非移动部分的主桁架部分保持合理扩建高度的支托，此时即可撤去千斤顶；切断该桁架结构移动部分的柱脚的外侧弦杆和柱脚腹杆， 同时在该柱脚处沿跨度方向放置滑移钢梁，该滑移钢梁上设置轨道梁，并且，在该桁架结构移动部分的柱脚的外侧弦杆与该外侧弦杆相对应的内侧弦杆之间设置连梁，该连梁与该外
3侧弦杆及该内侧弦杆固定连接，该连梁位于该轨道梁上且紧贴该轨道梁；通过有限元计算仿真分析算法计算该断开处的上弦杆、主桁架腹杆、下弦杆的内力大小，对该断开处的上弦杆、主桁架腹杆、下弦杆按照内力由小到大的顺序依次进行切断；切断该桁架结构移动部分的柱脚的内侧弦杆；在该轨道梁上安装爬行器，该爬行器的顶推端与该连梁固定连接；在滑移目标位置上建造与该桁架结构移动部分的柱脚相应的格构柱。对各榀桁架结构进行完上述步骤后，对各榀桁架结构同时进行如下步骤即可通过爬行器的推动，使得各榀桁架结构的桁架结构移动部分沿跨度方向向外滑移目标距离而滑移至滑移目标位置。由于各榀桁架结构滑移的目标距离相同且同时进行滑移，相邻榀之间的次桁架结构和各榀桁架结构一起进行滑移，各榀桁架结构的桁架结构移动部分可同时准确滑移到滑移目标位置。在对大跨度桁架结构完成切割滑移后，便对各榀桁架结构分别进行接长和拆除作业。接长作业为对各榀桁架结构的桁架结构移动部分与桁架结构非移动部分之间出现的断开部分进行高空补装以及对桁架结构移动部分的柱脚与和其相应的格构柱之间进行连接和补装，主要为当桁架结构移动部分滑移到位后，着手进行补杆安装，断开部分的补缺采用汽车吊散装的方式进行安装，按先弦杆后腹杆的顺序进行；当桁架结构移动部分滑移到位后，将格构柱中与桁架结构移动部分的外侧弦杆和内侧弦杆相对应的预设柱脚部分提起，进行对接焊接，并在预设柱脚部分的柱脚板下垫上垫板进行点焊固定，以便今后灌浆。拆除作业为对与桁架结构无关的设施进行拆除作业，即拆除支撑架、金属板、支托、爬行器、滑移钢梁、轨道梁、连梁以及切断剩下的柱脚部分等。在进行完切割、滑移作业以及接长、拆除作业后，大跨度桁架结构沿跨度方向的扩建作业便完成。扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构如图3所示，其中， 图中标号6a表示补装上的上弦杆、主桁架腹杆和下弦杆，图中标号fe表示补装上的柱脚腹杆，图中标号Ia和％分别为支撑桁架结构移动部分、桁架结构非移动部分所用的支托，图中标号3a为支撑架，图中标号如为金属板。在拆除作业中，目前，对于支撑架的拆除一般是采用同步卸载，即在每榀桁架结构的主桁架下方的支撑架上设置千斤顶，每榀桁架结构的主桁架下方的支撑架进行等比同时卸载，这种卸载方式具有如下缺陷第一，投入的卸载设备较多，无法保证各榀桁架结构下的支撑架的卸载同步性；第二，在支撑架卸载的同时，无法进行土建作业，影响了地面土建施工的进度，总体施工工期延长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法， 该方法节省了卸载设备，卸载支撑架的同时即可进行地面土建施工，可缩短总体施工工期。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，该方法是针对经由切割滑移方法扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构的所有榀桁架结构上用于滑移扩建用的断开处的左右两侧下方设置的支撑架而实施的，其特征在于它包括如下步骤步骤一通过有限元计算仿真分析算法计算一榀桁架结构上的该断开处的挠度最大值，根据该大跨度桁架结构自身材质、结构特征计算出该断开处的卸载允许最大应力值；步骤二根据计算出的该挠度最大值和该卸载允许最大应力值，确定出逐层卸载次数N以及每次逐层卸载高度，其中各次逐层卸载高度相等或近似相等，各次逐层卸载高度相加等于该挠度最大值，并且，根据每次逐层卸载高度计算出的卸载应力值与该卸载允许最大应力值的比小于1 ；步骤三对于每榀桁架结构，在主桁架下方的支撑架上设置千斤顶，将主桁架向上略微顶升，在主桁架下方的支撑架上叠放M个垫块，该M个垫块抵顶在该支撑架与该支撑架上方对应的主桁架之间，该垫块的数量M等于该步骤二计算出的该逐层卸载次数N，各个该垫块的高度分别等于各次逐层卸载高度，然后撤去该千斤顶；步骤四对依次前后顺序排列的各榀桁架结构进行支撑架阶梯状逐个卸载，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕，其中对于已开始进行卸载但未全部卸载完的各榀桁架结构，前一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载次数比其相邻的后一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载次数多一次；对于一榀桁架结构，每次卸载一个垫块，各次卸载的垫块的高度分别等于该步骤二确定出的相应一次卸载所对应的逐层卸载高度；当一榀桁架结构下方的垫块全部卸载完后，便将该榀桁架结构下方的支撑架全部拆除。本发明的优点是1、本发明支撑架阶梯状卸载方法中对支撑架的卸载顺序合理，每次卸载垫块的高度和实际卸载次数是根据卸载支撑架前主桁架的结构预变形而采用有限元计算仿真分析算法确定出的，可有效控制卸载过程中桁架结构变形的发生，保证支撑架卸载完成后满足结构设计要求。并且，在支撑架卸载过程中，本发明对桁架结构进行了变形及内力的监测， 实时获得桁架结构实际变形和受力情况，保证了卸载过程的安全性。2、本发明在卸载支撑架时并不是对所有支撑架进行同步卸载，而是对大跨度桁架结构的各榀桁架结构的支撑架进行逐个卸载，这样，既减少了卸载设备的使用数量，又可实现在先卸载完支撑架的桁架结构下方可立即进行地面土建施工作业，即卸载与土建可同时进行，可有效缩短总体施工工期。3、本发明即是一种荷载转移的过程，本发明方法对各榀桁架结构的变形协调统一、均衡，不会产生临时设置的支撑架超载失稳或局部甚至整体受损的现象，本发明不仅适用于大跨度桁架结构，还可适用于网架等各类空间钢结构的支撑架卸载。
图1是大跨度桁架结构的一榀桁架结构的示意图；图2是图1的俯视示意图；图3是扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构的示意图；图4是扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构的俯视示意图5是图4的F方向示意图；图6是本发明的实现流程图；图7是本发明第一实施例中步骤三中设置千斤顶和垫块的示意图(从图4的F方向看去)；图8是图7中A部分的局部放大示意图；图9是本发明第一实施例中对第一榀桁架结构进行第1次卸载的示意图(从图4 的G方向看去)；图10是本发明第一实施例中对第一榀桁架结构进行第2次卸载以及对第二榀桁架结构进行第1次卸载的示意图(从图4的G方向看去)；图11是本发明第一实施例中对第一榀桁架结构进行支撑架卸载、对第二榀桁架结构进行第2次卸载以及对第三榀桁架结构进行第1次卸载的示意图(从图4的G方向看去)；图12是本发明第一实施例中对第二榀桁架结构进行支撑架卸载、对第三榀桁架结构进行第2次卸载以及对第四榀桁架结构进行第1次卸载的示意图(从图4的G方向看去)；图13是本发明第一实施例中对第三榀桁架结构进行支撑架卸载、对第四榀桁架结构进行第2次卸载以及对第五榀桁架结构进行第1次卸载的示意图(从图4的G方向看去)；图14是本发明第一实施例中所有支撑架卸载完毕后的示意图(从图4的F方向看去)。
具体实施例方式如图4和图5所示，图中示出的是经由切割滑移方法(具体实施步骤见上述)扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构，该大跨度桁架结构包括多榀桁架结构20。如图5，一榀桁架结构20包括主桁架21及主桁架21两端连接的柱脚22，主桁架21由原主桁架211和补装主桁架212组成。原主桁架211即为未扩建前桁架结构移动部分和桁架结构非移动部分中的主桁架部分，补装主桁架212包括切割滑移后补装上的上弦杆、主桁架腹杆以及下弦杆。