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CN114934542A - 一种用于盖挖逆作v柱的受力体系转换施工方法 - Google Patents

一种用于盖挖逆作v柱的受力体系转换施工方法 Download PDF

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CN114934542A CN202210259963.8A CN202210259963A CN114934542A CN 114934542 A CN114934542 A CN 114934542A CN 202210259963 A CN202210259963 A CN 202210259963A CN 114934542 A CN114934542 A CN 114934542A
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李勇
何书波
沈勇军
徐成双
罗威力
陈凯
汪书平
易昆
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China Railway First Engineering Group Guangzhou Construction Engineering Co Ltd
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Guangzhou University
China Railway First Engineering Group Co Ltd
China Railway First Engineering Group Guangzhou Construction Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，从上往下依次开挖架设顶板和底板，所述底板上设置临时柱，拆除浇筑模板获得V柱；在临时柱于底板之间安装千斤顶，分析V柱及临时柱与底板之间的受力关系；在顶板顶升至指定位置后，停止千斤顶顶升，拆下支撑钢棒，缓慢卸除千斤顶的顶升力，拆下千斤顶并拆除临时柱，即完成V柱与临时柱的受力体系转换。本申请采用顶板中心挠度值作为参考变量，通过伺服系统对千斤顶进行统一控制，实现多台千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿，有效避免体系转换过程结构板开裂；同时采用分块跳区进行施工，进一步确保顶板挠度最小，保证施工安全性。

Description

一种用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法。
背景技术
随着我国城市化进程不断加快，城市人口规模迅猛增加，交通拥堵成为大中型城市日常生活的常态，建设城市轨道交通成为最有效的解决方案。而随着越来越多的建筑向着结构复杂多变，功能多种多样的方向发展，普通的建筑结构体系已然不能够满足现代城市轨道交通建筑的发展需求。型钢混凝土组合结构综合了钢和混凝土的双重优势，具有刚度大，承载力高，抗震性能良好等优点，其越来越广泛的被应用到建筑结构上，目前关于型钢混凝土斜柱的施工工艺虽然已经比较成熟，但是其施工过程却相对复杂。
特别是在进行V柱与临时柱受力体系转换的施工问题上，非常容易导致顶板开裂；而现在没有有效监控管理该受力体系转换过程中的施工指导标准。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种能精准控制、且有效减少受力转换过程结构板开裂的用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，具体步骤如下：
S1、从上往下依次开挖架设顶板和底板，所述底板上设置有两根或两根以上的临时柱，所述临时柱顶部设置有底板相接触的支撑钢棒，同时在底板指定位置安装定位支座；
S2、采用吊车将钢筋斜柱吊至定位支座上，调整定位支座上四个角的千斤顶，微调钢筋斜柱的角度，满足设计要求后，将钢筋斜柱底部与定位支座满焊，并拆下千斤顶；
S3、在钢筋斜柱外绑扎搭设浇筑模板，在浇筑模板内浇筑混凝土，待混凝土固结后，拆除浇筑模板获得V柱；
