CN110807275A - 一种液压爬升模板监测分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压爬升模板监测分析方法，具体步骤如下：步骤一、设计布置液压爬升模板，将每个液压爬升模板从上而下共分六个平台；步骤二、逐步安装液压爬升模板，并布置应力传感器和应变传感器；步骤三、分别在液压爬升模板不同工况下提取应力数据和应变数据；步骤四、建立液压爬升模板有限元模型；步骤五、将模拟值与实际中提取的应力数据和应变数据对比；步骤六、在不同工况下根据监测点输出的应力和应变模拟数值，进行液压爬升模板的受力评估和安全性评价。本发明通过将液压爬升模板不同平台间进行功能性划分，利于确定其模拟时的荷载选取，便于前期建模和后期调整；通过建立有限元模型，便于在不同工况和不同部位进行监测和评估。

Description

一种液压爬升模板监测分析方法

技术领域

本发明属于爬升模板施工技术领域，特别涉及一种液压爬升模板监测分析方法。

背景技术

液压爬升模板是应用在工程建设施工剪力墙体系和筒体体系结构中的一种有效的模板体系；液压爬升模板常在高层建筑、高体量结构施工中运用。液压爬升模板在施工应用时，其上部设有多功能性平台，不同平台上所承受的荷载不同，因此在进行应力和应变监测时需要进行不利点和关键点的重点监测。但在不同工况和部位下，液压爬升模板的受力构件和受力形式时常变化，因此需要结合模型软件和实际监测的联动验证和补充监测。

发明内容

本发明提供了一种液压爬升模板监测分析方法，用以解决液压爬升模板不同平台上模拟时荷载的选取、实际监测和软件模拟间的对比验证、液压爬升模板不同部位和不同工况下的数据获取、以及模型结果对实际监测的补充等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种液压爬升模板监测分析方法，具体步骤如下：

步骤一、根据建筑核心筒的尺寸，设计布置液压爬升模板，并根据液压爬升模板功能性要求，将每个液压爬升模板从上而下共分六个平台；六个平台由上而下分别是主堆载施工平台、钢筋绑扎平台、过渡平台、模板操作平台、液压操作平台和预埋件放置平台；

步骤二、随着核心筒的施工，逐步安装液压爬升模板的六个平台，并在液压操作平台和模板操作平台上布置应力传感器和应变传感器；其中，应力传感器和应变传感器主要布置在存在压弯失稳的竖向受力构件上和架体的承重三角架等部位；

步骤三、分别在液压爬升模板爬升工况下，施工工况和停工工况下提取应力数据和应变数据；每次数据提取时选择至少三个数据并取平均值作为实际监测数值；其中，选取的三个数据与平均值间偏差小于5%；

步骤四、根据各平台荷载分布情况及液压爬升模板结构形式，通过ANSYS软件建立液压爬升模板有限元模型；采用beam188模块单元来模拟各个构件，材料以液压爬升模板实际为准选取；建模完成后在有限元模型上建立监测点，模型上的监测点与实际液压爬升模板监测点位置一致；

步骤五、在ANSYS软件中输出设置监测点的应力数据和应变数据，与实际中提取的应力数据和应变数据对比，其中模拟数值与实际监测数值的差值小于10%，若不符合，复核调整模拟荷载分布和位置；

步骤六、模拟数值与实际监测值符合要求后，在ANSYS软件的模型上建立其他监测点，并在不同工况下根据监测点输出的应力和应变模拟数值，进行液压爬升模板的稳定性评估和安全性评价。

进一步的，对于步骤一中，六个平台中先施工组装液压操作平台，随着核心筒的施工依次安装模板操作平台、过渡平台、钢筋绑扎平台和主堆载施工平台；在液压操作平台提升后，再安装其下方的预埋件放置平台。

进一步的，在液压操作平台、过渡平台、模板操作平台、钢筋绑扎平台和预埋件放置平台上不设置固定堆载，模拟时选用荷载为施工人员操作或施工过程中产生的荷载，荷载为活荷载或集中荷载。

进一步的，在主堆载施工平台上设置有钢筋、板材和布料机等施工材料和机械，施工材料和机械为固定堆载；模拟时选用荷载为施工人员和固定堆载均布在整个主堆载施工平台上产生的均布荷载。

进一步的，在爬升模板外侧设置有防护结构，防护结构采用密孔钢板网；爬升模板内侧设置有上下人洞，人洞周围设护栏，层与层之间设置钢制梯；其中，防护网和护栏在建立模型时可简化或忽略计算。

进一步的，对于步骤二的应力传感器和应变传感器均为对称布置，应力传感器和应变传感器设置在液压操作平台的构件上，间隔设置在液压操作平台顶部和底部、三角架部位、以及模板操作平台外侧竖向杆件上。