柱脚22由原柱脚221、补装柱脚222和新装柱脚223组成，原柱脚221即为未扩建前的柱脚部分，补装柱脚222为切割滑移后补装上的柱脚腹杆，新装柱脚223为滑移目标位置上建造的相应格构柱。图4中示出的是具有6榀桁架结构的大跨度桁架结构示例，如图5，对于每榀桁架结构20，在完成接长作业但未进行拆除作业时，每榀桁架结构20上切断的、用于滑移扩建用的断开处的左右两侧下方还设置着支撑架31，支撑架31上装设着支托32和33、金属板34，柱脚22还装设着爬行器、滑移钢梁、轨道梁、连梁。 因此，在进行拆除作业时，应将图5中示出的支撑架31、支托32和33、金属板34、爬行器、滑移钢梁、轨道梁、连梁以及切断剩下的柱脚部分拆除，其中的爬行器、滑移钢梁、轨道梁、连梁以及切断剩下的柱脚部分未在图5中示出。而本发明支撑架阶梯状卸载方法即是对大跨度桁架结构的所有榀桁架结构扩建过程中使用到的支撑架实施的一种阶梯状卸载方法。本发明既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法是针对经由切割滑移方法扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构的所有榀桁架结构上用于滑移扩建用的断开处的左右两侧下方设置的支撑架而实施的，如图6所示，本发明包括如下步骤步骤一通过有限元计算仿真分析算法(公知算法)计算一榀桁架结构上的该断开处的挠度最大值(每榀桁架结构上的断开处的挠度最大值相同或基本相同。当基本相同时，视为相同。)，根据该大跨度桁架结构自身材质、结构特征计算出该断开处的卸载允许最大应力值；步骤二根据计算出的该挠度最大值和该卸载允许最大应力值，确定出逐层卸载次数N以及每次逐层卸载高度，其中各次逐层卸载高度相等或近似相等，各次逐层卸载高度相加后得到的结果应等于该挠度最大值，并且，根据每次逐层卸载高度计算出的卸载应力值与该卸载允许最大应力值的比应小于1，即大于0且小于1，优选控制在0. 2至0. 5之间，例如0. 2,0. 3,0. 5等；在这里，各次逐层卸载高度近似相等的含义是指各次逐层卸载高度基本一样，只相差1、2毫米，例如两次逐层卸载高度30mm与31mm可视为近似相等，又例如，两次逐层卸载高度20mm与25mm不可视为近似相等；步骤三对于每榀桁架结构，在主桁架下方的支撑架上设置千斤顶，将主桁架向上略微顶升，即顶升至使主桁架即将脱离支撑架即可，以便放置垫块，在主桁架下方的支撑架上叠放M个垫块，该M个垫块抵顶在该支撑架与该支撑架上方对应的主桁架之间，该垫块的数量M等于该步骤二计算出的该逐层卸载次数N(在实际中，此时将支托32和33、金属板34 随即拆除即可，此不属于支撑架卸载的内容)，各个该垫块的高度分别等于各次逐层卸载高度，然后撤去该千斤顶；步骤四对依次前后顺序排列的各榀桁架结构进行支撑架阶梯状逐个卸载，直至所有榀桁架结构下方的支撑架(此处的支撑架的含义为不包括垫块，下同)全部拆除完毕， 其中在逐个卸载的过程中应满足如下条件对于已开始进行卸载但未全部卸载完的各榀桁架结构来说，前一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载次数比其相邻的后一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载次数多一次，也就是说，对于除去未开始进行卸载以及支撑架已经卸载完毕的桁架结构外的各榀桁架结构而言，前一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载块数比其相邻的下一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载块数多一个；对于一榀桁架结构，每次卸载一个垫块，各次卸载的垫块的高度分别等于该步骤二中确定出的相应那一次卸载所对应的逐层卸载高度；当一榀桁架结构下方的垫块全部卸载完后，便将该榀桁架结构下方的支撑架全部拆除。