首都機(jī)場(chǎng)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體提升施工技術(shù)跨度.m重

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體提升施工技術(shù)一、前言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展，綜合國(guó)力穩(wěn)步提高，現(xiàn)階段我國(guó)民用航空領(lǐng)域發(fā)展十分迅速，在民用航空建設(shè)中，涌現(xiàn)了許多大型的飛機(jī)維修機(jī)庫工程。對(duì)于大型飛機(jī)維修機(jī)庫的建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)已有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但在結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域目前還沒有成熟的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此，采用科學(xué)的施工工藝，有效的保證此類結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全、施工進(jìn)度，降低施工成本已經(jīng)成為當(dāng)前急需研究和解決的問題，某機(jī)庫為目前世界上跨度和面積均最大的焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，采用整體提升技術(shù)，一次性整體提升面積40372.7平方米、重量8200噸的鋼屋蓋，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。二、工程特點(diǎn)、難點(diǎn)2.1工程概況某機(jī)庫工程機(jī)庫大廳屋蓋建筑面積40373m2，結(jié)構(gòu)跨度176.3+176.3m，進(jìn)深114.5m，屋蓋頂標(biāo)高+39.800m。屋蓋結(jié)構(gòu)采用三層斜放四角錐鋼網(wǎng)架，下弦支承，網(wǎng)格尺寸6.0×6.0m，高度8.0m。機(jī)庫大門處屋蓋采用焊接箱形鋼桁架，寬9.5m，高11.5m。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)大部分為焊接球空心球節(jié)點(diǎn)，19～23軸之間，根據(jù)受力采用主管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)；大門鋼桁架采用焊接節(jié)點(diǎn)；21軸鋼骨混凝土柱頂桁架節(jié)點(diǎn)根據(jù)受力及構(gòu)造采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。屋蓋支座采用42個(gè)抗震球鉸支座，坐在結(jié)構(gòu)周邊格構(gòu)柱及21軸鋼骨混凝土柱上。（見下圖）。結(jié)構(gòu)平面圖結(jié)構(gòu)立面圖2.2工程難點(diǎn)、特點(diǎn)2.2.1鋼結(jié)構(gòu)跨度大、面積大，為國(guó)內(nèi)外之最。本工程鋼結(jié)構(gòu)跨度352.60m，，進(jìn)深114.5m，屋蓋頂標(biāo)高+39.800m。屋蓋結(jié)構(gòu)采用三層斜放四角錐鋼網(wǎng)架，下弦支承，機(jī)庫大門處屋蓋采用焊接箱形鋼桁架，寬9.5m，高11.5m。對(duì)于如此大跨度結(jié)構(gòu)施工，國(guó)內(nèi)并沒有先例和成熟的施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，選取的科學(xué)的施工方案，確保工程質(zhì)量、確保結(jié)構(gòu)自身安全與施工安全、有效地控制施工進(jìn)度、合理的降低施工成本是本工程以及類似工程的重中之重，必須進(jìn)行深入細(xì)致地研究。2.2.2結(jié)構(gòu)拼裝質(zhì)量要求高本工程鋼結(jié)構(gòu)采用三層斜放四角錐鋼網(wǎng)架與鋼桁架結(jié)合的結(jié)構(gòu)，跨度352.60m，，進(jìn)深114.5m，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，對(duì)施工中平面控制網(wǎng)的測(cè)量精度要求非常高；如何根據(jù)結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)采取正確的拼裝方法、拼裝精度控制措施以及如何保證拼裝完畢后整體結(jié)構(gòu)的最后閉合，需要仔細(xì)研究。另外，本工程構(gòu)件數(shù)量巨大，現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)形式多樣，如何結(jié)合結(jié)構(gòu)跨度、進(jìn)深、高度以及結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，采取有效的焊接工藝和焊接質(zhì)量控制措施，確保焊接質(zhì)量以及整體結(jié)構(gòu)拼裝質(zhì)量是本工程的難點(diǎn)。2.2.3任務(wù)重，工期緊。首都機(jī)場(chǎng)四機(jī)位總工期三年。本工程為滿足奧運(yùn)會(huì)前投入使用的需要，將常規(guī)下的36個(gè)月工期縮短為20個(gè)月。三、施工方案的選擇經(jīng)課題組深入研究，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及以往工程實(shí)踐，有以下幾種施工方案，具體優(yōu)缺點(diǎn)分析如下3.1高空散拼該方案需搭設(shè)大量腳手架，現(xiàn)場(chǎng)吊裝機(jī)械布置很難滿足要求，另外對(duì)工程進(jìn)度、工程質(zhì)量控制、成本控制都會(huì)帶來不利影響，在工程安全生產(chǎn)管理方面難度也非常大。3.2分段吊裝采用地面拼裝成可以吊裝的網(wǎng)架單元、整體吊裝的施工方法，可以形成簡(jiǎn)單流水作業(yè)，但各道工序之間流水作業(yè)單一，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備很多構(gòu)件拼裝機(jī)械和大型吊裝機(jī)械，對(duì)降低工程成本影響不利。在工程質(zhì)量控制方面，由于高空對(duì)接單元增多，對(duì)網(wǎng)架安裝精度控制也很難。3.3整體提升整體提升優(yōu)點(diǎn)大量工作都可以在地面完成，減少工裝腳手架用量，避免了高空作業(yè)，降低了工程的安全管理的難度。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地較大，可以形成多點(diǎn)、多面流水作業(yè)，加快地面拼裝進(jìn)度，有利于工程安裝精度控制。整體提升施工難點(diǎn)網(wǎng)架跨度大，提升同步性控制難度大，需要有綜合的技術(shù)實(shí)力，才能解決大跨度網(wǎng)架提升同步性的問題。提升過程中網(wǎng)架變形控制難度很大，需要用專業(yè)計(jì)算軟件，經(jīng)過精確的計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的加固，并且對(duì)提升工裝作業(yè)合理的設(shè)計(jì)、計(jì)算，以減小施工變形，滿足網(wǎng)架設(shè)計(jì)規(guī)范，施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范以及網(wǎng)架自身強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面的要求。整體提升方案的選擇根據(jù)本工程特點(diǎn)以及我公司以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，本工程大屋蓋鋼結(jié)構(gòu)提升可以分為3種方法：共4次提升，即網(wǎng)架部分兩段分別提升，大門桁架兩段提升；分2次提升，屋面網(wǎng)架和大門桁架分別提升；1次整體提升，即屋蓋網(wǎng)架和大門桁架共同提升就位。第1、2種方法施工會(huì)造成再提升合攏時(shí)有很多構(gòu)件后安裝，后插入安裝大量構(gòu)件，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致合攏精度難以控制，并且提升工況的邊界條件與設(shè)計(jì)條件不符，造成每個(gè)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)架提升變形控制很難統(tǒng)一，對(duì)工程質(zhì)量控制不利。多次提升對(duì)工程進(jìn)度、安全生產(chǎn)管理等都會(huì)帶來不利影響。為了最大限度的滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的邊界條件，確保工程質(zhì)量；加快工程施工進(jìn)度、為后續(xù)工作創(chuàng)造條件；降低工程成本；確保施工安全。對(duì)本工程，采用1次整體提升就位的施工工藝。采用一次性整體提升結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：提升的結(jié)構(gòu)重量重，可達(dá)萬噸以上；提升結(jié)構(gòu)的尺寸、面積和體積大；計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高；減少高空作業(yè)量，施工安全、可靠，降低施工風(fēng)險(xiǎn)；縮短施工周期，降低施工費(fèi)用。