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关键词:自走直臂式高空作业平台;偏转转向轮;转向杆系;作图法
中图分类号:TH211 文献标识码:A
自走直臂式高空作业平台(以下简述为高空作业平台)是输送作业人员到高空作业的特种设备,主要用在造船厂、建筑工地、桥梁及高架建设,作业高度也主要集中在20m~45m之间,是现代化作业中重要的辅助设备。
转向杆系作为高空作业平台转向系统的重要部件,其设计的合理与否直接关乎车辆的转向性能及高空作业人员的安全。所以如何准确校核及提升转向系统的性能,是高空作业平台设计时非常重要的一环。
车轮式高空作业平台的转向采用转动转向轮的方式,该转向的技术要点是转向时为避免车轮出现滑动或拖动等缺陷,要求所有的车轮须作纯滚动运动,为此,车辆转向时必须使所有车轮的轴线须交于一点,
即瞬时转向中心,如图1所示的O点。
注:α、β――外侧、内侧车轮偏转角;
M、 L――主销中心距及轴距。
高空作业平台的转向杆系大多采用双梯形机构,要想确认该类机构设计的合理与否,须依据其杆件的几何参数是否能满足图1。
目前市场上的高空作业平台的双梯形机构的偏转角误差大多控制在3°以内,但比较遗憾的是国内的有些厂家由于起步晚,技术积累薄弱,又缺少相关的专业人员,导致这方面做得并不是很好,甚至有些在模仿了国外品牌之后,由于结构的局部调整,把转向机构改得面目全非,这对车辆的后续使用是有很大隐患的。
日本AICHI公司生产的ZSP系列产品在国内的占有率一直在30%以上,其中,转向系统被堪称典范,以ZSP25B为例,其最大转角误差只有1.2°,这是非常了不起的,当然,这么小的转角误差无疑需要几代产品的持续优化才能做到这么精准。
在计算机还不普及的年代,我们的先辈多采用解析法来论证,通过公式一步一步地解析,虽然解析法在理论上很准确,但公式复杂,步骤烦琐,每个瞬时转角,分别需要几十组计算公式来对应,需要极大的工作量,而且容易出错;到如今,特别是一些大企业,基本上都有开发专业的校核软件,只要输入转向杆系的基本参数,就能对现有机构进行校核,但缺点是需要有专业的计算机人员参与,单凭机械设计人员很难独立完成。
随着CAD软件的普及,作图法的优势也越来越得到显现,而作图法相比较于其他方法,也更加简便、直观、高效。现在,越来越多的设计人员倾向于选择CAD制图软件来完成这些校核工作了。
下面我们以市场上热销的ZSP25B为例,首先,将ZSP25B的车轮主销中心距、轴距、轮距及转向杆系的各关键点位在模型中按比例画好,如图2所示。
为方便表述,我们先以外转向轮偏转25.5°时的状态为例,来解说内转角误差是如何通过作图法计算出来的。
如图3所示,车轮转向是通过伸、缩转向油缸ZE的长度来实现的,杆件O1O2是车架体的一部分,是固定件,连杆OC、OD、OE是焊接成一体,可以绕圆心O转动的回转环,每当伸、缩转向油缸ZE的长度时,OC、OD、OE会一起绕圆心O转动,继而带动其他连杆一起运动。
外转向轮以O1为圆心顺时针旋转25.5°时,带动转向节上的连杆O1A绕圆心O1同方向旋转25.5°到O1A1处, O1A的转动势必会带动AC做相应的运动,此时,以A点为圆心,AC为半径,作圆弧2,并以圆心A为中心将圆弧复制到A1处,定义为圆弧3,此时的圆弧3会与圆弧4相交于一点,该点位就是C点被旋转25.5°时的新点位C1,同时,由于连杆OC、OD、OE是一体的,所以D点也同样会旋转相同的角度到D1处,这样,左侧转向拉杆及中心回转环分别转到了新的位置,而中心回转环的转动继而会带动右侧转向拉杆做相应的运动,此时,再以D点为圆心,BD为半径,作圆弧5,并以D点为圆心将圆弧5中心复制到D1处,,定义为圆弧6,此时的圆弧6会与圆弧7相交于一点,而该交点就是转向节点B被旋转后的新点位B1,内转向轮在被拉杆BE拉动的情况下,以O2为圆心,旋转与O2B同样的角度,该角度就是内转向轮实际转动的角度,经实测该角度为35.39°,再将内、外转向轮轴心线延伸到后轮的延长线上,分别交于后轮延长线的X、Y两点,用线条连接X、O2两点,此时得到的角度∠XO2Y=0.59°就是内转向轮的转角误差。即当外转向轮转动25.5°时,内转向轮实际转动35.39°,内转向轮转角误差为0.59°。
虽然角度∠XO2Y=0.59°直管、易懂,但转向轮的轴心线往往要延长到很远才能与后轮轴相交,这样势必会占用较大的图幅,所以我们还需要按以下步骤做如下转换。
通过CAXA软件中的“镜像”功能将内转向轮轴心线以O1O2为对称轴对称到另外一侧,并运用“延长”功能将其延长到OO3线上,相交于点F1,此时图3上所示的F点为外转向轮轴心线与OO3线相交点,然后连接F、O22点,那么所形成的夹角∠FO2F1=0.59°,即为转换后的内转向轮的转角误差。
上述只是分析了在某一个转角状态下的情形,实际上,外转角从0°到25.5°的区间内,是由无数个瞬时转角连续串联而成的,转角误差也是在瞬时变化的。虽然我们无法利用作图法将所有的瞬时转角都校核一遍,但我们可以利用取点法,将连续的旋转角近似地看成是由N个转角状态串联而成的,然后运用作图法分别模拟出每一个转角状态。当然,当转向角区间模拟的越精细的话,计算出来的转角误差也会越精准。
我们运用CAXA软件中的“角等分线”功能,将25.5°等分为10等分或更多等分,每一等分线的位置代表一种转向状态,然后运用上述的作图法依次计算出每个转角的转角误差。待作图完成后,将数据记录到表1所示的表格中。
结语
通过上述实例,我们看到用作图法来校核,可以使过程更加高效、简便。设计人员只需将转向杆系理解为一套平面连杆机构,在掌握了各个节点的运动关系后,用作图法模拟出来即可。通过该方式即可绕开烦琐的解析法,就能轻松、独立地完成整个校核工作。而且整个推理也浅显易懂,相关设计人员能容易掌握,该方式很值得推广。
参考文献
[1]陆值.叉车设计[M].北京:机械工业出版社,1991.