进一步的，对于步骤三中，液压爬升模板在爬升工况下，将应力传感器和应变传感器的数据采集频率设置为实时采集，系统巡航一次在1min以内；在施工工况和停工工况下，数据采集频率设置为10min采集一次。

进一步的，液压爬升模板构件中以槽钢为主，组合形式为槽钢背对背连接，对于步骤四建立液压爬升模板模型时，将背对背连接的槽钢简化为尺寸和参数相同的工字钢。

进一步的，对于步骤六中，根据现场获取不同工况的应力和应变数据、并结合有限元模型在不同工况下得到的应力和应变数据，绘制液压爬升模板整体或局部的应力图和变形图，进行承载力和变形分析，并由此做出安全性评估。

进一步的，对于步骤六中，稳定性评估和安全性评价得出的受力或变形不利点在实际监测中新添或增设应力传感器和应变传感器。

本发明的有益效果体现在：

1）本发明通过将液压爬升模板不同平台间进行功能性划分，利于根据其在施工中的荷载作用情况，确定其模拟时的荷载选取，便于前期建模和后期调整；

2）本发明通过ANSYS软件建立液压爬升模板的有限元模型，便于通过建立的模型对液压爬升模板在不同工况和不同部位进行监测和评估，利于提前做好防护预案和针对性监测；

3）本发明通过实际监测的数据采取的平均值保证实际数据的精准性，并通过模拟监测点位的监测数据与实际数据的验证，利于保证模型的准确性；

本发明通过模型软件针对性的布设传感器，可有效保证施工安全且利于节省监测设备；通过模型软件的多工况和部位的监测趋势判断，可有效增加液压爬升模板的整体安全性，有效避免危险事件的发生；本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是核心筒外部液压爬升模板平面示意图；

图2是核心筒外部液压爬升模板机位分布示意图；

图3是液压爬升模板各平台竖向分布连接示意图。

附图标记：：1-核心筒、2-液压爬升模板、21-主堆载施工平台、22-钢筋绑扎平台、23-过渡平台、24-模板操作平台、25-液压操作平台、26-预埋件放置平台。

具体实施方式

以某建筑的框架剪力墙结构为例，如图1和图2所示，该工程核心筒1结构内部分为4个井筒，中间两大井筒外侧两小井筒，图中N、S、E、W分别代表液压爬升模板2在北、南、东、西的安装方位，N、S、E、W后数字代表液压爬升模板2的机位，每个机位设置一套液压油缸和一套动力单元。核心筒1上下两个长边分别有9个机位整体爬升。每侧长边上的主平台总长度32.3米，分成3个安装单元，各单元平台长度分别是11m、10.3m和11m，安装后用钢板将各单元平台梁焊接成整体。左右两个短边平台长度13.4m，分别有3个机位整体爬升。根据现场施工要求，液压爬升模板2设计可抵抗的侧压力标准值为40.32KN/m²，液压爬升模板2中最大的组合模板的重量约为2.8吨。

本实施例中液压爬升模板2为外侧架体，液压爬升模板2与墙体的连接为单面附墙连接；与液压自爬模系统的内侧架体的双面附墙相比较，外侧的液压爬升模板2在系统爬升过程中其整体性和稳定性会存在更大隐患，因此外侧架体的整体性和稳定性对整个爬模系统更加关键。因此选取的外侧液压爬升模板2，并结合图1和图2，进一步说明一种液压爬升模板2监测分析方法，具体步骤如下：

步骤一、根据建筑核心筒1的尺寸，设计布置液压爬升模板2，并根据液压爬升模板2功能性要求，将每个液压爬升模板2从上而下共分六个平台；如图3所示，液压爬升模板2由上而下分别是主堆载施工平台21、钢筋绑扎平台22、过渡平台23、模板操作平台24、液压操作平台25和预埋件放置平台26。

其中，六个平台中先施工组装液压操作平台25，随着核心筒1的施工依次安装模板操作平台24、过渡平台23、钢筋绑扎平台22和主堆载施工平台21；在液压操作平台25提升后，再安装其下方的预埋件放置平台26。

本实施例中，主堆载施工平台21上设置有钢筋、板材和布料机等施工材料和机械的固定堆载，模拟时选用荷载为施工人员和固定堆载均布在整个主堆载施工平台21上的均布荷载。模拟时可取最不利情况，按钢筋、板材和布料机等施工材料和机械一次性极限堆载到平台上考虑。对于本实施例施工时，超高层一个标准层所用钢筋不超过30.00 t，且在绑扎钢筋阶段钢筋并不会一次全部堆载在平台上。因此，取最不利情况时，可按30.00 t钢筋一次性堆载考虑，钢筋在现场施工人员的指挥和管理下均匀分布，因此整个平台钢筋堆载为300.00 kN；中间布置1台布料机，绑扎钢筋工人人数最多时为20人，另外平台还有其他的临时设备，因此整个平台1上的均布荷载共为338.50 kN。