根據(jù)以上分析我們決定采用網(wǎng)架與桁架同時(shí)提升的方案。四、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)本工程一次性整體提升鋼屋蓋面積40372.7平方米，一次性整體提升鋼桁架長(zhǎng)度352.6米，技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有4項(xiàng)。提升系統(tǒng)一體化建模模擬分析技術(shù)：鋼屋蓋提升結(jié)構(gòu)、拼裝胎架、提升索、提升塔架支撐系統(tǒng)一體化建模進(jìn)行提升工況分析。分散驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)：分散區(qū)域廣，提升點(diǎn)多，共設(shè)置45個(gè)提升吊點(diǎn)，25臺(tái)泵站，138臺(tái)千斤頂。采用現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信號(hào)采集和控制信號(hào)傳輸。強(qiáng)解耦分組同步控制策略與算法：對(duì)多臺(tái)控制器進(jìn)行強(qiáng)解耦同步控制策略與算法，實(shí)現(xiàn)載荷和位移雙控。提升全過程應(yīng)力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：共設(shè)置84個(gè)提升應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全程應(yīng)力監(jiān)測(cè)。五、主要技術(shù)指標(biāo)5.1一次性整體提升鋼屋蓋面積40372.7m2，一次性整體提升鋼桁架長(zhǎng)度352.6m；5.2提升共設(shè)置25臺(tái)泵站，138臺(tái)千斤頂；5.3整體提升合攏精度控制在10mm；5.4網(wǎng)架及桁架地面拼裝精度控制在10mm以內(nèi)。六、關(guān)鍵技術(shù)研究6.1大面積、大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體提升技術(shù)6.1.1整體提升計(jì)算工況確定大面積、大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體，結(jié)構(gòu)本身重量大，結(jié)構(gòu)剛度分布一般不均勻。提升此類結(jié)構(gòu)，需要較多的提升點(diǎn)，這樣結(jié)構(gòu)的剛度對(duì)提升力的影響就是提升中最重要的問題。同時(shí)，整體提升采用計(jì)算機(jī)控制，因此應(yīng)結(jié)合提升系統(tǒng)的控制能力，來計(jì)算結(jié)構(gòu)提升，從而既保證提升安全又可使設(shè)備投入經(jīng)濟(jì)合理。整個(gè)提升計(jì)算就是根據(jù)提升系統(tǒng)的控制能力，與配提升結(jié)構(gòu)對(duì)于提升力的要求進(jìn)行的。（1）提升控制根據(jù)提升設(shè)備的性能，提升過程中的控制方式包括：1）提升力控制對(duì)于提升千斤頂，其提升力是通過千斤頂?shù)挠蛪哼M(jìn)行控制。力控制保證提升力不超過預(yù)先設(shè)定力控制范圍，控制操作較為簡(jiǎn)單，可以直觀的控制結(jié)構(gòu)受力，但對(duì)于整體的同步性控制能力較弱。對(duì)于提升千斤頂，其提升力是通過千斤頂?shù)挠蛪哼M(jìn)行控制。千斤頂布置時(shí)，提升荷載計(jì)算值不超過額定提升力的0.7倍。2）提升位移控制千斤頂?shù)男谐涛灰瓶刂?，是通過千斤頂配置的傳感器，并利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，將各點(diǎn)的提升位移進(jìn)行控制。提升點(diǎn)位移控制，是將每個(gè)提升點(diǎn)位移收集，然后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)提升點(diǎn)反饋的位移信息，重新分配油壓調(diào)整提升點(diǎn)至同一位置的過程。因此，提升位移控制，相對(duì)力控制實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，但對(duì)提升同步性控制較好。需要注意的是：a.提升位移控制，仍然是借助于油壓，是以力控制位移。b.位移控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程控制，系統(tǒng)可以選定提升調(diào)節(jié)精度。3）實(shí)際提升控制應(yīng)用對(duì)于A380機(jī)庫這樣大體積大跨度結(jié)構(gòu)提升，提升的同步性要求高。因此，整體采用位移控制，并根據(jù)結(jié)構(gòu)自身剛度進(jìn)行提升控制精度設(shè)定。（2）結(jié)構(gòu)剛度分析1）控制精度的計(jì)算實(shí)現(xiàn)在計(jì)算中，控制精度根據(jù)接結(jié)構(gòu)剛度的強(qiáng)弱進(jìn)行確定。在本次提升過程中確定1cm為提升的精度控制準(zhǔn)則，就是要求超過1cm的提升點(diǎn)位移偏差就由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行提升控制調(diào)整。在計(jì)算中即可認(rèn)為，精度1cm內(nèi)的提升點(diǎn)相對(duì)位移偏差是隨機(jī)出現(xiàn)的過程。2）偏差對(duì)結(jié)構(gòu)影響實(shí)際提升控制經(jīng)驗(yàn)表明，雖然采用精密的提升控制系統(tǒng)，但由于實(shí)際可能出現(xiàn)油壓調(diào)整、位移反饋不及時(shí)等不利因素，提升點(diǎn)位移可能出現(xiàn)偏差疊加?？梢哉J(rèn)為兩相鄰提升點(diǎn)相對(duì)位移是在1cm精度范圍內(nèi)，但整體或者相鄰較遠(yuǎn)點(diǎn)可能出現(xiàn)大于1cm的提升偏差。a提升點(diǎn)相對(duì)偏差提升點(diǎn)相對(duì)偏差，是指相鄰提升點(diǎn)位移偏差。這種偏差，在設(shè)定控制精度后，是在提升過程中隨機(jī)出現(xiàn)的。相鄰提升點(diǎn)間結(jié)構(gòu)鋼度遠(yuǎn)大于較遠(yuǎn)點(diǎn)，對(duì)于位移變化引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化明顯。因此，相對(duì)偏差為結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要考察對(duì)象同時(shí)也是，控制精度范圍的計(jì)算依據(jù)。b提升點(diǎn)絕對(duì)偏差提升點(diǎn)絕對(duì)偏差主要指結(jié)構(gòu)提升過程中可能出現(xiàn)的最大提升位移偏差。這種偏差可視為相對(duì)偏差的累積，只要保證相對(duì)偏差的結(jié)構(gòu)安全即可保證結(jié)構(gòu)整體安全。這兩種偏差可用下圖表示：提升點(diǎn)相對(duì)偏差提升點(diǎn)絕對(duì)偏差當(dāng)出現(xiàn)整體性偏差時(shí)，結(jié)構(gòu)相對(duì)偏差，實(shí)際上調(diào)整為提升點(diǎn)對(duì)相鄰兩點(diǎn)連線的垂線，略小取水平基準(zhǔn)面的相對(duì)偏差值。如下圖所示但在計(jì)算中，此有利因素影響不大且不易取值，因此不加以考慮。3）結(jié)構(gòu)分析根據(jù)上述簡(jiǎn)化定性分析，為確定真實(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)偏差對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，我們采用相對(duì)剛度法進(jìn)行計(jì)算以確定其變化范圍與提升點(diǎn)對(duì)位移的敏感程度。其具體計(jì)算方法為：①進(jìn)行網(wǎng)架整體建模，模型邊界采用鋼絞線折合彈性支座；②在5mm位移和將引起結(jié)構(gòu)破壞位移，確定相對(duì)剛度，相對(duì)剛度即對(duì)一點(diǎn)發(fā)生位移變化時(shí)，其他點(diǎn)反力的變化。即；③統(tǒng)計(jì)相對(duì)剛度，從而可確定結(jié)構(gòu)控制位移。根據(jù)計(jì)算，我們得出如下結(jié)論：①各提升點(diǎn)僅對(duì)其相鄰的一定范圍內(nèi)的相鄰點(diǎn)產(chǎn)生明顯影響，且各點(diǎn)相對(duì)剛度影響主要體現(xiàn)其變化斜率上②大門桁架處的各點(diǎn)間的相對(duì)剛度及反力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周邊提升點(diǎn)；周邊提升點(diǎn)，相對(duì)剛度小，位移變化的邊界限制也較為寬松。根據(jù)上述條件我們將各提升點(diǎn)相對(duì)剛度最大斜率，繪成曲線圖則有：圖中橫軸為提升點(diǎn)號(hào)，縱軸為該提升點(diǎn)相對(duì)剛度最大斜率。由圖可知大門桁架的相對(duì)剛度斜率（32~41號(hào)提升點(diǎn)）在100~330的區(qū)間內(nèi)，而周邊提升點(diǎn)相對(duì)剛度斜率（1~31號(hào)提升點(diǎn)）則在10~30的區(qū)間內(nèi)。也就是說同樣大小的位移在大門桁架處將引起的相對(duì)提升力增長(zhǎng)是周邊提升力增長(zhǎng)的10倍以上，加之此處提升力極大，所以必須對(duì)此處位移進(jìn)行嚴(yán)格控制。