关键词:悬挂式轨道交通车辆;乘客疏散;层次分析法;综合评价
中图分类号:TB
文献标识码:A
doi:10.19311/ki.16723198.2017.13.091
20世纪80年代,一种环保、对原有建筑及环境影响小、与已有公共交通系统兼容性好的悬挂式空中轨道交通系统在德国开始研制,经过多年发展,多条空轨线路在德国、日本等国家投入使用。2011年,国际空列集团将H-Bahn技术引进中国;2014年,悬挂式轨道交通车辆微缩模型在第16届中国国际工业博览会亮相;2015年,悬挂式轨道交通车辆模型再次在中国国际轨道交通展览会亮相。
与传统的城市轨道交通系统相比,悬挂式轨道交通系统有一定的优势。如:首先,建设工期短,施工便捷,占地少等;然而,该型城市轨道系统至今未有在世界范围内得以大规模应用,其中有一很重要的原因在于悬挂式轨道交通车辆的运行方式有别于普通的城市轨道交通系统,其车于轨道梁下方,其出现紧急事故时旅客疏散存在较大难度。在文献中就提出了空中轨道交通系统突发紧急情况无法快速处理的弊端。
本文基于层次分析方法对现有存在的三种悬挂式轨道交通车辆疏散设施进行对比分析研究,从而希望为悬挂式轨道交通系统未来的真正推广应用提供一定技术支撑。
1悬挂式轨道交通车辆乘客落地疏散设施
目前悬挂式轨道交通车辆乘客疏散方式主要分为留车待援与落地疏散两类,两类疏散方式互为补充、不可替代。留车待援方式基于专用救援车辆展开,当时间紧急或其他原因导致救援车辆不能及时到达现场时,需采用落地疏散方式。目前用于落地疏散的设施主要有独立梯道、高空作业平台车、柔性滑袋3种。
1.1独立梯道
利用独立梯道疏散乘客已经有大量成熟的应用,如图1所示为日本千叶市悬挂式轨道交通车辆系统采用的独立梯道与柔性滑袋。用于悬挂式轨道交通车辆的独立梯道在靠近车辆地板面附近的位置设置逃生平台,平台与地面之间通过梯道连接,梯身用独立支柱支撑,并在梯子两侧布置有扶栏。
1.2高空作业平台车
利用类似消防救火车的举高作业车辆,快速到达悬挂式轨道交通车辆事故(故障)地点后,通过其举高伸长臂上的平台,将乘客转移至地面,如图2所示。
1.3柔性滑袋
在日本引进悬挂式轨道交通车辆系统后,将用于高楼逃生的柔性滑袋移植到悬挂式轨道交通车辆,用于悬挂式轨道交通车辆突发紧急状况下疏散乘客,如图1所示。为配合该种救援设备,需要在悬挂式轨道交通车辆底部开逃生口,使用时将柔性滑袋从逃生口放下后,柔性滑袋上部与车体固定。在地面救援人员的拉拽作用下,柔性滑袋形成与车体底板有一定的夹角的下滑段以及与地面平行的缓冲段。
2悬挂式轨道交通车辆乘客落地疏散设施特点分析
国外悬挂式轨道交通车辆多采用1-3节编组,根据我国实际需求,悬挂式轨道交通车辆在国产化过程中应会采用3节编组,所以本文分析时假设车辆采用3节编组,每节车厢乘载75人,车地板面离地最大高度为8m。
2.1独立梯道
2.1.1经济性分析
悬挂式轨道交通车辆独立梯道乘客疏散设施与传统轨道交通系统的长大桥梁逃生梯道作用原理相同、结构相似,故可根据传统轨道交通系统的长大桥梁逃生梯道建设、维护费用估算其经济性。文献提到京沪高铁辽河2号特大桥3处逃生梯道,其建设费用见表1。由表1估算出,宽1.5m,高8m的独立梯道,建设费用约为9万。独立梯道日常维护管理较为简单,预估每年花费为800元。
2.1.2疏散效率计算
参考我国2003版《地铁设计规范》站台层事故疏散时间计算公式:
T=1+Q1+Q20.9A1N-1+A2B(1)
式中Q1为列车乘客数(人),此处取值为225;Q2为站台上候车乘客和站台上工作人员(人),此处取值0;A1为自动扶梯通过能力\[人/(min・m)\],此处取值0;A2为人行楼梯通过能力\[人/(min・m)\],根据我国2013版《地铁设计规范》第9.3.14条知,人行楼梯下行通过能力为70人/(min・m);N为自动扶梯台数,此处取值为0;B为人行楼梯总宽度(m),此处取值为15。
计算得,通过独立梯道疏散225名乘客,约需要34min。
2.1.3实用性分析
独立梯道在我国传统轨道交通的长大桥梁及城市高架桥梁中已有大量应用,其本身的技术条件均已较为成熟,能够保证疏散工作组织、操作难易程度及安全性。但是,悬挂式轨道交通车辆系统的车辆位于轨道梁的下方,除站台与逃生梯道的逃生平台外,没有乘客立足之处,与传统轨道交通系统存在较大差异,只能使事故(故障)车继续行驶至指定疏散位置后进行疏散。这不但增加了乘客疏散对车厢外条件的依赖性,而且降低了乘客疏散工作展开及时性,实用性不高。
2.2高空作业平台车
徐工集团GKS22曲臂式高空作业车是一种典型的高空作业平台车,其平台长1.8m,宽0.9m,高115m;最大平台高度20.7m,能够满足悬挂式轨道交通车辆乘客疏散使用,所以本文以GKS22为例进行分析。
2.2.1经济性分析
根据经销商提供的资料,GKS22单台售价约为80万元,年维护费用约为2000元。
2.2.2疏散效率计算
假设高空作业平台车举高、回收作业时,作匀速运动,并忽略乘客等待时间,则该种疏散方式的疏散时间可用下式计算:
T=Qq×Hv×2(2)
式中:Q为疏散总乘客数(人),此处取值225;q为高空作业车单次疏散乘客数(人),按照每平方米站立9人计算,GKS22单次可疏散14人;H为升降高度(m),此处取值8;v为高空作业车平均举升速度(m/min),此处取值20。