S4、在临时柱于底板之间安装千斤顶，分析V柱及临时柱与底板之间的受力关系；在顶板顶升至指定位置后，停止千斤顶顶升，拆下支撑钢棒，缓慢卸除千斤顶的顶升力，拆下千斤顶并拆除临时柱，即完成V柱与临时柱的受力体系转换。
作为优选，步骤S4中临时柱顶部设置有四根支撑钢棒，其中一根支撑钢棒位于临时柱顶部中心位置，剩余三根位于外侧的支撑钢棒等间距设置在中心的支撑钢棒外，所述千斤顶等间距安装在临时柱顶部，千斤顶位于两外侧的支撑钢棒之间；
步骤S4中千斤顶将顶板顶升的高度小于等于1.0mm。
作为优选，步骤S4中以顶板中心最小挠度为控制目标建立目标函数，采用IEBL算法进行迭代反算，确定V柱与临时柱之间的永临结构受力体系转换的施工方案；
目标函数为：
Figure BDA0003550393640000021
其中，f为顶板中心挠度，xi为不同分块跳区方案，i为方案数量，K为挠度系数，
Figure BDA0003550393640000031
为对应分块跳区方案中拆除V柱区域内顶板的短边长度，B为顶板刚度。
作为优选，在步骤S4中，对整体工程中的V柱及临时柱进行区域分块，获得作业区和间隔区；
采用分块跳区的方法用千斤顶对顶板进行顶升、支撑钢棒拆卸、千斤顶卸荷三步操作，以分块跳区顶升及临时柱托换与拆除为控制变量，确保顶板中心挠度f变化值处于最小值；
作为优选，在步骤S4中，在千斤顶对顶板进行顶升过程中，按照设计要求预加顶升力，通过伺服系统进行统一控制，采用复数太千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿。
作为优选，每个作业区包括两组V柱和临时柱，每个间隔区包括至少一组V柱和临时柱。
本发明的有益效果，本申请采用顶板中心挠度值作为参考变量，通过伺服系统对千斤顶进行统一控制，实现多台千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿，有效避免体系转换过程结构板开裂；同时采用分块跳区进行顶板的顶升、支撑钢棒拆卸、千斤顶卸荷三步操作，先对作业区进行加荷、卸荷，跳过间隔区进行施工，进一步确保顶板挠度最小，保证施工安全性。
附图说明
图1为本发明步骤S4的状态参考图；
图2为本发明支撑钢棒和千斤顶的侧视图；
图3为本发明支撑钢棒和千斤顶的截面图；
图4为本发明整体工程的截面图；
图5为本发明优化算法计算流程图；
图6为本发明的有限元模型；
图7为本发明的临时柱分布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。为了对技术方案进行清楚、完整地描述，故选以下实施例进行说明；以下实施例为本发明一部分实施例；基于本申请，在没有做出创造性劳动前提下所获取的其他实施例，均属本发明保护的范围。
在以下实施例中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、内”、“外”、“顶/底”等方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于清楚描述本实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，故不能理解为对本申请的限制。
如图1-7所示，本发明所述的具体实施例为一种用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，具体步骤如下：
S1、从上往下依次开挖架设顶板和底板，所述底板上设置有两根或两根以上的临时柱，所述临时柱顶部设置有底板相接触的支撑钢棒，同时在底板指定位置安装定位支座；
S2、采用吊车将钢筋斜柱吊至定位支座上，调整定位支座上四个角的千斤顶，微调钢筋斜柱的角度，满足设计要求后，将钢筋斜柱底部与定位支座满焊，并拆下千斤顶；
S3、在钢筋斜柱外绑扎搭设浇筑模板，在浇筑模板内浇筑混凝土，待混凝土固结后，拆除浇筑模板获得V柱；
S4、在临时柱于底板之间安装千斤顶，分析V柱及临时柱与底板之间的受力关系；在顶板顶升至指定位置后，停止千斤顶顶升，拆下支撑钢棒，缓慢卸除千斤顶的顶升力，拆下千斤顶并拆除临时柱，即完成V柱与临时柱的受力体系转换。