（3）荷載分類提升受力的計(jì)算的荷載主要可分為：a提升過程主控荷載，即提升網(wǎng)架各提點(diǎn)產(chǎn)生的反力；b提升過程中的階段性荷載或者偶然荷載。1）提升過程主控荷載確定提升主控荷載，主要受提升點(diǎn)的機(jī)構(gòu)控制與結(jié)構(gòu)本身的剛度決定。提升控制是由提升機(jī)構(gòu)引起的力和位移變化，結(jié)構(gòu)剛度則是對(duì)這一變化的響應(yīng)。因此，整個(gè)分析中，我們按照提升控制能力并結(jié)合結(jié)構(gòu)自身剛度進(jìn)行分析。在不同的剛度位置，采用不同的方法。在計(jì)算時(shí)，以被提升結(jié)構(gòu)自重為主控荷載。提升理想狀態(tài)（不產(chǎn)生位移偏差）主控荷載按照動(dòng)荷載取1.4進(jìn)行組合；產(chǎn)生偏差的不利提升狀況，主控荷載按1.0進(jìn)行組合。2）階段性荷載或偶然荷載a.風(fēng)荷載風(fēng)荷載在提升中的考慮，是分為常遇風(fēng)載與瞬時(shí)大風(fēng)進(jìn)行考慮的。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間常遇荷載，按照五級(jí)風(fēng)荷載進(jìn)行考慮；對(duì)于瞬時(shí)大風(fēng)荷載按照結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取用。在提升階段應(yīng)盡量避免大風(fēng)天氣。對(duì)于風(fēng)荷載組合，根據(jù)荷載規(guī)范，常遇風(fēng)載按照位移控制為主的荷載組合進(jìn)行，瞬時(shí)大風(fēng)荷載按照強(qiáng)度控制為主的荷載組合進(jìn)行。體型上，網(wǎng)架部分按照多榀桁架進(jìn)行考慮；支撐系統(tǒng)按照桅桿結(jié)構(gòu)考慮。本次計(jì)算對(duì)于支撐系統(tǒng)采用強(qiáng)度校核，風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取為1.2。b.卸載階段荷載支撐卸載階段，是結(jié)構(gòu)從提升狀態(tài)轉(zhuǎn)為適用結(jié)構(gòu)的階段。也可分為兩方面考慮，對(duì)于結(jié)構(gòu)柱其設(shè)計(jì)荷載即為卸載后的受力值，因此無需考慮卸載附加力；對(duì)于大門桁架塔節(jié)支撐則，需考慮卸載過程中的支撐力變化。A380采用同步分級(jí)卸載，每步卸載位移為10mm，分五步卸完。過程中沒有支撐力大于提升主控力的情況，因此也無需考慮卸載力塔節(jié)支撐的影響。卸載方案應(yīng)盡量避產(chǎn)生超過支撐提升主控荷載的卸載支撐力，但一旦產(chǎn)生應(yīng)將主控提升力用卸載支撐力替代進(jìn)行驗(yàn)算，組合方式與提升主控荷載相同。（4）簡(jiǎn)化計(jì)算方法通過相鄰提升點(diǎn)剛度對(duì)比計(jì)算，可知大門桁架上的提升點(diǎn)對(duì)提升高度偏差特別敏感，1cm的偏差就可以導(dǎo)致該提升點(diǎn)失效。此處必須采用位移控制，計(jì)算時(shí)需將各提升點(diǎn)在±1cm的位移內(nèi)，最大反力作為該處各提點(diǎn)的主控荷載。其它三邊支撐柱對(duì)提升高度偏差不敏感，相鄰提升點(diǎn)的提升高度偏差在8cm時(shí)，隔點(diǎn)提升點(diǎn)荷載變化在3%以內(nèi)。此處可采用力控制，因此我們引入逐點(diǎn)失效法進(jìn)行計(jì)算。逐點(diǎn)失效法，主要的計(jì)算方法是將提升結(jié)構(gòu)的反力的確定，結(jié)合提升控制因素，簡(jiǎn)化成為各提升點(diǎn)依次失效的最大提升反力。并以此作為該處各提點(diǎn)的主控荷載。簡(jiǎn)化計(jì)算主要基于以下幾點(diǎn)：①提升控制時(shí)，結(jié)構(gòu)提升點(diǎn)在超提到一定程度時(shí)會(huì)造成臨近點(diǎn)的出現(xiàn)反力為零的情況。那么這一點(diǎn)超提即可，以臨點(diǎn)失效來代替。②結(jié)構(gòu)提點(diǎn)發(fā)生失效，相對(duì)于超提至結(jié)構(gòu)破壞，提升力較小。失效時(shí)控制系統(tǒng)可以監(jiān)控，可進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。③較之相對(duì)剛度，將位移范圍縮小，可以保證結(jié)構(gòu)可靠。同時(shí)結(jié)果為反力形式，更易理解，方便工裝計(jì)算。（5）小結(jié)由于簡(jiǎn)化計(jì)算，從結(jié)構(gòu)上沒有考慮鋼絞線、支撐結(jié)構(gòu)剛度對(duì)提升內(nèi)力的影響，同時(shí)強(qiáng)制位移進(jìn)行偏差分析，忽略了結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的協(xié)調(diào)變形。因此，邀請(qǐng)清華大學(xué)采用Ansys一體化建模，復(fù)合驗(yàn)算施工過程結(jié)構(gòu)受力的全過程。一體化建模將提升結(jié)構(gòu)、提升支架、鋼絞線建于同一模型，用算法模擬提升的過程。計(jì)算結(jié)果，表明從結(jié)構(gòu)位移以及構(gòu)件內(nèi)力上講，一體化建模的結(jié)果均小于簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果，也說明簡(jiǎn)化計(jì)算是可以參考的，并且可以保證結(jié)構(gòu)安全。6.2分散驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)：6.2.1整體提升系統(tǒng)及操作(1)提升系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制整體提升技術(shù)與裝備由提升油缸、液壓泵站和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三部分組成。提升油缸規(guī)格與技術(shù)參數(shù)序號(hào)型號(hào)額定載荷（KN）直徑（mm）高度（mm）重量（kg）鋼絞線數(shù)量（根）鋼絞線孔直徑（mm）1LSD400400?30017173006?1042TX-100-JJ1000?40013505009?1553TX-200-JJ2000?490165095018?1704TX-350-JJ3500?6351770190031?260液壓泵站規(guī)格與技術(shù)參數(shù)序號(hào)型號(hào)額定壓力額定流量泵站功率備注1TX-40-P31.5MPaa40l/minn<20KW兩路比例系統(tǒng)2TX-80-P31.5MPaa80l/minn<50KW3TX-80-P--D31.5MPaa80l/minn<50KW計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，應(yīng)用CAN-BUS總線技術(shù)開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。(2)控制系統(tǒng)提升控制系統(tǒng)由主控系統(tǒng)、泵站控制系統(tǒng)、油缸傳感器(包括行程傳感器、錨具傳感器)組成。主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收油缸傳感器傳送來的油缸信息，根據(jù)這些信息通過手動(dòng)/自動(dòng)方式傳送控制信號(hào)給泵站控制系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)控制油缸動(dòng)作；泵站控制系統(tǒng)通過接收主控系統(tǒng)傳來的控制信號(hào)或泵站手動(dòng)信號(hào)控制電磁閥的動(dòng)作，從而控制油缸動(dòng)作。泵站操作面板。泵站操作面板當(dāng)開關(guān)撥到手動(dòng)時(shí)，面板上的開關(guān)有效；當(dāng)開關(guān)撥到自動(dòng)時(shí)，泵站接收主控計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)；油缸傳感器負(fù)責(zé)接收錨具傳感器送來的錨具開合信息和油缸行程信息，并處理后通過控制網(wǎng)絡(luò)傳送給主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。油缸傳感器安裝，記下油缸傳感器編號(hào)，對(duì)應(yīng)泵站截止閥編號(hào)和泵站編號(hào)。長(zhǎng)距離傳感器安裝，記下長(zhǎng)距離傳感器編號(hào)，對(duì)應(yīng)提升點(diǎn)。提升控制系統(tǒng)布線。根據(jù)提升控制線接頭控制線分為三種：三芯線為通訊線（負(fù)責(zé)傳送控制信號(hào)）、四芯為通訊電源線（負(fù)責(zé)提供油缸傳感器電源和緊急停止動(dòng)作）、五芯線為錨具信號(hào)連線和油壓信號(hào)連線，上下錨具傳感器連接注意接口方向。提升控制系統(tǒng)布線共有四路線串聯(lián)而成，第一路油缸通訊，第二路泵站電磁閥通訊，第三路長(zhǎng)行程傳感器通訊，第四路緊急停止，四路控制線分別串聯(lián)后接到主控系統(tǒng)的油缸通訊、電磁閥通訊、長(zhǎng)行程傳感器通訊、緊急停止。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)布線示意圖提升系統(tǒng)上升時(shí)，提升油缸的工作流程見下圖：上升流程圖6.2.2整體提升同步控制(1)動(dòng)作同步控制方案設(shè)計(jì)由于整套系統(tǒng)中配備25臺(tái)液壓泵站和138臺(tái)提升油缸，在同步提升控制策略與軟件中，要編制動(dòng)作同步控制軟件，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)泵站和油缸的同步協(xié)調(diào)動(dòng)作?？