根据式(2)得,通过高空作业车疏散225名乘客,约需要12.9min。
2.2.3实用性分析
高空作业车疏散乘客时,需要乘客在非封闭式的平台上转移,其安全性较其他疏散设施稍差;由于高空作业车每次只能疏散部分乘客,疏散现场容易混乱无序,需有专业人员在现场组织疏散增加了组织操作难度;高空作业车需要专业操作人员驾驶至待救援车辆处,增加了其对车厢外条件的依赖性,并使乘客疏散的及时性降低。
2.3柔性滑袋
2.3.1经济性分析
资料表明,用于高层逃生的柔性滑袋每米价格1.2万元,用于悬挂式轨道交通车辆的柔性滑袋缓冲作用机理简化,制造成本降低,预估为0.8万元/m。按照最大救援高度8m,倾角35°,缓冲段2m计算,则所需柔性滑袋总长度为16m,建设总费用共需花费约13万元人民币。
柔性滑袋平时置于密闭箱内,需防水、防虫、防污染,可长期存放,每年维护管理费用约为1000元。
2.3.2疏散效率计算
悬挂式轨道交通车辆乘客采用柔性滑袋逃生时,地面救援人员可通过调整下滑段与车底板间的夹角来灵活调整乘客下滑速度,该种方法原理与儿童滑梯相似。为使乘客下滑顺畅,柔性滑袋内表面需要有一定的光滑度,此处假设乘客下滑时平均摩擦系数为0.2,并假设乘客下滑间隔为2s。由于缓冲段贴近地面,可认为乘客滑行至该段时已经疏散成功,故不考虑该段滑行所需时间;同时,在地面人员的拖拽作用下,柔性滑袋形成的下滑段滑道接近直线,忽略其挠曲,则疏散时间计算公式为:
T=2Sgsinθ-μgcosθ+2(Q-1)(3)
式中:S为柔性滑袋下滑段长度(m),此处取值14;g为当地重力加速度(m/s2),此处取值9.8;θ为滑梯倾角(°),此处取值35;μ为摩擦系数,此处取值0.2;Q为总疏散人数,此处取225。
由式(3)计算得,采用柔性滑袋疏散225名乘客共需约455s,即7.6min。
2.3.3实用性分析
乘客疏散时,在柔性滑袋半封闭空间内下滑,安全性高,但是该种设备不为乘客熟悉,会增加疏散工作的组织操作难度,并且柔性滑袋需要在地面专业救援人员的参与下才能完成乘客疏散工作,对车厢外条件依赖性高。
3悬挂式轨道交通车辆乘客疏散设施综合评价
3.1评价指标体系
建立如图2所示悬挂式轨道交通车辆乘客疏散设施评价指标体系,该体系主要分为经济性指标、时效性指标、实用性指标等三个方面,分别表示为a1、a2、a3。
经济性指标指悬挂式轨道交通车辆乘客疏散设施所需要投入的资金成本,包括初期建设投资b1和维护管理费用b2两个二级指标;时效性指标包括疏散效率b3和逃生工作展开及时性b4两个二级指标,疏散效率用全部乘客疏散所需时间来表示;实用性指标包括安全性b5、组织操作难易程度b6、对车厢外条件依赖性b7等三个二级指标,安全性反映乘客疏散过程中疏散设施自身的安全性,组织操作难易程度指工作人员组织疏散及乘客使用该形式疏散设施的难易程度;对车厢外条件依赖性反映乘客疏散设施依靠自身条件完成疏散的能力。
3.2综合评价模型
根据前文建立的二级评价体系,依据实际情况,采用9级标度法确定各指标对上一级指标的相对重要度,并构建相应的判断矩阵。
经济性、时效性、实用性为悬挂式轨道交通车辆乘客疏散设施的一级评价指标,由这3个指标相对于悬挂式轨道交通车辆乘客疏散设施的重要程度构建判断矩阵:
A1=11313311311(4)
矩阵中的数值为经济性、时效性、实用性的相对重要度。权重计算公式为:
wi=1n∑nj=1aij∑nk=1akji=1,2,…,n(5)
式中:wi为同级指标对上一层指标的相对权重;aij、akj为所构建判断矩阵中对应元素。
由式(5)分别计算各指标的相对权重,构建权重向量W1=(0.14280.42860.4286)T。根据如下式(6)进行一致性检验:
3.3实例分析
由于各指标评价标准单位不一致,不能直接相加,需先将各指标同一化处理。根据前文分析,确定经济性及疏散效率的分级得分标准,见表8。
采用式(7)所示的分级比例内插法将经济性指标及疏散效率转化为对应的10分制分值,并对其余指标进行10分制打分,结果见表9。
y=yj+1+xi+1-xxi+1-xi×(yj-yj+1)(7)
式中,x橹副晔挡庵担xi及xi+1分别为指标实测值所在分级得分区间指标实测值的下限及上限,且x∈[xi,xi+1];y为对应指标得分,yj及yj+1分别为指标实测值所在分级得分区间分值的上、下限。
4结论
独立梯道经济性、疏散效率、安全性、组织操作难易程度均较好,但是该设施要求车辆自身在出现事故或故障后仍能够继续行驶,不能保证乘客疏散工作及时展开;高空作业车在各项评价指标得分均低于或等于其他2种落地疏散设施,综合得分仅为6.326,为所研3种落地疏散设施中得分最低者,不建议对悬挂式轨道交通车辆配备此种乘客疏散设备。
与其他2种落地疏散设施相比,柔性滑袋在各项评价指标中得分较均衡,综合得分为7.314,为所研3种落地疏散设施得分最高者,但是该设备仍存在造价较昂贵、需地面救援人员协助,无法独立完成乘客疏散等缺点。
所研落地疏散设施均存在一定的缺陷,亟需研制一种经济性好、疏散效率高、实用性强的悬挂式轨道交通车辆新型乘客疏散设备,从而为该型车辆在国内推广应用提供技术支撑。
参考文献
[1]秦武.空中轨道交通系统的适用性分析[J].城市公用事业,2012,(6).