在实际中，垫块是上下叠放的，卸载的方向一般为从顶部垫块开始向下卸载，即每次都是拆除最上面的那个垫块，因此，从上到下叠放的各个垫块的高度分别与确定的第一次至最后一次卸载所对应的逐层卸载高度是对应的，例如，进行两次卸载，对于上下叠放的两个垫块来说，最上面的那个垫块的高度等于第一次卸载所对应的逐层卸载高度， 第二个垫块的高度等于第二次卸载所对应的逐层卸载高度。在实际应用时，当对切割滑移后的每榀桁架结构上补装完的各种结构全部焊接完，对接焊缝进行超声波探伤且达到I级焊缝要求时，才能开始进行本发明卸载方法。在实际应用中，该逐层卸载次数N可设定为大于1次且小于5次，即可为2次、3次或4次。逐层卸载次数N设定为小于5次的原因是，如果卸载次数太多的话，则每次逐层卸载高度会相应变小，那么，卸载富余量就少，会使卸载过程变得繁琐，时间变长，不利于卸载顺利进行。而卸载次数大于1次，是因为若设定为卸载1次，则会使支撑架易产生超载失稳或局部受损现象，同样不利于卸载顺利进行。另外，该每次逐层卸载高度设定为毫米级别， 最好为整数，例如22毫米。在实际工程中，由于施工现场条件的复杂性，仅靠有限元软件的仿真分析是难以模拟现场实际情况的，现场存在着诸多不可预见因素，因此，在本发明方法中，还可对各榀桁架结构实时进行变形监测以及应力监测，以获得桁架结构实际的变形和受力情况，确保本发明方法的顺利进行。变形监测是监测本发明方法实施过程中主桁架变形值是否与支撑架卸载前的理想值一致，以便当发现异常时，采取相应措施来控制结构变形，顺利完成工程施工。应力监测是在桁架结构关键部位粘贴传感器，监测大跨度桁架结构在卸载过程中的安全性。变形监测和应力监测均为公知技术，在这里不再详述。举例第一实施例对于图4示出的具有6榀桁架结构的大跨度桁架结构(图5为图4 的F方向示意图)，采取如下支撑架阶梯状卸载方法步骤一通过有限元计算仿真分析算法计算出一榀桁架结构20上的断开处的挠度最大值为40毫米，并且，根据该大跨度桁架结构自身材质、结构特征计算出该断开处的卸载允许最大应力值为310N/mm2。步骤二 根据计算出的该挠度最大值40毫米和该卸载允许最大应力值310N/mm2， 将逐层卸载次数N设定为2次，将每次逐层卸载高度设定为20毫米，该设定满足条件各次逐层卸载高度相等，均等于20毫米，各次逐层卸载高度20毫米相加后等于该挠度最大值40 毫米，并且，根据每次逐层卸载高度20毫米计算出卸载应力值为82. 15N/mm2,该卸载应力值 82. 15N/mm2与该卸载允许最大应力值310N/mm2的比为0.沈5，小于1，满足要求。步骤三对于每榀桁架结构20，在主桁架21下方的支撑架31上设置千斤顶41，如图7和图8所示，将主桁架21向上略微顶升，即顶升至使主桁架21即将脱离支撑架31即可，在主桁架21下方的支撑架31上叠放2个垫块42，如图7和图8所示，该2个垫块抵顶在该支撑架31与该支撑架31上方对应的主桁架21之间(此时将支托32和33、金属板34 随即拆除即可)，每个该垫块42的高度等于每次逐层卸载高度20毫米，然后撤去该千斤顶 41。步骤四对依次前后顺序排列的各榀桁架结构20进行支撑架阶梯状逐个卸载，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕，具体为将图9中最左边的一榀桁架结构设定为第一榀桁架结构，因此，从左至右分别为第一至第六榀桁架结构，于是，依次执行步骤先将第一榀桁架结构20下方的支撑架31上的最上面的一个垫块42拆除，如图9 中第一榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号421。然后，将第一榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块42拆除，如图10中第一榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号422。与此同时，将第二榀桁架结构20下方的支撑架31上的最上面的一个垫块42拆除，如图10中第二榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号423。