刂颇繕?biāo)：控制25臺(tái)液壓泵站同時(shí)動(dòng)作；控制138臺(tái)提升油缸同時(shí)伸缸、縮缸、上下錨具松緊等動(dòng)作。(2)位置同步和載荷分配相結(jié)合的控制方案設(shè)計(jì)根據(jù)本工程的實(shí)際情況，在同步提升過程中，需要實(shí)現(xiàn)的理想控制目標(biāo)是：位置同步：45個(gè)提升吊點(diǎn)，各點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)位置同步控制，相鄰點(diǎn)同步誤差小于10mm；載荷恰當(dāng)分配：吊點(diǎn)在提升過程中，各點(diǎn)的實(shí)際載荷分配與理論計(jì)算載荷基本一致。根據(jù)這一控制目標(biāo)標(biāo)，經(jīng)過對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)的分析，我我們提出兩種種控制策略：：1)第一種控制策略：：位置同步并并監(jiān)控各點(diǎn)載載荷的控制策策略通過計(jì)算機(jī)控制系系統(tǒng)進(jìn)行位置置同步控制，使45個(gè)提升吊點(diǎn)之間相鄰點(diǎn)位置同步誤差小于10mm；同時(shí)，對(duì)各點(diǎn)在提升過程中的實(shí)際載荷進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控各點(diǎn)的實(shí)際載荷是否與理論載荷基本一致。本控制方案優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)比較：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)位位置同步提升升實(shí)現(xiàn)45個(gè)提升吊點(diǎn)的位置置同步，確保保鋼結(jié)構(gòu)屋蓋蓋的同步提升升；缺點(diǎn)：某些點(diǎn)之間間的載荷波動(dòng)動(dòng)大大門桁架處結(jié)構(gòu)剛剛度大，在提提升過程中對(duì)對(duì)位置誤差特特別敏感。只只要同步誤差差超過一定的的限度，將引引起載荷的重重新分配，這這兩點(diǎn)的實(shí)際際載荷將發(fā)生生較大的波動(dòng)動(dòng)，對(duì)提升結(jié)結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)產(chǎn)生較大的不不利影響。根據(jù)這一控制策略略的缺點(diǎn)，我我們提出第二二種控制策略略。2)第二種控制策略：：位置同步與與載荷分配相相結(jié)合的控制制策略在這種控制策略中中，某些吊點(diǎn)點(diǎn)的控制采取取位置同步控控制策略，而而其余吊點(diǎn)采采取載荷按一一定規(guī)律分配配的控制策略略。在本工程中，根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)點(diǎn)，對(duì)同一桁桁架上距離較較近的兩點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行分類控制制，一個(gè)吊點(diǎn)點(diǎn)與其它吊點(diǎn)點(diǎn)之間采取位位置同步控制制，另一個(gè)吊吊點(diǎn)與它采取取載荷分配控控制策略。吊吊點(diǎn)控制模式式的分類見下下圖。本控制策略說明：：在全部45個(gè)提升升吊點(diǎn)中，大大門桁架32－45吊點(diǎn)，總共14個(gè)吊點(diǎn)采取取位置同步控控制措施；其其中以21兩側(cè)的提升升點(diǎn)37、38為主令點(diǎn)，其其余為跟隨點(diǎn)點(diǎn)；其余31個(gè)提升吊點(diǎn)采取載載荷分配控制制策略；在進(jìn)行載荷分配控控制時(shí)，各點(diǎn)點(diǎn)之間載荷比比例關(guān)系的確確定，以試提提升結(jié)構(gòu)離地地后的實(shí)際載載荷為依據(jù)；；在本控制策略中，相相鄰提升點(diǎn)同同步控制精度度在10mmm內(nèi)，載荷分分配控制精度度在5％之內(nèi)。本控制策略的特點(diǎn)點(diǎn)：保證了結(jié)構(gòu)在提升升過程中的位位置同步，主主要的提升吊吊點(diǎn)采取位置置同步控制策策略，實(shí)現(xiàn)整整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)屋屋蓋的整體同同步提升。避免了各點(diǎn)載荷的的大幅度波動(dòng)動(dòng)，考慮了因因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)剛度度大，近距離離的提升吊點(diǎn)點(diǎn)之間位置同同步誤差較大大時(shí)引起的載載荷大幅度波波動(dòng)因數(shù)，采采取負(fù)載分配配控制策略，使使相關(guān)提升吊吊點(diǎn)的負(fù)載會(huì)會(huì)按照一定規(guī)規(guī)律分配，其其波動(dòng)控制在在5％以內(nèi)。6.2.3分散驅(qū)動(dòng)動(dòng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控控制技術(shù)（1）多層分布式實(shí)時(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)：對(duì)于于分散驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)來說，信信號(hào)采集和控控制信息的實(shí)實(shí)時(shí)傳輸是計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)施有有效控制的關(guān)關(guān)鍵。液壓同同步提升系統(tǒng)統(tǒng)采用多層分分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來將分散散控制模塊整整合成一個(gè)整整體。實(shí)時(shí)控控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)源于計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與與一般的信息息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有有很多共同點(diǎn)點(diǎn)，但又有不不同之處和獨(dú)獨(dú)特的地方。由由于液壓同步步提升系統(tǒng)特特別強(qiáng)調(diào)可靠靠性和實(shí)時(shí)性性，所以，應(yīng)應(yīng)用于測(cè)量與與控制的數(shù)據(jù)據(jù)通信不同于于一般的電信信網(wǎng)的通信，也也不同于信息息技術(shù)中一般般計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的通信?？乜刂凭W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)據(jù)通信以引發(fā)發(fā)物質(zhì)或能量量的運(yùn)動(dòng)為最最終目的。用用于測(cè)量與控控制的數(shù)據(jù)通通信的主要特特點(diǎn)是：允許許對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)應(yīng)的事件進(jìn)行行驅(qū)動(dòng)通信，具具有很高的數(shù)數(shù)據(jù)完整性，在在電磁干擾和和有地電位差差的情況下能能正常工作?？刂凭W(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的具體不不同如下：●控制網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)募皶r(shí)性性和系統(tǒng)響應(yīng)應(yīng)的實(shí)時(shí)性是是控制系統(tǒng)最最基本的要求求。一般來說說，過程控制制系統(tǒng)的響應(yīng)應(yīng)時(shí)間要求為為0.01--0.5s，制造自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)的響響應(yīng)時(shí)間要求求為0.5-22.0s，信息網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間間要求為2.0-66.0s。在信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的大部分分使用中實(shí)時(shí)時(shí)性是可以忽忽略的。●控制網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)在惡惡劣環(huán)境下數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐晖暾?、可靠靠性?？刂凭W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有在在高溫、潮濕濕、振動(dòng)、腐腐蝕，特別是是電磁干擾等等工業(yè)環(huán)境中中長(zhǎng)時(shí)間、連連續(xù)、可靠、完完整地傳送數(shù)數(shù)據(jù)的能力，并并能抗工業(yè)電電網(wǎng)的浪涌、跌跌落和尖峰干干擾。在可燃燃和易爆場(chǎng)合合，控制網(wǎng)絡(luò)絡(luò)還應(yīng)具有本本質(zhì)安全性能能?！