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[6]地铁设计规范(GB50157-2003)[S].
关键词:拱桥;钢箱拱;支架;吊具;安装;线形控制
中图分类号:U448.22 3
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2014)05-0124-03
1 工程概况
某高速公路大桥长310m,其主桥桥型布置为五跨五拱刚性梁刚性拱斜跨拱桥结构,设置高度不等的5个钢箱拱,拱轴线采用二次抛物线,主梁采用钢箱梁,主梁与钢拱之间设有吊杆拉索,桥型布置如图1所示。
全桥共有5个钢箱拱,分65,45,90m3种跨径,5个钢箱拱总重量为2324t,高度分别为63,48,78m(下文分别简称中拱、小拱、大拱)。拱截面为带倒角的等腰三角形,拱截面高度由拱脚至拱顶呈线性变化,底面尺寸均为800mm;大拱和中拱钢板厚度为25mm、小拱为20mm;钢箱拱内部设有横隔板及纵向加劲板;大拱结构示意如图2所示。
5个钢箱拱采用顺桥向间跳跨越主梁的布置方式,中拱与小拱在1号、4号墩处共用拱座,小拱与大拱在2号、3号墩处共用拱座。大拱顺桥向跨度为83m、中拱为58.4m、小拱为40m,钢箱拱轴线为二次抛物线。
钢箱拱与拱座采取无铰固结方式,钢箱拱埋入混凝土拱座深度为1.8m,拱脚内部分灌注微膨胀混凝土,拱脚处设有钢锚箱,采用竖向预应力束将钢锚箱与拱座混凝土进行锚固。
2 总体安装方案
主桥整体采用“先梁后拱”施工方案,首先搭设钢箱梁拼装和拖拉支架,采用板单元原位拼装和拖拉方案安装、组拼及焊接钢箱梁,形成整体;钢箱梁整体支承在墩顶支座和支架临时支点上,在钢箱梁上拼装钢箱拱支架,在支架上分节段起吊安装、调整、组拼及焊接钢箱拱,直至合龙;钢箱拱支架落架,安装吊杆拉索并进行第一次张拉;钢箱梁支架落架、安装二期恒载,根据主桥线形进行第二次张拉、调索。
3 重、难点及关键控制点
3.1 工期较紧张,钢箱拱安装需在2个月时间内完成。
3.2 钢箱拱支架高度较高、横向宽度较小,造成横向刚度较弱,在钢箱拱和水平荷载作用下稳定性差,存在安全风险。
3.3 钢箱拱为变截面空间结构,主平面与桥梁方向斜交,另外需考虑自重和吊杆拉索产生的预拱度,安装线形控制难度较大。
3.4 钢箱拱安装高度较高、各分段起吊角度及重心各异、需进行高空对接,大型吊装机械选择、吊具和对位辅助装置的设计至关重要。
3.5 钢箱拱悬臂端主平面外无法进行主动调节,需采取相应的预控措施,以确保实现高精度合龙。
3.6 存在大量起重吊装、高处作业、电焊动火作业,安全风险较高。
4 钢箱拱分段及支架布置
4.1 分段原则及节段划分
钢箱拱分段尽量采取“大节段、少支架”的原则,减少现场支架搭建和节段高空吊装、焊接的工作量。由于钢箱拱节段在异地进行加工制造,需考虑公路运输条件,运输节段不宜超过15m,拱脚段尽量采取小节段,以便进行初始定位。工地现场根据吊装高度、吊重、吊装作业半径、地基、平面布置和设备资源调查情况,选择650t履带吊机作为起吊设备,据此进行安装节段的划分。小、中、大拱分别划分为7、9、11个节段(含拱脚段、合龙段),其中大拱分段示意如图3所示。
4.2 支架布置
按照少支架的原则,考虑第一节段拱脚段、第二节段采取悬臂安装,后续节段仅在前端设立柱支点,后端设计临时定位连接装置支承于上一节段,合龙段不设支点。支架采用易于拆装的装配式钢管支架单元组成,顶部设置竖向起顶调节装置,大拱支架布置如图3所示。
钢箱拱自重一部分通过自身传至拱座,其余荷载由支架承担,支架只对钢箱拱提供竖向支承、不提供横向支承,同时钢箱拱安装过程中考虑钢箱拱整体升、降温效应和风载影响。由于支架高度较高、横向宽度较小,其横向刚度较弱,支架与钢箱拱支点处设水平滑动装置,不提供钢箱拱横向支承受力,同时支架底部与钢箱梁进行临时焊接固结,横向拉结缆风绳以保证支架的整体稳定性。
5 预埋钢锚箱及拱脚段安装定位
5.1 预埋钢锚箱施工
钢锚箱位于混凝土拱座中,通过竖向预应力束与拱座锚固,施工中在其顶板上进行拱脚段的安装、定位及焊接。首先在承台上进行定位支架的安装,然后安装钢锚箱。由于现场制作场地限制、钢锚箱自重较大(最重达186t),采取板单元原位组拼焊接的方法。现场主要控制钢锚箱平面偏差、顶板高程和水平度,以及钢结构焊接质量,为拱脚段安装做好准备。
5.2 拱脚段安装定位
拱脚段为钢箱拱安装的初始节段,其定位精度极为重要。为确保定位精度和施工便利,拱脚段尽量采用小节段,选择在填充混凝土面以上、第一道横隔板上部300mm处作为分段线,分段线与拱轴线正交,高度最高为6.5m。
在拱脚段内倾面和两侧面焊接反力牛腿作为定位调节装置。利用千斤顶支承在牛腿和钢锚箱顶面之间,根据测量数据进行实时调节,直至高程、轴线偏差在5mm以内,然后进行定位焊锁定拱脚段、环焊缝和加劲板焊接。定位调节装置如图4所示。
6 钢箱拱节段安装
6.1 吊装机械选型及布置
