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2011-03

中国建设报:“船头”是这样翘起的

新闻来源:浏览次数:日期:2011-03-08

——渡江战役纪念馆科技创新侧记

在美丽的巢湖之滨,耸立着拥有跨度35米、悬挑高度40米的巨大“船头”——渡江战役纪念馆。它犹如一艘乘风破浪的“巨型战舰”驶入800里巢湖之中。渡江战役纪念馆建筑面积1.7万平方米,主体建筑为钢筋混凝土框架——剪力墙四层结构。这座中央军委立项、安徽省政府挂牌的工程,不仅因其特殊重要性备受各方关注,而且因其独特造型、高难度的要求吸引人们的眼球。工程的创新,填补了国内多项施工技术的空白。

建模验算分析——挺起7500吨49°悬臂

2009年6月,纪念馆开工建设。项目经理李鹏程拿着图纸,心中打起鼓。纪念馆的“船头”结构,侧面看如同一个斜三角,工程上称它为“三角形悬挑桁架”。“船头”与地面呈49°倾斜,主体结构“船头”部位以四榀三角形钢筋混凝土悬挑桁架梁为主支撑结构体系,托起船头部位次梁板形成船头悬臂结构,悬挑端顶点高近40米,悬挑出去的部分长达35米,船头结构自重达7500吨,也就是说船头的很大一部分体积处于“悬空”状态。如何保证“悬空”部分安全,这种在国内仅此一例的超长超重超高悬挑结构给施工带来不小难题。“巨型战舰看起来动感十足,但船头超长悬臂结构施工却遇到一系列难题,我们创造了奇迹。”李鹏程说。桁架梁水平悬挑长度达35米,悬挑端顶点高40米,结构受力体系复杂,施工难度大。解决这个难题,最“简单”的办法,就是分段施工。

施工单位运用MSGS软件和ANSYS有限元软件,对支撑架和悬挑进行静力和特征值屈曲分析,验明系统受力是否良好,各杆件内力是否符合要求,结果是否具有整体稳定性,将船头悬臂结构施工分为五个工况,先配重结构后悬挑结构,自下而上、逐层施工,使船头悬臂结构形成完整的主三角桁架梁受力体系。为满足纪念馆高大空间使用功能(最大跨度达35米),施工单位通过专家技术分析,在工程中部分梁、柱构件采用型钢与钢筋混凝土组合结构,工程上称之为“劲性结构”。“主体结构斜屋面及船头部位倾斜角度大,工人车辆无法开上去,人工把材料搬上去,放什么都会滚下来。”李鹏程说,斜板混凝土按照普通方法肯定无法浇灌。技术人员想了一招,采用斜板双层支模方式浇灌,设喇叭口浇筑混凝土,依次从周边空隙中对称循环投料,并用振捣棒在型钢两侧对称振捣。

模拟试验验证——4200吨钢管撑抬起“船头”

在船头部位四榀三角形主悬挑桁架梁结构未整体封闭成形前,结构不能承受自身重量及保持稳定性,需要搭架一个支撑架辅助悬梁承重。“我们在船头水平投影面积约4800平方米内,搭设40米高的支撑架,支撑船头结构自重7500吨,在国内实属首例。”李鹏程介绍,“这可不是一般支撑架,一般支撑架每平方米荷载不过五六百公斤,而‘船头’的支撑架每平方米最高荷载甚至达到十六七吨,我们工程上称它为‘高大模板支撑系统’。”为了破解施工难题,工程的建设者们可没少花功夫。

施工单位专门从国内知名建筑高校及科研院所聘请专家组成“船头”攻坚小组,编制了“船头”支撑系统设计施工方案,对钢管、扣件、型钢支撑等分别进行模拟承载力试验,测试其实际抗压屈曲稳定强度数值。经过专家组20天计算,终于找出施工方法。

高大模板支撑体系采用型钢—钢管组合支撑体系,主三角桁架梁下及其周围数榀采用20a型钢支模体系,其它区域采用普通型号48×3.0mm加密钢管脚手架,纵横向焊接耳杆与周围架体连接形成整体受力体系。施工单位通过自筹、租借等方式,集中了约4200吨各种钢管材料、140多万只扣件,在“船头”下方搭建起了一个同样高约40米的巨型支架,最高峰时施工人员多达600人,进行4层立体交叉作业施工。所用钢管一一连接,其长度达2000公里。

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