钢筋绑扎平台22无钢筋堆载，主要是工人在平台上绑扎钢筋，整个绑扎钢筋阶段，工人的作业时间只占很小一部分，且每个柱子的钢筋仅有1-2人作业，整个钢筋绑扎平台22最多不超过15人，因此钢筋绑扎平台22选用活荷载或集中荷载，荷载共为11.25 kN。

过渡平台23只有极少数的木质模板和零星的木楞散落，在爬模机位布置位置放置着准备埋入墙体的爬模架体预埋挂座，过渡平台23上有1-2名工人，因此选用活荷载或集中荷载，荷载共为20.75 kN。

模板操作平台24不设置堆载，其上有1-2工人施工，平台有浇筑混凝土时溢出的混凝土，如选用活荷载或集中荷载，荷载共取4.00 kN。

液压操作平台25上有1-2名工人，没有堆载，电箱和工人的工具箱等临用设备分散在平台上，选用活荷载或集中荷载，荷载共取5.75 kN。

预埋件放置平台26上有1-2名施工工人，在液压爬升模板2机位布置位置散落着准备埋入墙体的爬模架体预埋挂座，选用活荷载或集中荷载，荷载共取21.00 kN。

在爬升模板外侧设置有防护结构，防护结构采用密孔钢板网，钢板网孔径为5mm，挡风系数为0.65；爬升模板内侧设置有上下人洞，人洞周围设护栏，层与层之间设置钢制梯，各层平台板均采用为50mm花纹钢跳板，局部采用钢板填补；其中，防护网和护栏在建立模型时可简化或忽略计算。

步骤二、随着核心筒1的施工，逐步安装液压爬升模板2，并在液压操作平台25和模板操作平台24上布置应力传感器和应变传感器；其中，应力传感器和应变传感器主要布置在存在压弯失稳的竖向受力构件上。

本实施例中，应力传感器和应变传感器均为对称布置，应力传感器和应变传感器设置在液压操作平台25的液压杆上，间隔设置在液压操作平台25顶部和底部、以及模板操作平台24外侧竖向上。

应力传感器和应变传感器均与自动数据采集系统连接，数据采集系统中的测量单元使用无线数据传输，实时将监测到数据上传网络服务器，防止现场突发情况导致数据丢失。

步骤三、分别在液压爬升模板2爬升工况下，施工工况和停工工况下提取应力数据和应变数据，每次数据提取时选择至少三个数据且取平均值作为实际监测数值；其中，选取的三个数据与平均值间偏差小于5%。

本实施例中，液压爬升模板2在爬升工况下，将应力传感器和应变传感器的数据采集频率设置为实时采集，系统巡航一次为1min；在施工工况和停工工况下，数据采集频率设置为10min采集一次。

步骤四、根据各平台荷载分布情况及液压爬升模板2结构形式，通过ANSYS软件建立液压爬升模板2有限元模型；采用beam188模块单元来模拟各个构件，材料以液压爬升模板2实际为准选取，其中液压爬升模板2架体的挂座和承重三角架立柱采用Q345钢，其他部位构件均采用Q235 钢；建模完成后在有限元模型上建立监测点，模型上的监测点与实际液压爬升模板2监测点位置一致。

本实施例中，液压爬升模板2均采用钢模板，钢模板的重量约为100kg/㎡，钢模板面板厚度为5mm，次肋为75x50x5 mm角钢，最大布置间距300mm，边肋采用10mm厚钢板，横背楞为12#双槽钢，标准层浇筑高度为4.2m，钢模板设计高度为4.5m，施工时模板下包100mm。液压爬升模板2构件中以槽钢为主，组合形式为槽钢背对背连接，对于建立液压爬升模板2模型时，将背对背连接的槽钢简化为尺寸和参数相同的工字钢。

步骤五、在ANSYS软件中输出设置监测点的应力数据和应变数据，与实际中提取的应力数据和应变数据对比，其中模拟数值与实际监测数值的差值小于10%，若不符合，复核调整模拟荷载分布和位置。