根据节段划分和吊装机械选型,采用650t履带吊机进行钢箱拱安装。由于钢箱拱各节段的吊装平面位置、角度、高度、空中姿态均不相同,因此必须对每个节段的吊装吊机站位进行布置,包括节段待安装位置、吊机平面站位、起吊高度及旋转方向、水平幅度变化,以及节段空中姿态、吊机臂杆与节段相对关系等,并对比650t履带吊机性能参数进行详细计算。由于履带吊机作业时对地基承载力要求较高,因此需对站位区域进行地基加固处理,安装前需进行触探试验,以验证加固效果是否合格。
6.2 临时吊点及吊具
钢箱拱各节段均为不规则空间结构,起吊必须根据结构重心配置不等长吊绳,使节段在空中与安装后角度、姿态基本相同,以方便空中对接、对位,减少大量的空中调整纠偏等工作量。
临时吊点。临时吊点分为650t履带吊机空中吊装主吊点和地面翻身时的辅助吊点2类,吊点根据节段最大自重分力+动力系数荷载计算设计。
6.2 吊具。吊具采用钢丝绳配套卸扣结构形式,每节段主吊点均为4个,钢丝绳分为4根,2个上吊点、2个下吊点各布置1根。由于各节段长度、重心位置不尽相同,现场需根据实际需要备用相关钢丝绳,并将两端制作绳环,形成千斤绳,采用钨金套连接。
6.3 节段定位连接装置
钢箱拱支架仅设前端支点,节段后端支点采取与前一节段固定连接的方式。另外为保证节段空中吊装能够快速定位,设计了节段定位连接装置(见图5)。
该装置分为限位牛腿和临时连接件2类:限位牛腿布置于已安装节段的前端底板、两侧腹板上,可使吊装节段接近时能够快速导向、定位;临时连接件布置于相邻节段端口处,钢拱节段安装时,先由吊机初步对位,然后穿M39长螺杆收紧对接,最后上M30螺栓精确对位。
6.4 钢箱拱安装
6.4.1 作业人员通过顶面攀登挂梯上至节段顶面,将千斤绳下端通过卸扣与钢箱梁吊点连接,注意钢丝绳编号及其长度应符合要求;起吊前在节段底口拉结2根缆风绳。
6.4.2 650t履带吊机缓慢起钩吊起钢箱拱节段,辅助吊机配合吊起节段尾部,起升至一定高度后进行配合翻身,使节段完全由650t履带吊机吊起。
6.4.3 翻身完成后,650t履带吊机在空中起吊节段并静停3~5min,使吊机结构受力传递均衡、确保提升安全;然后操作履带吊机将钢箱拱节段提升至高于安装面以上1~2m,水平旋转臂杆使节段向安装位置移动,接近就位后调整履带吊机水平幅度使之接近对接位置,钢箱梁上作业人员可通过节段底口缆风绳拉动块段水平旋转调整对接位置。
6.4.4 节段旋转、大致方向准确后,履带吊机可在信号员指挥下缓慢松钩,使吊装节段底口进入上一节段导向牛腿内,并慢慢滑入限位牛腿形成的导向槽内;吊装节段底口与上一节段顶口接近后,利用;中钉打入临时连接板栓孔中,使结构截面精确对位,冲钉打入后应立即在其余连接板栓孔中穿入连接螺栓,并利用加力扳手拧紧螺栓,从而将接头缝隙拉紧,直至最终2个节段对接严密精确。
6.4.5 节段顶部支点此时可缓慢松钩,使节段顶部托于临时支座上。各拱圈第2节段悬臂安装必须完成环焊缝焊接后方可松钩;其余支架安装节段可用临时连接螺栓全部上紧,然后在钢箱拱3个面上均应焊接各长1m的焊缝后松钩。松钩后立即对节段顶口测量特征点进行测量、数据采集,测量特征点与TU预拱度测量点、监控计算理论点位置相同,以便进行数据整理和交叉复核;根据监控指令对节段进行调整,可利用节段顶口的竖向千斤顶进行起落调整。
7 钢箱拱合龙
7.1 合龙口测量及合龙调整措施
首先对两侧钢箱拱悬臂端进行测量,对钢箱拱线形进行拟合,分析合龙口偏差情况,包括轴线偏位、高程偏差、相对高差、截面扭转、合龙口尺寸等。合龙调整措施采用钢箱拱主平面内横向、竖向起顶的方式调整。
7.2 合龙前的准备工作
7.2.1 根据合龙口测量结果和线形拟合情况,利用横向、竖向起顶调整高程、高差、合龙口尺寸,确保平面及高程偏差不大于10mm,截面扭转不大于1。
7.2.2 在温度恒定的时段将横向起顶撑杆与钢箱拱临时焊接锁定,锁定后对两侧合龙口悬臂端进行精确测量(连续观测24h)。每截面共测6个点,包括钢拱上下面板4个角点,顶底板中心点,计算出合龙段配切量。
7.2.3 在地面进行合龙段精确配切,切割预留量。
7.3 合龙
7.3.1 钢箱拱合龙在2012年10月14日~1 6日温度恒定的清晨及夜间进行合龙段起吊安装。
7.3.2 在合龙口两端截面腹板及底板上安装码板,合龙段缓慢吊放入合龙口,通过腹板及底板码板导向、限位,人工利用千斤顶等小型机具进行微调,然后利用码板焊接锁定合龙段,吊机松钩。
7.3.3 进行合龙段环焊缝焊接。
7.3.4 解除合龙段顶撑杆临时约束,完成合龙施工。
8 安全防护措施
8.1 设置高空作业平台。为便于施工人员高空作业,在各节段前端设置高空作业平台,平台沿钢箱拱截面环向布置,利用型钢牛腿焊接支承于钢拱节段上,平台设钢面板和扶手栏杆,并用铁丝网全封闭,防止坠物和焊接飞溅。
8.2 设置高空通道爬梯。为便于施工人员通往钢箱拱作业点,在钢箱拱顶面设置通道爬梯,爬梯采用型钢支承,圆钢作为踏步,四周设置环形围栏,对人员通道进行全封闭,确保通行安全。
8.3 现场管理。建立安全防护员、动火令、领导跟班作业制度,吊装、焊接作业时必须设置安全防护员;焊接动火作业必须经专项检查,具备动火条件、消防设施和防护员的情况下方可施工;重大吊装、合龙、支架安拆等工作实行领导跟班作业制度,统一调配现场人员、资源,加强安全防护,确保施工安全可靠。
9 结语