窨紤]到主控系統(tǒng)的的熱備份問題題，實(shí)時(shí)控制制網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該該是一個(gè)多主主系統(tǒng)。屋面結(jié)構(gòu)體位巨大大、吊點(diǎn)多且且分布區(qū)域廣廣，單層網(wǎng)絡(luò)絡(luò)由于節(jié)點(diǎn)數(shù)數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)時(shí)時(shí)延的限制，難難以完成龐大大控制系統(tǒng)中中傳感信號(hào)的的實(shí)時(shí)采集和和控制信號(hào)的的實(shí)時(shí)傳輸。本本項(xiàng)目采用的的多層分布式式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，很很好地解決了了系統(tǒng)信息實(shí)實(shí)時(shí)傳輸問題題?，F(xiàn)場(chǎng)連接接快速、方便便，信息傳輸輸實(shí)時(shí)、可靠靠，接口標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)、易擴(kuò)展，是是這套關(guān)鍵設(shè)設(shè)備的基礎(chǔ)。為為了解決網(wǎng)絡(luò)絡(luò)實(shí)時(shí)性問題題，在比較傳傳統(tǒng)事件觸發(fā)發(fā)協(xié)議（如CAN）和時(shí)間觸觸發(fā)協(xié)議（如如TTP）的基礎(chǔ)上上，提出了時(shí)時(shí)間事件觸發(fā)發(fā)快速切換協(xié)協(xié)議的新算法法，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)時(shí)性大大提高高。采用雙通通道（CHa和CHb）同時(shí)傳輸輸，增強(qiáng)了網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的糾錯(cuò)能能力，提高了了網(wǎng)絡(luò)信息傳傳輸?shù)目煽啃孕?。根?jù)整個(gè)個(gè)設(shè)備信息傳傳輸?shù)奶卣?，?duì)對(duì)信息進(jìn)行了了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)計(jì)，打包壓縮縮算法提高了了有效信息的的傳輸能力。緊緊急信號(hào)優(yōu)先先通道的設(shè)置置，增強(qiáng)了網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在緊急情情況下事件的的處理能力和和時(shí)間確定性性。對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)時(shí)延和數(shù)據(jù)丟丟包等因素的的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)與與補(bǔ)償算法，提提高了整個(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定性和和魯棒性。多層分布式實(shí)時(shí)控控制網(wǎng)絡(luò)有如如下特點(diǎn)：●具有較高實(shí)時(shí)性與與良好的時(shí)間間確定性；●傳送信息多為短幀幀信息；●容錯(cuò)能力強(qiáng)，可靠靠性、安全性性好；●控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)單單實(shí)用，工作作效率高；●控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有有高度分散性性；●控制設(shè)備的智能化化與控制功能能的自治性；；●多主系統(tǒng)；●通信介質(zhì)可以是有有線，也可以以是無線。為了進(jìn)一步闡述多多層實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的實(shí)時(shí)性能能，下面對(duì)多多層實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的實(shí)時(shí)性作作一個(gè)定量分分析。1)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議議的實(shí)時(shí)性分分析通過對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)模模型的分析，可可以得出協(xié)議議幀的最壞傳傳送時(shí)延。這這樣就可以得得到所需的協(xié)協(xié)議幀傳輸?shù)牡臅r(shí)間特性。實(shí)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)優(yōu)先級(jí)屬于靜靜態(tài)優(yōu)先級(jí)機(jī)機(jī)制，為了分分析其調(diào)度原原理，我們首首先來分析具具有靜態(tài)優(yōu)先先級(jí)的任務(wù)調(diào)調(diào)度機(jī)制。應(yīng)應(yīng)用靜態(tài)優(yōu)先先級(jí)調(diào)度地任任務(wù)最壞響應(yīng)應(yīng)時(shí)間地遞推推公式為其中：為最壞情況況下，從任務(wù)務(wù)i發(fā)布時(shí)開始始的響應(yīng)時(shí)間間：為最壞情情況下，任務(wù)務(wù)i每一次發(fā)布布所需的執(zhí)行行時(shí)間：為基基于優(yōu)先級(jí)調(diào)調(diào)度協(xié)議的操操作，任務(wù)i所能經(jīng)歷的的最壞的阻塞塞時(shí)間，為在在任務(wù)i的連續(xù)到達(dá)達(dá)之間的時(shí)間間下限；為比比任務(wù)i具有更高基基本優(yōu)先級(jí)的的任務(wù)集合（這這些任務(wù)能搶搶占i）。實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)是基于優(yōu)優(yōu)先級(jí)的總線線系統(tǒng)，在協(xié)協(xié)議中，一個(gè)個(gè)信息幀只要要獲得總線的的訪問權(quán)，就就會(huì)不中斷地地發(fā)送其整個(gè)個(gè)信息幀，即即使在傳送過過程中，有更更高優(yōu)先級(jí)的的信息幀進(jìn)入入總線隊(duì)列。信信息幀傳送過過程，可以看看成時(shí)具有優(yōu)優(yōu)先級(jí)的非搶搶占式的任務(wù)務(wù)系統(tǒng)，據(jù)此此我們可以得得出有關(guān)計(jì)算算有效隊(duì)列時(shí)時(shí)間的遞推方方程式：這里，Bi是最壞壞情況下，在在Si中發(fā)送的信信息幀的阻塞塞時(shí)間。用來來補(bǔ)償仲裁由由于傳播時(shí)延延以及協(xié)議的的寬容度產(chǎn)生生的不同節(jié)點(diǎn)點(diǎn)開始時(shí)間之之間的差異。上式式一個(gè)遞推方方程，的估計(jì)計(jì)值通過n次的遞推可可以得出，第第一次的估計(jì)計(jì)值可以用0來代替。當(dāng)當(dāng)時(shí)，即可得得到所求的解解。根據(jù)協(xié)議議的相關(guān)規(guī)定定以及上述的的實(shí)時(shí)性能分分析結(jié)果，本本網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如如下：通信速率：1255kbpss最長(zhǎng)通信距離：11200mm（不加中繼繼）信息最長(zhǎng)傳送時(shí)間間：250uus拓?fù)浞绞剑嚎偩€型型我們共采用3條現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線。其其中第1條用于油缸缸傳感器信號(hào)號(hào)的采集，共共有80個(gè)節(jié)點(diǎn)，每每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送送8個(gè)數(shù)據(jù)幀，分分別是油缸行行程、油缸錨錨具狀態(tài)、油油缸壓力（2個(gè)字節(jié)）、空空信息（4個(gè)字節(jié)）；；第2條用于激光光測(cè)距儀信息息的采集，共共有5個(gè)節(jié)點(diǎn)，每每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送送8個(gè)數(shù)據(jù)幀，分分別是提升高高度（2個(gè)字節(jié)）、空空信息（6個(gè)字節(jié)）；；第3條用于泵站站控制模塊的的輸出，共有有16個(gè)節(jié)點(diǎn)，每每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收收8個(gè)數(shù)據(jù)幀，分分別是比例閥閥輸出值1，比例閥輸輸出值2，電磁閥輸輸出值1，電磁閥輸輸出值2，空信息（4個(gè)字節(jié)），并并且每隔2秒鐘發(fā)送一一個(gè)反饋幀給給主控柜，反反映當(dāng)前泵站站接收信息的的狀態(tài)以及通通信故障發(fā)生生率。