[发明专利]基于塔筒安全的超大型冷却塔施工塔吊的柔性附着布置选取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塔吊柔性附着布置选取方法，尤其是一种基于塔筒安全的超大型冷却塔施工塔吊的柔性附着布置选取方法。属于超大型混凝土双曲线冷却塔施工控制领域。

背景技术

在超大型冷却塔施工中，塔筒施工是施工全过程中最为关键和困难的部分，对于施工期安全影响尤为突出。由于塔筒的壁厚小而高度大,垂直运输问题不易解决，尤其在核电站或者大型火电厂的超大超高冷却塔施工中，采用常规的多孔井字架、自升式塔吊刚性附着等方式均难以实施。柔性附着的中心塔不仅解决了平面狭窄无法施工的困难，而且加快了施工进度，节约了施工费用，目前在中小型冷却塔中已经成功实施。但对于超大超高的冷却塔，塔吊的柔性附着技术尚未得到成功实施，且超大塔的垂直运输性能要求高，可能采取平桥或者双塔吊联合作业方式，而目前冷却塔施工规范并未对塔吊柔性附着方案有明确的规定。尤其对于施工期的塔筒，其混凝土强度并未完全形成，加上施工期风荷载、施工荷载等作用，塔筒的安全性稳定性容易受影响。塔吊柔性附着的张拉力是一种作用在塔筒上的集中力，且通常数值较大，将增大塔筒的局部应力和位移，其整体和局部布置不恰当极易影响施工期塔筒的安全，同时影响塔吊的施工安全，延误工期，增加塔体的造价。

发明内容

本发明的目的，是为了解决上述现有技术施工安全性低、延误工期、塔体造价高的问题，提供一种基于塔筒安全的超大型冷却塔施工塔吊的柔性附着布置选取方法。该选取方法采用先进的有限元计算方法，引入施工期混凝土本构模型、施工期风速模拟模型以及柔性附着的加载模型。

本发明的目的可以通过以下技术方案达到：

基于塔筒安全的超大型冷却塔施工塔吊的柔性附着布置选取方法，其特征在于包括以下步骤：

1）首先，选取冷却塔有限元模型进行三维分析，包括选取施工期混凝土的材料参数；设定计算边界以及确定施工期风荷载和施工荷载；

2）其次，拟定一个初始的钢丝绳的张拉力和附着整体布置，包括竖向和横向布置，施加至施工期冷却塔有限元模型进行计算，根据计算结果调整并确定整体布置方案，即确定柔性附着的层数以及横向间距；

3）再次，建立局部分析模型，确定预应力张拉时混凝土龄期，局部间距以及具体加固方式，通过计算分析流程确定冷却塔的整体和局部布置方案。

本发明的优选方案如下：

本发明的一种优选方案是：步骤1）所述的选取冷却塔几何模型进行三维有限元分析，包括确定冷却塔的尺寸、确定塔吊柔性附着张拉力大小、张拉力大小与张拉间距的关系，以及建立施工期冷却塔有限元分析模型；所述建立施工期冷却塔有限元分析模型，是指在冷却塔塔筒由下至上翻模或者滑模施工，提取3～5个典型施工高度模型，采用实体单元或者壳单元建立有限元分析模型，对环基以上部分进行分析，环基以下施加固定约束，选取施工期混凝土参数、钢筋弹性模量以及施工期风荷载。

本发明的一种优选方案是：步骤2）所述的拟定一个初始的钢丝绳的张拉力和附着整体布置，包括：

1）确定初始的柔性附着整体布置S1

以塔筒中心作为附着布置中心，给出初始整体布置S1，其中横向布置应保证基本对称，塔筒受力对称；竖向布置基本保持在20～40m范围，同时施加相应的张拉力；

2）模拟冷却塔各施工阶段，根据计算结果调整S1

根据各个施工高度的冷却塔计算模型，计算应力和变形的结果，结合塔吊柔性附着参数，调整S1的竖向和横向布置，确定最终整体布置S1’；

3）根据S1’，建立初始局部分析模型K1，调整K1，确定最终局部布置K1’

根据S1’的计算结果建立初始局部分析模型K1，对应7天或7天以上的不同混凝土张拉龄期以及3m或3m以上的不同锚固点间距进行试算，根据计算结果确定最终局部布置K1’；

4）根据K1’，结合施工工艺确定合理的局部加固方式

根据K1’中应力和变形的大小，确定局部加固区域和方式。

本发明的一种优选方案是：所述的混凝土参数，包括混凝土强度和弹性模量，其取值随时间变化，根据施工周期确定。

本发明的一种优选方案是：所述的钢筋混凝土等效弹性模量通过配筋率确定，计算表达为：

E=+E_c(1-ρ)+E_sρ

其中，E为等效弹性模量，E_c为混凝土弹性模量，ρ为体积配筋率，E_s为钢筋弹性模量。

本发明的一种优选方案是：所述的施工期风荷载由设计基准期风荷载标准值取值表达式转换得到：