该大桥已于2012年10月底完成钢桥面铺装,顺利完成了全桥建设任务。施工中钢箱拱采用大节段、少支架的分段原则进行节段划分,拱脚段及第一节段采取悬臂安装、后续节段在支架上安装。支架采用竖向支承、横向无约束的钢拱支架,底端与钢箱梁固结、并采用缆风加强其稳定性;钢锚箱及拱脚段采用定位结构精确定位;钢拱节段采用专用吊具、定位连接装置进行高空快速安装,通过对合龙口线形测量、拟合、临时锁定、合龙段精确配切进行合龙段施工,施工中进行钢拱总体线形控制及安全防护。全部钢箱拱安装仅用时46d;安装过程中支架结构安全,钢箱拱顺利合龙,成拱线形良好。
参考文献:
[1]吴学华,潘盛山,黄才良.斜跨拱桥的力学特性及工程实践[J].武汉理工大学学报,2010,(1):124-130.
[2]洪国松,孙锋,梅长春.东胜体育场大跨度倾斜钢拱安装技术[J].建筑技术,2011,(11):988-992.
1引言
随着现代企业的持续快速发展,建设项目的规模不断变大,为提高投资效益,项目的建设周期一般均有压缩,项目的复杂性、技术难度、管理难度相应增加,所需要的管理也愈加专业化。因此,认识项目的复杂性并科学地制定管理方法、科学地组织施工是目前项目施工管理人员面临的重要课题[1]。对已完成的工程项目的管理经验进行总结归纳研究,有助于不断完善项目管理模式。结合实际工程,在充分分析项目复杂性的前提下,主要从项目组织管理、技术管理、质量安全管理等方面进行改进,并取得了精益安装项目施工按期交付、质量合格及安全零事故的良好施工管理效果。
2工程概况
中核陕西铀浓缩有限公司的405X项目是该企业投资建设的重点工程,项目承担了该工程主要建筑厂房内的精密设备装架安装,内容包括:钢筋混凝土预制件(含杯基、风沟及盖板、框架、槽梁、方梁)预制与运输、预制构件(含混凝土构件及钢支臂、平板)安装等内容。构件运输总量约3500t,构件安装总量21796件,浇筑混凝土约900m3,焊缝总长度约19000m。项目安装工期仅10个月,安装工程量大、安装精度要求高,制作精度超过《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2012)的要求,安装精度为国外同行业标准,组织过程复杂,涉及工序130余项,专业工种14个。安装场地54m×151m,安装高度从标高-1.05m~+6.55m,最大吊装构件3.7t,在垂直高度内涉及53项安装工作。构件场外运输距离2.5km,施工现场仅设有一个出入口。
3项目难点分析
与一般构件安装项目相比,本工程有以下难点:1)工期短,安装工作密集,多工种交替施工,不确定因素多,信息交互频繁,动态变化频繁,现场协调难度大;2)高空作业多,大型吊装作业多,人员施工与吊装施工交织作业,施工过程的风险性和安全管理的复杂性加大;3)作业场地狭小及吊装设备使用的限制,构件的一次运输、存放量不大,且周期较长。预制件数量多,其预制、运输、进场、存放管理、编号排序、吊装顺序、安装就位等需精心策划、周密安排;4)构件加工质量及安装质量控制要求高,制作、安装精度超过国内现行规范要求和一般设计要求,需制定专项施工工艺、标准、做法,并在资料等方面做好充分准备。5)构件安装层次多,测量、安装交替进行,每一个不合格项都会影响下道工序,造成工期的延误。需重点加强事前和过程的质量控制,保证各工序的一次检验通过率。
4项目管理技术应用
4.1细化管理分工,加强组织管理
目标决定组织,组织是目标能否实现的决定因素。单一的组织结构不适应复杂工程项目的运行。根据本项目特点,选择合适的项目管理、技术、质量、安全、预算、物项等人员及专业施工队伍形成项目管理组织结构,建立细化管理的“三级组织管理”流程(见图1)。“三级组织管理”分别由项目经理、管理执行层、管理协调层组成,项目经理及管理执行层是一般项目组织中的通用单元,而管理协调层专为加强对施工队的细化管理而设,由专业项目组、现场协调专员组成,项目组内设专业技术员、质量员、安全员,负责施工阶段的质量管理、安全监督工作。为加强项目施工的细化管理,在管理执行层完成了大量前期工作的前提下,将项目实施阶段的工作中心下移至项目组,基于项目目标与各项目组下达了目标责任书并实行月度考核制度。通过增加中间协调层,使得组织内的管理工作更细化和专业化,在技术、经济、安全质量管理方面进一步加强,每个组织单元的任务目标细化,责任界定和协调接口更清晰,减少了组织单元间的冲突。同时,通过三级管理机制,加强了事前和事中管控,各组织单元承担的任务、计划、控制和报告始终处于可控状态。通过设置专业项目组,使53项安装工作、130余项工序有了直接管控层,施工现场能得到有效控制、现场问题能快速有效地解决。
4.2技术管理