2)多層網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)統(tǒng)的實(shí)時(shí)性分分析作為一個(gè)閉環(huán)的反反饋控制系統(tǒng)統(tǒng)，從傳感器器采集信號(hào)，到到信號(hào)的接收收處理，到輸輸出控制指令令，再到指令令的執(zhí)行，需需要一定的時(shí)時(shí)間，這個(gè)時(shí)時(shí)間是至關(guān)重重要的；因此此，我們將這這個(gè)時(shí)間作為為評(píng)判控制系系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能能好壞的一個(gè)個(gè)指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)時(shí)間占用用框圖其中：激光測(cè)距儀反應(yīng)時(shí)時(shí)間：激光測(cè)距儀信息傳傳輸時(shí)間：油缸傳感器反應(yīng)時(shí)時(shí)間：任意一個(gè)油缸節(jié)點(diǎn)點(diǎn)信息傳輸時(shí)時(shí)間：油缸節(jié)點(diǎn)數(shù)量影響響系數(shù)：CPU處理數(shù)據(jù)占占用時(shí)間：控制指令傳輸時(shí)間間：泵站接收模塊響應(yīng)應(yīng)時(shí)間：因此：其中為不確定因素素影響系數(shù)。根據(jù)以上分析，控控制系統(tǒng)的實(shí)實(shí)時(shí)性能完全全滿足控制要要求。（2）系統(tǒng)的軟配置技技術(shù)：“一機(jī)多能”，增強(qiáng)了系系統(tǒng)的柔性。多多吊點(diǎn)體系點(diǎn)點(diǎn)多面廣，執(zhí)執(zhí)行單元種類類繁多（如液液壓驅(qū)動(dòng)的、機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)的、電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的），工工作方式也不不盡相同；動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元元和傳感單元元也是如此。整整個(gè)系統(tǒng)的硬硬件規(guī)模和布布置完全取決決于力學(xué)需要要，不同的工工程有不同的的硬件組合，這這對(duì)計(jì)算機(jī)控控制系統(tǒng)的適適應(yīng)能力提出出了很高的要要求。本項(xiàng)目目根據(jù)每個(gè)吊吊點(diǎn)的執(zhí)行單單元、動(dòng)力驅(qū)驅(qū)動(dòng)單元和傳傳感單元的不不同配置和相相互關(guān)聯(lián)，對(duì)對(duì)硬件設(shè)備的的使用屬性進(jìn)進(jìn)行了提取，提提出了“邏輯設(shè)備”的概念。這這樣，計(jì)算機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)只只要面對(duì)三種種標(biāo)準(zhǔn)的“邏輯設(shè)備”，即執(zhí)行單單元邏輯設(shè)備備、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)動(dòng)單元邏輯設(shè)設(shè)備、傳感單單元邏輯設(shè)備備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)情況配置不不同的邏輯設(shè)設(shè)備，實(shí)施施施工過程的控控制。在提升系統(tǒng)中，控控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)是分散在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各處的提提升吊點(diǎn)。每每個(gè)提升吊點(diǎn)點(diǎn)特征參數(shù)抽抽象提取直接接關(guān)系到控制制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的的硬件設(shè)計(jì)和和軟件規(guī)范。從從硬件組成來來看提升吊點(diǎn)點(diǎn)包括承載的的提升油缸、驅(qū)驅(qū)動(dòng)的液壓泵泵站以及測(cè)量量的各種傳感感器。提升系統(tǒng)總體框圖圖對(duì)于控制系統(tǒng)來說說它所關(guān)注的的并不是上述述硬件配置，而而是反映上述述硬件工作狀狀態(tài)的特征信信號(hào)，通過這這些輸入或者者輸出信號(hào)，控控制系統(tǒng)可以以根據(jù)一定的的控制策略和和算法來決定定下一步動(dòng)作作。對(duì)于液壓同步提升升控制系統(tǒng)來來說，提升吊吊點(diǎn)要采集的的信號(hào)和要輸輸出的信號(hào)主主要有：提升油缸位置信號(hào)號(hào)：包括提升升油缸的當(dāng)前前位置信息和和錨具的當(dāng)前前位置信息。前一個(gè)信息反映主主油缸的行程程，后一個(gè)信信息反映錨具具的松、緊狀狀態(tài)。泵站控制信號(hào)，主主要有兩種控控制信號(hào)：一一種是控制各各種提升油缸缸動(dòng)作的電磁磁閥信號(hào)；另另一種是控制制提升油缸運(yùn)運(yùn)行速度的比比例閥PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。反映結(jié)構(gòu)空中姿態(tài)態(tài)信號(hào)：主要要有高差信號(hào)號(hào)、角度信號(hào)號(hào)等。載荷信號(hào)：主要有有反映泵站當(dāng)當(dāng)前工作載荷荷的壓力信號(hào)號(hào)和反映提升升吊點(diǎn)載荷狀狀況的壓力信信號(hào)。在提升系統(tǒng)中如何何描述提升油油缸、泵站以以及各種傳感感器是構(gòu)成實(shí)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制制系統(tǒng)的關(guān)鍵鍵。對(duì)提升油油缸來說，由由位置傳感器器、錨具傳感感器獲取的各各種信號(hào)是其其特征信息，必必須通過現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)將這些反映映提升油缸特特征信息傳送送給計(jì)算機(jī)換換句話說，主主控計(jì)算機(jī)對(duì)對(duì)提升油缸的的識(shí)別是通過過分散在提升升油缸上的智智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)獲得的。智智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)能夠及時(shí)傳傳送油缸當(dāng)前前的位置信息息。提升油缸缸與提升油缸缸的區(qū)分是通通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)（ID）來區(qū)分的的，不同的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)識(shí)對(duì)應(yīng)不同的的提升油缸。主主控計(jì)算機(jī)對(duì)對(duì)位于提升油油缸處網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)的呼叫實(shí)實(shí)際上是一個(gè)個(gè)對(duì)提升油缸缸狀態(tài)信息的的采集過程。同同樣主控計(jì)算算機(jī)對(duì)位于不不同提升吊點(diǎn)點(diǎn)處的泵站的的識(shí)別和控制制也是通過位位于泵站處的的智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的的。在提升控控制系統(tǒng)中，除除了采集提升升油缸信息、輸輸出泵站控制制信息之外，還還要采集提升升構(gòu)件的空中中姿態(tài)信息和和提升載荷信信息。這些信信息也是通過過分散在相應(yīng)應(yīng)提升吊點(diǎn)處處的智能網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。下圖所示的提升吊點(diǎn)點(diǎn)處的各種硬硬件配置在提提升控制系統(tǒng)統(tǒng)中的描述僅僅僅是與它相相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。如如圖4通過這種對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可可將紛繁復(fù)雜雜的具體硬件件轉(zhuǎn)換成虛擬擬的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)統(tǒng)一的“邏輯設(shè)備”，這為描述述硬件設(shè)備之之間的邏輯關(guān)關(guān)聯(lián)帶來了極極大方便。提升吊點(diǎn)硬件配置置示意圖提升吊點(diǎn)在提升控控制系統(tǒng)中的的描述在提升控制系統(tǒng)中中，硬件設(shè)備備不復(fù)存在，取取而代之的是是與其關(guān)聯(lián)的的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)標(biāo)識(shí)。這種描描述可以解決決硬件設(shè)備的的虛擬描述問問題，但不能能解決各種“邏輯設(shè)備”之間的關(guān)系系描述問題。例例如，提升吊吊點(diǎn)與提升油油缸、泵站以以及各種傳感感器之間的關(guān)關(guān)系，提升油油缸與泵站之之間的關(guān)系等等。為了讓提提升控制系統(tǒng)統(tǒng)能準(zhǔn)確地確確定各種“邏輯設(shè)備”之間的關(guān)系系，還需要對(duì)對(duì)上述描述方方法作進(jìn)一步步的深化。在在描述提升油油缸的參數(shù)中中，增加了關(guān)關(guān)于提升吊點(diǎn)點(diǎn)、泵站的關(guān)關(guān)聯(lián)參數(shù)，如如表1所示，這樣樣描述提升油油缸的完整的的描述參數(shù)如如下：●與提升油缸一一對(duì)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)；●提升油缸所在提升升吊點(diǎn)標(biāo)識(shí)；；●驅(qū)動(dòng)提升油缸的泵泵站網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。