然后，将第一榀桁架结构20下方的支撑架全部拆除，如图11所示，将第二榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块42拆除，如图11中第二榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号424。与此同时，将第三榀桁架结构20下方的支撑架31上的最上面的一个垫块42拆除，如图11中第三榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号425。然后，将第二榀桁架结构20下方的支撑架全部拆除，如图12所示，将第三榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块42拆除，如图12中第三榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号426。与此同时，将第四榀桁架结构20下方的支撑架31上的最上面的一个垫块42拆除，如图12中第四榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号427。然后，将第三榀桁架结构20下方的支撑架全部拆除，如图13所示，将第四榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块42拆除，如图13中第四榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号428。与此同时，将第五榀桁架结构20下方的支撑架31上的最上面的一个垫块42拆除，如图13中第五榀桁架结构20下方虚线框所示出的标号429。同理，按照上述过程采用的类似原理，对第四至第六榀桁架结构继续进行卸载作业，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕。支撑架全部拆除后的大跨度桁架结构如图14所示。在上述卸载过程中，各榀桁架结构采取等距卸载，即每次实际卸载的高度均为确定出的每次逐层卸载高度20毫米，在处于卸载过程中的各榀桁架结构之间(即除去未开始进行卸载以及支撑架已经全部卸载完毕的桁架结构外，例如，对于图11，第一榀为支撑架已经全部卸载完毕的桁架结构，第四至第六榀为未开始进行卸载的桁架结构)，它们的标高呈阶梯状，均相差20mm高度，每榀桁架结构均分两次卸载到位后再对支撑架进行全部卸载， 由于每次卸载时的卸载应力值82. 15N/mm2与卸载允许最大应力值310N/mm2的比为0. 265, 小于1，因此，采取这种逐级阶梯状的卸载方式是安全、可靠、有效的。第二实施例对于具有10榀桁架结构的大跨度桁架结构(其一榀桁架结构与第一实施例中的一榀桁架结构相同，均为图5示出的结构)采取如下支撑架阶梯状卸载方法步骤一通过有限元计算仿真分析算法计算出一榀桁架结构20上的断开处的挠度最大值为87毫米，并且，根据该大跨度桁架结构自身材质、结构特征计算出该断开处的卸载允许最大应力值为310N/mm2。步骤二 根据计算出的该挠度最大值87毫米和该卸载允许最大应力值310N/mm2， 将逐层卸载次数N设定为4次(当然也可设定为2次或3次，但各次逐层卸载高度要相应改变)，将第一次逐层卸载高度设定为21毫米，将后三次逐层卸载高度设定为22毫米(每次逐层卸载高度不宜具有小数)，该设定满足条件后三次逐层卸载高度相等且与第一次逐层卸载高度21毫米近似相等，各次逐层卸载高度相加后等于该挠度最大值87毫米，并且，根据逐层卸载高度21毫米、22毫米计算出的卸载应力值均为82. 15N/mm2，该卸载应力值82. 15N/mm2与该卸载允许最大应力值310N/mm2的比为0.沈5，小于1，满足要求。步骤三对于每榀桁架结构20，在主桁架21下方的支撑架31上设置千斤顶，将主桁架21向上略微顶升，即顶升至使主桁架21即将脱离支撑架31即可，在主桁架21下方的支撑架31上叠放4个垫块，该4个垫块抵顶在该支撑架31与该支撑架31上方对应的主桁架21之间(此时将支托32和33、金属板34随即拆除即可)，最上面的一个垫块的高度等于21毫米，下面的三个垫块的高度等于22毫米，然后撤去该千斤顶。步骤四对依次前后顺序排列的各榀桁架结构20进行支撑架阶梯状逐个卸载，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕，具体为
