大直径直立环形结构变形调控悬臂16927659Word格式.docx

大直径直立环形结构变形调控悬臂16927659Word格式.docx

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专利申请号：

201110068881.7

公告号：

CN102168492A

公告日：

2011年8月31日

专利权人：

东南大学

1 背景技术

直立环形结构是一种新型的特种结构体系，由底部嵌入基础的固定底座部分和上部直立环形结构部分组成，通常作为景观建筑的组成部分、或城市雕塑、或新型的游艺和观光摩天轮结构形式。

国内外公知的大直径直立环形结构可以采用以下几种方法安装：

（1）环形结构平卧在地面进行拼装成形，利用大型起重机械整体扳起，从平卧状转动至直立状。

（2）在环形结构物中间区域，在固定底座基础上设置临时支撑塔架，用大型吊机分段搁置在支撑塔架上，分段拼装成形。

（3）环形结构物下半部分分段拼装，上半部分用巨型龙门提升架整段提升安装合拢成形。

公知的大直径直立环形结构安装成形方法虽可行，但或安装方法安全，可是所需临时支撑塔架材料用量过大；

或安装措施费较低，可是安装方法的安全风险偏大。

2 发明内容

本发明的大直径直立环形结构变形调控悬臂安装方法中，所述直立环形结构包括底部嵌入基础的底座和上部直立环形结构，上部直立环形结构由合拢段及若干个左右对称的制作和安装节段组成，通过变形调控进行悬臂拼装各节段直至合拢，具体安装方法分为以下步骤：

第一步：

将环形结构的基础和底座部分施工到位。

第二步：

下半圆环安装，自下而上将环形结构呈开口状悬臂向上左右对称分段安装，然后按计算分析要求在两侧悬臂开口对称端之间设置水平拉索，并对水平拉索施加预应力进行开口悬臂端的变形调控，直到下半圆环安装到位。

第三步：

自下而上悬臂对称安装上半圆环节段，然后按计算分析要求在已安装的环形结构的外侧设置桅杆，在桅杆上设置前后斜拉扣索，斜拉扣索分别与环形结构上半部分开口悬臂端和已安装的下部节段拉结，通过对斜拉扣索施加预拉力进行悬臂端的变形调控。

第四步：

调整各道水平拉索和各对桅杆及斜拉扣索的索力进行变形控制，连续拼装各节段，直至环形结构合拢、固定。

第五步：

卸载各道水平拉索和各对桅杆及斜拉扣索的索力，并拆除各道水平拉索、各对桅杆及各对斜拉扣索。

在上半部分环形结构合拢前，在悬臂端的两合拢口之间设置用于顶住合拢口并调节合拢段长度的千斤顶，调整千斤顶的压力进行变形控制，直至塞入合拢节段，合拢后，卸载千斤顶的压力并拆除千斤顶。

有益效果：

本发明的大直径直立环形结构变形调控悬臂安装方法，是根据环形结构设计的圆整度要求，结合环形结构合拢成形前在呈直立状开口安装过程中，下半部分结构安装时悬臂端向外变形，上半部分结构安装时悬臂端向内变形的特点，提出在直立环形结构的下半环安装过程中设置一道或多道临时水平拉索，调控下半环结构安装施工过程中开口部分悬臂端的变形，并保证上半圆环的安装过程不至于出现下半圆环偏离设计位置；

还提出在直立环形结构安装施工至上半圆环时，在其外侧边安装桅杆及斜拉扣索来调整上半圆环安装过程中的开口部悬臂端的变形，保证悬臂结构不下挠，满足环形结构拼装合拢要求；

顶部开口状圆环结构合拢前，通过千斤顶顶开合拢口两侧悬臂端，调整整个圆环的变形和受力，保证环形结构顺利合拢，并保证直立环形结构成形后的圆整度。

本发明尤其适用于大直径直立环形结构的安装，它克服了现有大直径直立环形结构安装中施工措施费太高和安装安全风险大的不足，同时由于水平拉索、桅杆及斜拉扣索、千斤顶顶开合拢口等技术措施的实施还可以增加环形结构呈开口状安装施工过程的稳定性，降低了直立环形结构安装施工过程中的安全风险。