同樣，也可以使用用相同的方法法來描述泵站站和各種傳感感器，如下表所示。提升油缸描述參數(shù)數(shù)泵站描述參數(shù)傳感器描述參數(shù)通過上述述方法，不僅僅是對(duì)硬件設(shè)設(shè)備的一一對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系的映映射，同時(shí)，也也對(duì)它們之間間的相互關(guān)系系作了完整的的描述。這樣樣提升系統(tǒng)可可以將提升吊吊點(diǎn)用一組特特定的數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)來定量描描述，這樣，系系統(tǒng)配置可以以實(shí)現(xiàn)軟件化化。同樣的方法，我們們利用這種控控制系統(tǒng)控制制不同的執(zhí)行行機(jī)構(gòu)，迅速速構(gòu)成不同功功能的應(yīng)用系系統(tǒng)。6.2.4小結(jié)分組同步控制提升升技術(shù)的成功功應(yīng)用達(dá)到了了預(yù)期效果，整整體提升合攏攏誤差控制在在10mm以內(nèi)內(nèi)，在提升過過程中，各點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)際載荷荷分配與理論論計(jì)算載荷差差小于5%。綜上所述，大跨度度超重鋼屋蓋蓋提升宜采用用位置同步和和載荷分配相相結(jié)合的控制制方案進(jìn)行多多組、多點(diǎn)同同步控制提升升。6.3強(qiáng)解耦分組同步控控制策略與算算法：把大系統(tǒng)“分解”成許多子系系統(tǒng)，以提高高控制有效性性和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)，這個(gè)過程程就是解耦。丹丹齊格和沃爾爾夫（DantzzingaandWoolfe,11960）首先用數(shù)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法法從理論上研研究了“分解”這個(gè)概念，他他們研究了具具有特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)的大線性規(guī)規(guī)劃問題。這這樣的大線性性規(guī)劃系統(tǒng)的的系數(shù)矩陣常常常是非零元元素較少，即即系數(shù)矩陣是是稀疏矩陣。研研究這樣問題題的兩種基本本方法“耦合方法”和“解耦方法”。前者是使使問題的結(jié)構(gòu)構(gòu)保持原封不不動(dòng)，便于利利用結(jié)構(gòu)來進(jìn)進(jìn)行有效計(jì)算算，普遍的用用到“緊基三角形形化法”和“廣義上界法”（HoanndMittter,1976）。這種方方法適合較為為簡(jiǎn)單的稀疏疏線性系統(tǒng)，并并不適合提升升系統(tǒng)的應(yīng)用用。另一種方法就是“解耦”，其過程就就是把原系統(tǒng)統(tǒng)分解成許多多含有一定參參數(shù)值的子系系統(tǒng)，每個(gè)子子系統(tǒng)都可以以獨(dú)立求解，得得到一個(gè)所謂謂解耦參數(shù)的的固定值，然然后用一個(gè)協(xié)協(xié)調(diào)器適當(dāng)?shù)牡恼{(diào)整這個(gè)解解耦參數(shù)的值值，這樣各子子系統(tǒng)分別解解決自己的問問題，原系統(tǒng)統(tǒng)的解也就得得到了。各子子系統(tǒng)有特定定的功能，可可共享資源，并并受到關(guān)聯(lián)目目標(biāo)的約束和和支配（Mahmooud,11977）。二級(jí)遞階系統(tǒng)原理理圖上述解耦方法實(shí)際際上是“多級(jí)”或“遞階”方法。如上圖所示就是是一個(gè)簡(jiǎn)單的的二級(jí)遞階系系統(tǒng)。在第一一級(jí)上，圖示示出原大系統(tǒng)統(tǒng)的N個(gè)子系統(tǒng)的的局部解，然然后給出一組組新的相互作作用參數(shù)。協(xié)協(xié)調(diào)器的目標(biāo)標(biāo)是協(xié)調(diào)各子子系統(tǒng)的活動(dòng)動(dòng)，提供整體體系統(tǒng)的可行行解。關(guān)于遞遞階系統(tǒng)的性性質(zhì)，目前并并沒有唯一或或是公認(rèn)的看看法，但其關(guān)關(guān)鍵性質(zhì)有：：遞階系統(tǒng)是是由排列成金金字塔式的決決策單元構(gòu)成成的（在多級(jí)級(jí)遞階系統(tǒng)中中尤為明顯）；；遞階系統(tǒng)有有一個(gè)總目標(biāo)標(biāo)，各單元的的目標(biāo)可與這這個(gè)目標(biāo)一致致，也可以不不一致；在遞遞階系統(tǒng)中各各級(jí)之間可以以反復(fù)交換信信息（通常在在垂直方向上上）等等。利用多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)構(gòu)來分析大系系統(tǒng)問題的五五個(gè)優(yōu)點(diǎn)：●系統(tǒng)分解成若干級(jí)級(jí)，在一個(gè)級(jí)級(jí)上采用固定定設(shè)計(jì)，在另另一個(gè)級(jí)上采采取協(xié)調(diào)，常常常是唯一可可行的有效方方法；●系統(tǒng)常常只會(huì)在分分級(jí)的基礎(chǔ)上上才能進(jìn)行描描述；●可用決策單元的能能力有限，因因此只有把問問題表達(dá)成多多級(jí)遞階的子子問題；●采用這種結(jié)構(gòu)可以以使整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)資源得到較較好的利用；；●可以增加系統(tǒng)的可可靠性和靈活活性。其中第1點(diǎn)協(xié)調(diào)器器應(yīng)用實(shí)際上上是解決所有有大系統(tǒng)問題題的關(guān)鍵。遞遞階結(jié)構(gòu)的協(xié)協(xié)調(diào)實(shí)際上有有兩種方法，一一是模型協(xié)調(diào)調(diào)法，它實(shí)際際上是在數(shù)學(xué)學(xué)模型中加一一個(gè)約束，使使某些內(nèi)部相相互作用固定定下來，這些些約束按照中中間變量值運(yùn)運(yùn)行達(dá)到次級(jí)級(jí)性能。這種種方法適合模模型較為簡(jiǎn)單單和固定的大大系統(tǒng)，而不不適合提升系系統(tǒng)模型。另一種方法叫做目目標(biāo)協(xié)調(diào)法，大大多數(shù)大系統(tǒng)統(tǒng)的解決都依依賴于此方法法。在目標(biāo)協(xié)協(xié)調(diào)法中，首首先切斷子系系統(tǒng)之間的一一切聯(lián)系方法法，即先孤立立各個(gè)子系統(tǒng)統(tǒng)，分離它們們的目標(biāo)函數(shù)數(shù)，得到單系系統(tǒng)的解。但但這個(gè)解并不不是原系統(tǒng)的的解，為了滿滿足相互作用用平衡原理，從從數(shù)學(xué)上講，需需要引入一個(gè)加加權(quán)參數(shù)來對(duì)對(duì)子系統(tǒng)解進(jìn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，建建立多級(jí)表達(dá)達(dá)式，當(dāng)相互互作用不平衡衡的時(shí)候，加加權(quán)參數(shù)可以以補(bǔ)償系統(tǒng)性性能（Mesarrovicetall.,19969;SSchoefffler,,19711）。以圖5的二級(jí)子系統(tǒng)為例例，設(shè)有大系系統(tǒng)J中，根據(jù)最最優(yōu)化問題求求（Schoeefflerr,19711）:滿足條件其中，x是狀態(tài)向向量；u是控制向量量；y是子系統(tǒng)之之間的相互作作用向量，z是輸入變量量，是加權(quán)函函數(shù)。在目標(biāo)標(biāo)協(xié)調(diào)法中，有有：加權(quán)變量（正或負(fù)負(fù)）存在的目目的就是使任任何相互作用用不平衡的（y-z）都影響目目標(biāo)函數(shù)。對(duì)對(duì)第二級(jí)的協(xié)協(xié)調(diào)器而言，其其目標(biāo)就是控控制協(xié)調(diào)變量量使相互作用用的子系統(tǒng)誤誤差e為0。這一方法實(shí)際上是是解決遞階結(jié)結(jié)構(gòu)大系統(tǒng)問問題的關(guān)鍵。對(duì)于A380屋面提升升系統(tǒng)來說，首首先是從分散散控制點(diǎn)解耦耦子系統(tǒng)，這這樣一來，每每個(gè)分散控制制器實(shí)際上就就對(duì)應(yīng)了一個(gè)個(gè)子系統(tǒng)。然然后在控制器器層面上再進(jìn)進(jìn)行一次遞階階，讓分散的的控制器上層層有一個(gè)總協(xié)協(xié)調(diào)器來協(xié)調(diào)調(diào)所有控制器器的工作。A380提升系系統(tǒng)遞階的分分散控制結(jié)構(gòu)構(gòu)這樣，龐大的提升升系統(tǒng)被分解解成個(gè)子系統(tǒng)統(tǒng)，它們之間間通過某種耦耦合關(guān)系相互互關(guān)聯(lián)，并受受到對(duì)應(yīng)控制制器的控制信信號(hào)；對(duì)于控控制器而言，它它們各自對(duì)應(yīng)應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單的的子系統(tǒng)，根根據(jù)輸入的子子系統(tǒng)參數(shù)和和來自協(xié)調(diào)器器的參數(shù)進(jìn)行行計(jì)算，得到到關(guān)于對(duì)應(yīng)子子系統(tǒng)的局部部解并傳給總總協(xié)調(diào)器。