具体地，步骤S4中临时柱顶部设置有四根支撑钢棒，其中一根支撑钢棒位于临时柱顶部中心位置，剩余三根位于外侧的支撑钢棒等间距设置在中心的支撑钢棒外，所述千斤顶等间距安装在临时柱顶部，千斤顶位于两外侧的支撑钢棒之间；步骤S4中千斤顶将顶板顶升的高度小于等于1.0mm。
具体地，步骤S4中以顶板中心最小挠度为控制目标建立目标函数，采用群智能优化算法(IEBL)进行迭代反算，确定V柱与临时柱之间的永临结构受力体系转换的施工方案；
顶板挠度计算公式为：
Figure BDA0003550393640000051
其中，f为顶板中心挠度，K为挠度系数，Lx顶板区域短边长度，B为顶板刚度。
在本申请施工过程中，不同施工步序将引起车站顶板及钢筋斜柱的受力及变形，需对施工步序进行优化计算，通过IEBL算法以得到最优的结果。在有限元模型计算中，建立了一个与施工步序相关的目标函数，通过迭代优化该参数，使得目标函数最小化，即可对结构的有限元模型进行修正。目标函数为：
Figure BDA0003550393640000061
其中，f为顶板中心挠度，xi为不同分块跳区方案，i为方案数量，K为挠度系数，
Figure BDA0003550393640000062
为对应分块跳区方案中拆除V柱区域内顶板的短边长度，B为顶板刚度。优化过程参加图5-7。
本申请的IEBL的种群规模的数量Np，决策变量个数n，决策变量的上界Xmax和下界面Xmin。本申请的IEBL主要控制参数为最大迭代次数。停止原则：当满足最大迭代次数时，算法终止；否则，重复这两个过程(生成新位置和维度搜索增强)。初始种群位置随机生成如下：
Xp，q＝Xmin+rand·(Xmax-Xmin)，p＝1，2，...，Np，q＝1，，2，...，n;
其中rand是在[0，1]范围内均匀分布的随机数，每一个目标对象的适应度值f＝(f1，f2，...，fNp)根据实际问题的目标函数计算得到。
在传统的EBL算法中，更新一个候选人的新职位的阶段
Figure BDA0003550393640000063
在其附近，可以观察到，只有一名候选人Xlq的工作经验。这并没有充分利用隐藏在其他候选中的信息，尤其是当前最佳候选的信息，因此在存在多个局部最优解的情况下可能会导致过早收敛。为了解决这个问题，利用当前最佳候选
Figure BDA0003550393640000071
和另外三个随机选择的候选Xlq,Xmq和Xnq的信息引入了新的更新方程。两种模式如下：
(1)模式1：
Figure BDA0003550393640000072
Figure BDA0003550393640000073
(2)模式2：
Figure BDA0003550393640000074
在最初阶段中，这两种模式以随机方式调用。为了进一步平衡为了提高搜索性能和控制收敛速度，引入了非线性因子(NF)在每次迭代中动态调整两种模式的使用：
Figure BDA0003550393640000075
如果NF＜rand，则候选者
Figure BDA0003550393640000076
的新位置由模式1更新；否则，
Figure BDA0003550393640000077
将更新模式2。
具体地，在步骤S4中，对整体工程中的V柱及临时柱进行区域分块，获得作业区和间隔区；
采用分块跳区的方法用千斤顶对顶板进行顶升、支撑钢棒拆卸、千斤顶卸荷三步操作，以分块跳区顶升及临时柱托换与拆除为控制变量，确保顶板中心挠度f变化值处于最小值；
具体地，在步骤S4中，在千斤顶对顶板进行顶升过程中，按照设计要求预加顶升力，通过伺服系统进行统一控制，采用复数太千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿。
每个作业区包括两组V柱和临时柱，每个间隔区包括至少一组V柱和临时柱。
实施例一
如图1所示，临时柱顶部安装有支撑钢棒，在顶板及V柱施工阶段，利用临时柱上部的支撑钢棒支撑顶板，该图为受力体系转换施工前的状态，即步骤S4前的状态。该临时柱具体结构为临时钢管柱。
S401、在V柱2施工完成后，于临时柱3顶部安装千斤顶5(液压式)；
S402、以顶板1中心最小挠度为控制目标建立目标函数，以不同分块跳区顶升及临时柱3托换与拆除为控制变量，采用群智能优化算法进行迭代反算，确定V柱永临结构受力体系转换的施工方案；
将数据代入目标函数为：
Figure BDA0003550393640000081