将从左至右排列的桁架结构分别设定为第一至第十榀桁架结构，于是，依次执行步骤先将第一榀桁架结构20下方的支撑架上的最上面一个垫块(21毫米)拆除。然后，将第一榀桁架结构20下方的支撑架上的一个垫块(22毫米)拆除，与此同时，将第二榀桁架结构20下方的支撑架31上最上面的一个垫块(21毫米)拆除。然后，将第一榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块(22毫米)拆除，与此同时，将第二榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块(22毫米)拆除，并且，将第三榀桁架结构20下方的支撑架31上最上面的一个垫块(21毫米)拆除。然后，将第一榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块(22毫米)拆除，与此同时，将第二榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块(22毫米)拆除，并且，将第三榀桁架结构20下方的支撑架31上的一个垫块(22毫米)拆除，并且，将第四榀桁架结构20 下方的支撑架31上最上面的一个垫块(21毫米)拆除。此时可以看到，各榀桁架结构采取近似等距卸载，即各次实际卸载的高度基本相等，此时的第一至第四榀桁架结构之间(除去未开始进行卸载的第五至第十榀桁架结构， 此时无支撑架已经全部卸载完毕的桁架结构)的标高呈阶梯状，相差高度基本相等，采取这种逐级阶梯状的卸载方式可以缓解桁架结构的剧烈变形，保障桁架结构在卸载过程中的安全性。然后，即可将第一榀桁架结构下方的支撑架全部拆除掉，而对于剩下的其他各榀桁架结构下方的垫块和支撑架，即按照上述过程采用相同原理继续进行卸载作业，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕为止。在上述卸载过程中，每榀桁架结构均分四次卸载到位后再对支撑架进行全部卸载，由于每次卸载时的卸载应力值均为82. 15N/mm2，与卸载允许最大应力值310N/mm2的比为0.沈5，小于1，因此，采取这种逐级阶梯状的卸载方式是安全、可靠、有效的。如图4，若各榀桁架结构20下方的支撑架31之间设有联系桁架311，则当一榀桁架结构20下方的支撑架31全部拆除后，将该榀桁架结构20下方的支撑架31与其相邻的后一榀桁架结构20下方的支撑架31之间设有的联系桁架311同时拆除即可。本发明的优点是1、本发明支撑架阶梯状卸载方法中对支撑架的卸载顺序合理，每次卸载垫块的高度和实际卸载次数是根据卸载支撑架前主桁架的结构预变形而采用有限元计算仿真分析算法确定出的，可有效控制卸载过程中桁架结构变形的发生，保证支撑架卸载完成后满足结构设计要求。并且，在支撑架卸载过程中，本发明对桁架结构进行了变形及内力的监测， 实时获得桁架结构实际变形和受力情况，保证了卸载过程的安全性。2、本发明在卸载支撑架时并不是对所有支撑架进行同步卸载，而是对大跨度桁架结构的各榀桁架结构的支撑架进行逐个卸载，这样，既减少了卸载设备的使用数量，又可实现在先卸载完支撑架的桁架结构下方可立即进行地面土建施工作业，即卸载与土建可同时进行，可有效缩短总体施工工期。3、本发明即是一种荷载转移的过程，本发明方法对各榀桁架结构的变形协调统一、均衡，不会产生临时设置的支撑架超载失稳或局部甚至整体受损的现象，本发明不仅适用于大跨度桁架结构，还可适用于网架等各类空间钢结构的支撑架卸载。