4.2.1制定精益安装标准要达到精益安装的要求,必须以质量标准做保障,为施工过程管理提供依据。通过消化吸收设计施工图纸、对照我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2012)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2012)的相关规范要求,深化设计,提高材料采购及进场验收标准,制定本项目的安装工艺标准及质量验收标准。通过以上技术措施,有效提高构件精益安装质量保障。4.2.2强化技术交底策划施工技术贯穿施工的全过程,要做好事前控制和过程控制,保证施工的“质量、安全、工期、成本”目标,首先要做好施工技术交底这项基础工作。安装工程各专业技术人员及施工人员,从总体到局部、从开工到竣工,技术准备不充分、不细致,缺少过程中任一环节的精益求精,安装施工的目标就难以实现。进行技术交底工作的筹划,确保技术交底工作全面、细致,保证工程顺利施工[2],本项目的技术交底流程见图2。从施工工艺、标准、做法、资料等方面充分准备,针对每项安装工作的工作内容、操作细节、关键控制点、质量要求等施工方案内容,对现场施工人员、项目组的安全和质量人员进行施工前的技术交底工作,使其准确掌握施工流程、工艺、质量标准和安全作业事项。技术交底满足有针对性、可操作性,并在过程中对交底存在的问题进行总结,改善后期的施工技术交底工作。虽然本项目比以往安装项目的难度大,技术要求高,实践证明,有了充分的技术准备和心理准备,施工相对顺利,验收均一次交验合格。
4.3进度管理
4.3.1进度分级管理对项目逐级分解,在二级网络进度计划的目标下,编制三级网路进度计划,进度管理流程如图3。为了确保总进度计划的实现,要对项目进度计划逐级细化分解,将项目目标的实现分解为各细小的分项目标的实现。关键线路工作完成情况决定项目总体进度计划的提前或滞后,需重点控制。在执行过程中,有时非关键工作会成为关键工作,因此需在工作中做相应的调整,一旦有成为关键工作的可能,及时提出预警并采取应对措施,确保进度按期执行。4.3.2进度考核周计划是项目进度计划管理的基本单元,周计划的完成情况体现项目的进展情况及赶工效果。根据项目完成情况进行进度考核,由每项任务的月度目标考核系数及任务权重,确定双周考核指标,分别对应管理执行层、管理协调层、施工队。
4.4质量与安全管理
4.4.1质量管理重点1)执行PDCA循环。PDCA是建立质量体系和质量管理的基本方法,看似简单,但是CA(检查、处置)环节常常执行不到位。本项目的重点是在事前和事中的检查和处置,完善施工的部署和预控工作,使全过程管理、全员参与有效施行。2)重点质量控制。施工技术方案及施工工艺的执行、人员的培训、进场验收及现场定位测量控制是混凝土、钢构件精益安装的控制要点。现场围绕以上质量管理的关键,做好过程控制,严格检查施工方案、技术交底、工艺标准的执行情况、质量标准的履行情况、人员培训情况,同时采取有效保护措施加强成品保护,保证安装质量符合设计要求。由于质检环节的疏漏造成不合格产品进入安装现场,将导致安装施工现场的质量整改,增加施工环节作业时间,造成施工的延误。定位测量精度高,从放线测量到安装检验,严格按专项施工工艺、标准、做法的要求进行。质检测量按照专项“安装检验记录表”进行,全员配合,提出的整改方案立即执行,确保了每榀框架的安装质量。有了良好的内控环境,质量管理工作顺畅,监理验收均一次通过。4.4.2安全管理重点高空作业多、多工种交替施工、大型吊装作业多、不确定因素多是本项目的安全控制较繁复的一面,同时也少不了临时用电、安全防护等一般安全控制项,本着“安全第一”的原则,需做到繁简兼顾。除了安全技术交底、安全教育培训外,针对高空作业多的特点,增加电动升降梯、移动高空作业平台的配置,增加高空施工人员安全使用效率,防止高空攀爬;为防止对涉及安全主控项的吊装机械,设专项“运检计划”,针对吊运前检查、日常检查等检修类别分别确定检修周期和检修、检查内容,确保起重吊装设备的安全运行,防止可能的重大安全事故的发生。除认真分析排查危险源,采取相应的安全措施外,针对施工高峰期可能产生的交叉作业制定专项安全控制措施,增加防护设施、加装通风排烟设施降低施工风险,保证施工安全。
5信息管理
对信息进行收集、整合,在项目施工过程中,使信息交互效率得到提升,从而促进项目推进,体现在项目信息平台的搭建和项目信息的公布。项目组织内部各项有关施工进度、质量安全、人员配置、设备材料使用等信息均在内网公布,配合施工日报、周报、月报更新,检查及整改通报、工作联系单、工程例会等项目组织内部及外部信息交换形式,保证了信息查阅和传递的通畅,促进各组织单元间的沟通,施工中的突发问题也能快速解决,现场施工顺利进行。
6结语
本项目动态地、针对性地建立了符合项目特点的管理模式,通过组织构建、技术管理改进,满足项目对组织的需要,再以项目组织为核心,实现项目管理的细化改进,使项目精益安装目标得以实现。对于类同的覆盖专业多、工作密集、安装精度高的复杂安装施工项目,可以提供一些经验供参考。
【参考文献】
【1】纪凡荣,成虎.大型建设项目组织设计研究[J].建筑技术,2007(2):151-153.
[关键词]高压输电线路耐张塔割线计算平衡挂线
中图分类号: TM621 文献标识码: A 文章编号:
1.耐张塔割线长度的计算前分析和方法
1.1耐张塔割线长度的计算前分析。首先对绝缘子串的长度进行准确测量,分析划印点与挂线点高差对割线长度的影响、划印点与挂线点高差影响、水平距离的影响、绝缘子串重量的影响及耐张塔绝缘子串二联板倾角的影响等等。
1.2割线长度的计算方法
①垂直位移引起的线长增(减)量
H:耐张塔挂点与相邻塔挂线点高差,即相邻塔挂线点高时取负值,反之取正值.