3 具体实施方式

本发明是根据直立环形结构所设计的圆整度要求，在环形结构开口安装状态下半环设置水平拉索调控下半环施工过程中的变形并保证上半圆环的安装过程不至于出现下半圆环偏离设计位置以及向外偏离的变形；

在环形结构安装施工至上半圆环时，安装桅杆及斜拉扣索来调整上半圆环安装过程中的变形，保证结构成形后的圆整度要求；

圆环合拢以前，通过千斤顶顶开合拢口两侧悬臂端调整整个圆环的变形和受力，使合拢段顺利嵌入。

按图1中分段的示意数，具体为将直立环形结构的基础11和底座12部分施工到位（见图1a），悬臂安装第1节段环形结构21然后设置第1道水平拉索31，并对第1道水平拉索31施加预应力进行变形调控（见图1b）；

依次悬臂安装第2节段环形结构22，增设第2道水平拉索32并张拉预应力进行变形调控，下半圆环主体结构安装到位（见图1c）；

开始安装第3节段环形结构23并安装悬臂结构外侧边的第3组（共两个）桅杆51和第3组斜拉扣索（共两组）41，并对斜拉扣索41张拉预拉力进行上半圆环主体结构的变形调控（见图1d）；

依次安装第4节段环形结构24，并安装第4组桅杆52和第4组（共两组）斜拉扣索42，并对斜拉扣索42张拉预拉力再次对上半圆环主体结构进行变形调控（见图1e）；

依次悬臂安装第5节段环形结构25至合拢前安装阶段（见图1f）；

安装包含千斤顶61在内的顶开结构，以顶开结构顶开悬臂端两侧合拢口，并以变形控制为主调整千斤顶61的压力、第1道水平拉索31、第2道水平拉索32和第3组斜拉扣索41、第4组斜拉扣索42的索力至即合拢段26能够顺利合拢（见图1g）；

卸载千斤顶61的压力、第1道水平拉索31、第2道水平拉索32和第3组斜拉扣索41、第4组斜拉扣索42的索力并拆除各辅助临时结构，环形结构整体成形（见图1h）。

a

b

c

d

e

f

g

图1 本发明的大直径直立环形结构变形调控悬臂安装方法的各步骤示意

简而言之，本变形调控悬臂安装方法分为下列施工步骤：

1）将直立环形结构的基础和底座部分施工到位。

2）悬臂安装部分下半圆环结构。

3）设置水平拉索，并施加预应力进行开口悬臂端的变形调控。

4）依次分节段悬臂安装部分下半圆环的主体结构。

5）根据需要调整水平拉索的索力或者增设水平拉索并张拉预应力进行变形调控。

6）下半圆环主体结构安装到位。

7）开始安装上半圆环的部分环形结构。

8）在开口状圆环结构外侧边设置桅杆及斜拉扣索，并张拉斜拉扣索预拉力进行上半圆环结构悬臂端的变形调控。

9）依次分节段安装上半圆环的主体结构。

10）根据需要调整斜拉扣索的索力或者增设桅杆及斜拉扣索并张拉扣索预应力进行变形调控。

11）圆环结构合拢前节段拼装到位。

12）安装合拢口顶撑梁和千斤顶顶开合拢口两侧的悬臂端，并以变形控制为主调整千斤顶的压力、水平拉索和斜拉扣索的索力。

13）安装嵌入主体结构的合拢段，环形结构整体合拢。

14）卸载千斤顶的压力、水平拉索和斜拉扣索的索力并拆除各辅助临时结构，环形结构拼装整体成形。

本发明所采用的直立环形结构变形调控悬臂安装方法，是根据大直径直立环形结构的特点和实际结构的刚度，在环形结构下半环安装时在中间区域设置水平拉索，在上半圆环时在外侧边安装桅杆及斜拉扣索，并在圆环合拢以前，通过千斤顶顶开结构调整整个圆环的变形和并嵌入合拢段，可以有效保证环形结构成形后的圆整度要求。

施工过程中不仅省去搭设大量的承重胎架，降低了施工措施费，而且通过临时辅助结构和拉索预紧力的张拉提高了开口直立环形结构的稳定性，有效保证了安装过程的施工安全性。

（本文摘自中华人民共和国国家知识产权局网站，有删减）