上述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、 简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，该方法是针对经由切割滑移方法扩建后并完成接长作业但未进行拆除作业的大跨度桁架结构的所有榀桁架结构上用于滑移扩建用的断开处的左右两侧下方设置的支撑架而实施的，其特征在于它包括如下步骤步骤一通过有限元计算仿真分析算法计算一榀桁架结构上的该断开处的挠度最大值，根据该大跨度桁架结构自身材质、结构特征计算出该断开处的卸载允许最大应力值；步骤二 根据计算出的该挠度最大值和该卸载允许最大应力值，确定出逐层卸载次数 N以及每次逐层卸载高度，其中各次逐层卸载高度相等或近似相等，各次逐层卸载高度相加等于该挠度最大值，并且，根据每次逐层卸载高度计算出的卸载应力值与该卸载允许最大应力值的比小于1 ；步骤三对于每榀桁架结构，在主桁架下方的支撑架上设置千斤顶，将主桁架向上略微顶升，在主桁架下方的支撑架上叠放M个垫块，该M个垫块抵顶在该支撑架与该支撑架上方对应的主桁架之间，该垫块的数量M等于该步骤二计算出的该逐层卸载次数N，各个该垫块的高度分别等于各次逐层卸载高度，然后撤去该千斤顶；步骤四对依次前后顺序排列的各榀桁架结构进行支撑架阶梯状逐个卸载，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕，其中对于已开始进行卸载但未全部卸载完的各榀桁架结构，前一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载次数比其相邻的后一榀桁架结构下方的垫块的实际卸载次数多一次；对于一榀桁架结构，每次卸载一个垫块，各次卸载的垫块的高度分别等于该步骤二确定出的相应一次卸载所对应的逐层卸载高度；当一榀桁架结构下方的垫块全部卸载完后，便将该榀桁架结构下方的支撑架全部拆除。
2.如权利要求1所述的既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，其特征在于所述逐层卸载次数N大于1次且小于5次； 所述每次逐层卸载高度为毫米级别；根据所述每次逐层卸载高度计算出的卸载应力值与所述卸载允许最大应力值的比介于0.2至0.5之间。
3.如权利要求1所述的既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，其特征在于在所述卸载方法中，对所述各榀桁架结构实时进行变形监测。
4.如权利要求1所述的既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，其特征在于在所述卸载方法中，对所述各榀桁架结构实时进行应力监测。
5.如权利要求1所述的既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，其特征在于若各榀桁架结构下方的支撑架之间设有联系桁架，则当一榀桁架结构下方的支撑架全部拆除后，将该榀桁架结构下方的支撑架与其相邻的后一榀桁架结构下方的支撑架之间设有的联系桁架同时拆除。
全文摘要
本发明公开了一种既有大跨度桁架结构扩建后支撑架阶梯状卸载方法，包括步骤计算一榀桁架结构上的断开处的挠度最大值和卸载允许最大应力值；确定逐层卸载次数N及每次逐层卸载高度；对于每榀桁架结构，在主桁架下方的支撑架上设置千斤顶，在支撑架上叠放M个垫块，M等于N，各个垫块的高度分别等于各次逐层卸载高度，撤去千斤顶；对依次前后顺序排列的各榀桁架结构进行支撑架阶梯状逐个卸载，直至所有榀桁架结构下方的支撑架全部拆除完毕。本发明采取阶梯状卸载方式对支撑架进行卸载，卸载顺序合理，可有效控制桁架结构变形发生，保证卸载过程的安全性，本发明对支撑架逐个卸载的方式可减少卸载设备数量，可实现卸载与土建作业的同时进行。
文档编号E04B1/342GK102425313SQ201110432140
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者单云, 吴亚东, 吴伟杰, 吴长路, 尹辉, 张悦, 张艳梅, 李建洪, 李赞, 杨智艳, 林海通, 王玉生, 蔡文刚, 许光斌, 陈水祥, 高良 申请人:中铁建工集团有限公司, 浙江精工钢结构有限公司