步骤六、模拟数值与实际监测值符合要求后，在ANSYS软件的模型上建立其他监测点，并在不同工况下根据监测点输出的应力和应变模拟数值；根据现场获取不同工况的应力和应变数据、以及有限元模型在不同工况下得到的应力和应变数据，绘制液压爬升模板2整体或局部的应力图和变形图；根据《液压爬升模板工程技术规程》JGJ195-2010要求和现场设计安全要求综合分析承载力和变形状况，并由此做出安全性评估。对得出的受力或变形不利点在实际监测中新添或增设应力传感器和应变传感器，或及时调整施工、设计或组织等预案，加强安全储备和应急措施。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、根据建筑核心筒（1）的尺寸，设计布置液压爬升模板（2），并根据液压爬升模板（2）功能性要求，将每个液压爬升模板（2）从上而下共分六个平台；六个平台由上而下分别是主堆载施工平台（21）、钢筋绑扎平台（22）、过渡平台（23）、模板操作平台（24）、液压操作平台（25）和预埋件放置平台（26）；

步骤二、随着核心筒（1）的施工，逐步安装液压爬升模板（2）的六个平台，并在液压操作平台（25）和模板操作平台（24）上布置应力传感器和应变传感器；其中，应力传感器和应变传感器主要布置在存在压弯失稳的竖向受力构件上和架体的承重三角架等部位；

步骤三、分别在液压爬升模板（2）爬升工况下，施工工况和停工工况下提取应力数据和应变数据；每次数据提取时选择至少三个数据并取平均值作为实际监测数值；其中，选取的三个数据与平均值间偏差小于5%；

步骤四、根据各平台荷载分布情况及液压爬升模板（2）结构形式，通过ANSYS软件建立液压爬升模板（2）的有限元模型；采用beam188模块单元来模拟各个构件，材料以液压爬升模板（2）实际为准选取；建模完成后在有限元模型上建立监测点，模型上的监测点与实际液压爬升模板（2）监测点位置一致；

步骤五、在ANSYS软件中输出设置监测点的应力数据和应变数据，与实际中提取的应力数据和应变数据对比，其中模拟数值与实际监测数值的差值小于10%，若不符合，复核调整模拟荷载分布和位置；

步骤六、模拟数值与实际监测值符合要求后，在ANSYS软件的模型上建立其他监测点，并在不同工况下根据监测点输出的应力和应变模拟数值，进行液压爬升模板（2）的稳定性评估和安全性评价。

2.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，对于步骤一中，六个平台中先施工组装液压操作平台（25），随着核心筒（1）的施工依次安装模板操作平台（24）、过渡平台（23）、钢筋绑扎平台（22）和主堆载施工平台（21）；在液压操作平台（25）提升后，再安装其下方的预埋件放置平台（26）。

3.如权利要求2所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，在液压操作平台（25）、过渡平台（23）、模板操作平台（24）、钢筋绑扎平台（22）和预埋件放置平台（26）上不设置固定堆载，模拟时选用荷载为施工人员操作或施工过程中产生的荷载，荷载为活荷载或集中荷载。

4.如权利要求2所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，在主堆载施工平台（21）上设置有钢筋、板材和布料机等施工材料和机械，施工材料和机械为固定堆载；模拟时选用荷载为施工人员和固定堆载均布在整个主堆载施工平台（21）上产生的均布荷载。

5.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，在爬升模板外侧设置有防护结构，防护结构采用密孔钢板网；爬升模板内侧设置有上下人洞，人洞周围设护栏，层与层之间设置钢制梯；其中，防护网和护栏在建立模型时可简化或忽略计算。

6.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，对于步骤二的应力传感器和应变传感器均为对称布置，应力传感器和应变传感器设置在液压操作平台（25）的构件上，间隔设置在液压操作平台（25）顶部和底部、三角架部位、以及模板操作平台（24）外侧竖向杆件上。

7.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，对于步骤三中，液压爬升模板（2）在爬升工况下，将应力传感器和应变传感器的数据采集频率设置为实时采集，系统巡航一次在1min以内；在施工工况和停工工况下，数据采集频率设置为10min采集一次。

8.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，液压爬升模板（2）构件中以槽钢为主，组合形式为槽钢背对背连接，对于步骤四建立液压爬升模板（2）的有限元模型时，将背对背连接的槽钢简化为尺寸和参数相同的工字钢。

9.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，对于步骤六中，根据现场获取不同工况的应力和应变数据、并结合有限元模型在不同工况下得到的应力和应变数据，绘制液压爬升模板（2）整体或局部的应力图和变形图，进行承载力和变形分析，并由此做出安全性评估。

10.如权利要求1所述的一种液压爬升模板监测分析方法，其特征在于，对于步骤六中，稳定性评估和安全性评价得出的受力或变形不利点在实际监测中新添或增设应力传感器和应变传感器。

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