Δh:划印点至挂线点的垂直距离.
L:档距(米)
②水平位移线长增量
D:划印点至挂线点的水平距离.
α:线距转角度数
③耐张塔绝缘子串重量引起的线长增量
λ:绝缘子串长广角
θ:架空线未挂绝缘子串时悬垂角
ψ:耐张塔绝缘子串悬挂点高差角,耐张塔悬挂点高时sinψ取正值,反之取负值.
f:架空线驰度
θ':耐张塔挂线后绝缘子串倾角
G:耐张绝缘子串重量
W:每米导线重量
④耐张塔二联板倾斜引起的线长增(减)量
a:二联板上下线间距.一般四分线路二联板间距为450mm
总的割线长度:
T:调整耐张塔绝缘子串的长度,由设计确定。
500kV输电线路同相间通过二联板联上下子导线,实际二联板是倾斜的,为保证上下子导线弛度一致,则下导线必须减去ΔL4,而上下导线则须加上ΔL4(图1)
通过计算ΔL4用挂线后的绝缘子串的倾斜角代替二联板的倾角,
这必然存在误差,造成上下导线不平衡,为减少相间误差必须准确地
图2一侧挂有耐张绝缘子串线档中,任意一点的弛度为:
则二联板处的弛度为:
二联板的倾角:
设计给的外角侧绝缘子串的调整距离T,是结合现有的定型金具确定的,并不能完全符合外角侧绝缘子串的所需调整长度,因此在割线时应与补偿。补偿长度为:
500kV输电线路中习惯按照面向大号侧从左至右或面向大号侧从左上至左下,右上至右下区分各子导线,下面以边相导线右转为例,各子导线割线总长度为
耐张塔平衡挂线的施工方法
2.1耐张塔平衡挂线的准备工作
⑴根据上述计算各子导线的割线长度;
⑵耐张塔相邻直线塔应不安装悬垂线夹,相邻的两个线档不应安装间隔棒;
⑶采用平衡挂线的方式进行平面布置。
2.2耐张塔平衡挂线作业步骤
⑴杆塔两侧进行高空临锚;
⑵割线、松线落地;
⑶压接耐张线夹;
⑷连接绝缘子及金具串;
⑸平衡挂线;
⑹安装附件;
2.3高空临锚操作步骤
⑴地面安装耐张线夹时,在离横担挂线孔1.5倍悬点高度的导线处安装导线卡具,特殊地形导线线头无法落地时在离耐张线夹约3m至5m处安装导线卡线器;
⑵在导线卡具尾侧导线上安装开口胶管;
⑶在导线卡具尾端连接Ф15.5钢丝绳;
⑷在横担挂线孔处安装6t手搬葫芦,葫芦前端与Ф15.5钢丝绳连接,如图示:
图三
⑸两侧同时收紧手搬葫芦,使临锚受力,并且同时观察导线是否向操作塔一侧移动,以判断操作塔受力是否平衡;
⑹临锚用的手搬葫芦收紧必须将链条缠在本体上且绑扎牢固,防止滑脱。
2.4断线、松线、压接操作步骤
⑴高空临锚的两侧卡线器之间的子导线松驰后,应在待割线点(放线滑车之间)的两侧线上分别用Ф14棕绳绑扎固定,棕绳另一端通过横担上的小滑车拉至地面;
⑵割断导线前,在卡线器尾部0.5~1.0m处,用棕绳将导线松绑在钢丝绳上,防止松线时导线出现硬弯;
⑶收紧小棕绳,将导线拉至横担上进行切割,断线人须站在断线的外角侧进行操作;
⑷松出小棕绳,使两侧导线头缓落到地面;
⑸为避免导线落地损伤导线,可视地面情况垫以彩条布;
⑹利用挂在横担上的小滑车卸下放线滑车;
⑺当导线头可以落地时,在地面根据耐张塔画印点及耐张割线长度进行割线和耐张线夹的压接工作;
⑻当导线头不能落地时,利用高空作业平台在高空根据耐张塔画印点及耐张割线长度进行割线和耐张线夹的压接工作;
2.5平衡挂线操作步骤
2.5.1现场布置
图四
2.5.2挂线方法
挂线采用高空对接的挂线方法,采用此种方法挂线,一相线分四次挂完。采用此种方法挂线,耐张塔不挂临时拉线。先在横担的一侧挂好耐张绝缘子串线束的两边1#、3#两根导线,使本相的耐张串整体受力。再在横担的另一侧挂好对应的1#、3#两根子导线。然后两台绞磨同时牵引挂好同串上的上、下两根2#、4#子导线。并采用相同方法挂好其它耐张串的子导线。
在地面将耐张绝缘子金具组合后,吊装到横担挂线孔上;
在已压接的耐张线夹后2.0~2.5米导线上安装导线卡具;
在耐张绝缘子尾端两边两根子导线的调整板上连接磨绳头,在导线卡线器上悬挂一单轮5吨滑车,通过横担转向滑车至绞磨。即二根子导线布置二套牵引系统;
以二台绞磨同时收紧滑车组,当耐张线夹钢锚到达绝缘子串连接金具时,由工作人员负责发出指令,停止绞磨牵引,同时固定好绞磨,挂线操作人员将安全带及速擦保护器绑牢在横担上,然后操作人员出绝缘子将绝缘子与耐张线夹钢锚连接。
横担两侧对称挂好线后,再松空中临锚。
[结束语]本文给出的割线长度计算与平衡挂线方法两种配合施工在实践中提升整体架线作业质量,完全能满足设计要求和施工作业要求。
参考文献
1、《高压架空输电线路施工技术手册》(架线工程计算部分第三版)
2、《110kV~500kV架空电力线路施工及验收规范》
3、《110kV~500kV架空电力线路设计技术规程》
4、《电业安全工作规程》