确保f最小；
S 403、对整体个建筑中的V柱2及临时柱3区域进行分块，获得作业区6和间隔区7；采用分块跳区的方法进行顶板1的顶升、支撑钢棒4拆卸、千斤顶5卸荷，如图4所示，先进行作业区6(图4中的两块虚线区域)，跳过间隔区7进行施工，确保顶板1挠度最小，保证施工安全性；
S404、按照设计要求预加千斤顶5顶升力，通过伺服系统对千斤顶5进行统一控制，实现多台千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿，有效避免体系转换过程结构板开裂；
S405、在顶板顶升1.0mm时，停止千斤顶5顶升，拆下支撑钢棒4，缓慢卸除千斤顶的顶升力，拆下千斤顶并拆除临时柱，完成V柱与临时柱的受力体系转换。本施工方法能有效指导施工，避免体系转换过程结构板开裂。
本申请采用顶板中心挠度值作为参考变量，通过伺服系统对千斤顶进行统一控制，实现多台千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿，有效避免体系转换过程结构板开裂；同时采用分块跳区进行顶板的顶升、支撑钢棒拆卸、千斤顶卸荷三步操作，先对作业区进行加荷、卸荷，跳过间隔区进行施工，进一步确保顶板挠度最小，保证施工安全性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1、从上往下依次开挖架设顶板和底板，所述底板上设置有两根或两根以上的临时柱，所述临时柱顶部设置有底板相接触的支撑钢棒，同时在底板指定位置安装定位支座；
S2、采用吊车将钢筋斜柱吊至定位支座上，调整定位支座上四个角的千斤顶，微调钢筋斜柱的角度，满足设计要求后，将钢筋斜柱底部与定位支座满焊，并拆下千斤顶；
S3、在钢筋斜柱外绑扎搭设浇筑模板，在浇筑模板内浇筑混凝土，待混凝土固结后，拆除浇筑模板获得V柱；
S4、在临时柱于底板之间安装千斤顶，分析V柱及临时柱与底板之间的受力关系；在顶板顶升至指定位置后，停止千斤顶顶升，拆下支撑钢棒，缓慢卸除千斤顶的顶升力，拆下千斤顶并拆除临时柱，即完成V柱与临时柱的受力体系转换。
2.根据权利要求1所述的用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，其特征在于：步骤S4中临时柱顶部设置有四根支撑钢棒，其中一根支撑钢棒位于临时柱顶部中心位置，剩余三根位于外侧的支撑钢棒等间距设置在中心的支撑钢棒外，所述千斤顶等间距安装在临时柱顶部，千斤顶位于两外侧的支撑钢棒之间；
步骤S4中千斤顶将顶板顶升的高度小于等于1.0mm。
3.根据权利要求1所述的用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，其特征在于：步骤S4中以顶板中心最小挠度为控制目标建立目标函数，采用IEBL算法进行迭代反算，确定V柱与临时柱之间的永临结构受力体系转换的施工方案；
目标函数为：
Figure FDA0003550393630000021
其中，f为顶板中心挠度，xi为不同分块跳区方案，i为方案数量，K为挠度系数，
Figure FDA0003550393630000022
为对应分块跳区方案中拆除V柱区域内顶板的短边长度，B为顶板刚度。
4.根据权利要求3所述的用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，其特征在于：在步骤S4中，对整体工程中的V柱及临时柱进行区域分块，获得作业区和间隔区；
采用分块跳区的方法用千斤顶对顶板进行顶升、支撑钢棒拆卸、千斤顶卸荷三步操作，以分块跳区顶升及临时柱托换与拆除为控制变量，确保顶板中心挠度f变化值处于最小值。
5.根据权利要求4所述的用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，其特征在于：在步骤S4中，在千斤顶对顶板进行顶升过程中，按照设计要求预加顶升力，通过伺服系统进行统一控制，采用复数太千斤顶同步加荷、卸荷及实时补偿。
6.根据权利要求4所述的用于盖挖逆作V柱的受力体系转换施工方法，其特征在于：每个作业区包括两组V柱和临时柱，每个间隔区包括至少一组V柱和临时柱。
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