總總協(xié)調(diào)器根據(jù)據(jù)這些信號(hào)進(jìn)進(jìn)行計(jì)算和協(xié)協(xié)調(diào)，得到整整個(gè)大系統(tǒng)的的可行解。對(duì)于屋面結(jié)構(gòu)，各各個(gè)吊點(diǎn)之間間的相對(duì)剛度度差異巨大，采采用單一的位位置或載荷控控制方式并不不能滿足屋面面的提升控制制要求，應(yīng)采采用位置和載載荷同時(shí)控制制的雙控方式式。下圖是局部4個(gè)提升點(diǎn)采采用的雙控模模型。雙控策略模型采取載荷同步的PPID參數(shù)：采取位置同步的PPID參數(shù)：4個(gè)提升點(diǎn)在提升過過程位移控制制結(jié)果如下【時(shí)時(shí)間—相對(duì)位移差差曲線，橫坐坐標(biāo)表示仿真真時(shí)間，單位位：秒（s）；縱坐標(biāo)標(biāo)表示相對(duì)位位移，單位：：米（m）】：AB吊點(diǎn)相對(duì)對(duì)位移AC吊點(diǎn)相對(duì)位位移AD吊點(diǎn)相對(duì)位位移4個(gè)提升點(diǎn)在提升過過程載荷控制制結(jié)果如下【時(shí)時(shí)間—結(jié)構(gòu)力曲線線，橫坐標(biāo)表表示仿真時(shí)間間，單位：秒秒（s）；縱坐標(biāo)標(biāo)表示產(chǎn)生的的結(jié)構(gòu)力，單單位：牛（N）】：相對(duì)位移在B吊點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)力相對(duì)位移在C吊點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)力相對(duì)位移在D吊點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)力控制結(jié)果是非常理理想的。從相相對(duì)位移來看看，最大的在在D點(diǎn)處也只有有2mm左右，而而從產(chǎn)生的結(jié)結(jié)構(gòu)力上來看看，最大的在在B點(diǎn)處也只有有不到，均處處在安全范圍圍之內(nèi)。即使使考慮到網(wǎng)絡(luò)絡(luò)延時(shí)的因素素，這種雙目目標(biāo)的控制策策略也能很好好的滿足提升升的安全需求求。6.4提升全過程程應(yīng)力動(dòng)態(tài)監(jiān)監(jiān)測(cè)技術(shù)6.4.1監(jiān)測(cè)目的結(jié)構(gòu)采用地面組拼拼、一次整體體提升到位的的先進(jìn)施工方方案，鋼網(wǎng)架架總面積400,372平方米，總提提升重量8200噸，北西南南三面利用原原有的31根鋼柱作為為支撐點(diǎn)，東東面利用新搭搭設(shè)的14根剛桁架架作為支撐點(diǎn)點(diǎn)，進(jìn)行整體體提升，提升升高度近40米，用油壓千千斤頂同步協(xié)協(xié)調(diào)提升。考考慮提升邊界界條件，提升升的同步情況況，風(fēng)荷載溫溫度應(yīng)力等情情況的影響，對(duì)對(duì)受力較大桿桿件進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及及時(shí)反饋給主主控制臺(tái)，以以保證整體提提升的順利進(jìn)進(jìn)行。6.4.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置通過有限元分析軟軟件MIDAS對(duì)該工程整整體鋼網(wǎng)架進(jìn)進(jìn)行仿真分析析，選擇計(jì)算算結(jié)果中應(yīng)力力較大的桿件件作為監(jiān)測(cè)對(duì)對(duì)象，在桿件件左右兩側(cè)相相同位置布置置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以以保證監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)的可靠性性。(1)有限元模型型模型共57199個(gè)節(jié)點(diǎn)，985個(gè)梁?jiǎn)卧?9867個(gè)桁架單元元受力條件：相鄰22提升點(diǎn)之間間的位移差為為50mm時(shí)，受受結(jié)構(gòu)自重、掛掛架、馬道重重力荷載作用用時(shí)，挑選出出結(jié)構(gòu)所受應(yīng)應(yīng)力最大的桿桿件。(2)測(cè)點(diǎn)布置上層弦桿測(cè)點(diǎn)中層弦桿測(cè)測(cè)點(diǎn)下層弦桿測(cè)點(diǎn)上層腹桿測(cè)測(cè)點(diǎn)下層腹桿測(cè)點(diǎn)如圖所示，門柱左左右待測(cè)區(qū)域域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)共需檢測(cè)桿桿件42根，布置傳傳感器84個(gè)。每個(gè)監(jiān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置BGK－4000振弦式應(yīng)變變計(jì)一個(gè)用于于監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)力；布置兩兩臺(tái)DT615數(shù)據(jù)采集器器，在結(jié)構(gòu)抬抬升時(shí)，進(jìn)行行實(shí)時(shí)監(jiān)控。6.4.3監(jiān)測(cè)儀器及軟件(1)應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀儀器：振弦應(yīng)應(yīng)變計(jì)（BGK－4000振弦式應(yīng)變變計(jì)）BGK－40000應(yīng)變計(jì)用于于安裝在鋼結(jié)結(jié)構(gòu)及其它建建筑物表面，測(cè)測(cè)量結(jié)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)變。儀器與與待測(cè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的溫度膨脹脹系數(shù)相同，與與混凝土的溫溫度膨脹系數(shù)數(shù)也非常接近近。所以很少少需要溫度校校正，需要時(shí)時(shí)，內(nèi)置的溫溫度傳感器可可以同時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)安裝位置的的溫度。采用用不銹鋼制造造的振弦式應(yīng)應(yīng)變計(jì)，具有有很高的精度度和靈敏度、卓卓越的放水性性能、耐腐蝕蝕性和長(zhǎng)期穩(wěn)穩(wěn)定性。由專專用的四芯屏屏蔽電纜傳輸輸頻率和溫度度電阻信號(hào)，頻頻率信號(hào)不受受電纜長(zhǎng)度的的影響。適合合在惡劣的環(huán)環(huán)境下長(zhǎng)期監(jiān)監(jiān)測(cè)建筑物的的應(yīng)變變化。BGK－4000型已帶有安安裝塊，可直直接作為鋼板板應(yīng)力計(jì)使用用。結(jié)構(gòu)示意意圖如圖所示示：BGK－40000應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖BGK－40000系列應(yīng)變計(jì)計(jì)通常用于測(cè)測(cè)量結(jié)構(gòu)表面面的應(yīng)變。在在鋼結(jié)構(gòu)上安安裝時(shí)，通常常采用粘貼安安裝塊的方式式，安裝塊是是成對(duì)提供的的，其中帶有有錐尖固定螺螺釘，粘貼表表面應(yīng)清理干干凈。在安裝裝時(shí)，可以先先確定安裝桿桿的長(zhǎng)度后，在在鋼結(jié)構(gòu)上粘粘貼安裝塊，等等到張拉之前前將安裝桿裝裝上即可。(2)自動(dòng)數(shù)據(jù)采采集儀器：智智能可編程數(shù)數(shù)據(jù)采集器（DataTTakerDT6155）使用澳大利亞DAATATAKKER數(shù)據(jù)采集設(shè)設(shè)備，該設(shè)備備具有智能化化、可編程、尺尺寸小、工作作可靠穩(wěn)定、使使用壽命長(zhǎng)、供供電方式靈活活、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)方便、通訊訊方式多樣等等特點(diǎn)，完全全能夠滿足A380機(jī)庫工程應(yīng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。根根據(jù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)傳感器的類類型，選擇DataTTaker數(shù)采型號(hào)為DT615。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)布點(diǎn)情況，準(zhǔn)準(zhǔn)備采用2臺(tái)DT615儀器及一塊塊擴(kuò)展模塊。DT615智能型型可編程數(shù)據(jù)據(jù)采集器具有有如下特點(diǎn)：：鋼制結(jié)構(gòu)適適用于惡劣的的環(huán)境；10到30個(gè)模擬通道道，7個(gè)數(shù)字和計(jì)計(jì)數(shù)通道，支支持頻率范圍圍從500Hz到5kHz的振弦式傳傳感器，獨(dú)特特的相位鎖定定環(huán)路濾波，可可拆卸的螺口口接線端便于于操作。采集的數(shù)據(jù)能夠方方便和安全地地存儲(chǔ)到電池池備份的RAM內(nèi)存和可插插拔的、存儲(chǔ)儲(chǔ)量多達(dá)1,3900,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的PC存儲(chǔ)卡中。所所有通道都可可以進(jìn)行報(bào)警警設(shè)置。支持Windoows版軟件。(3)儀器供電：：采用外部大大容量蓄電池池和儀器內(nèi)部部電池。(4)數(shù)據(jù)傳輸：：485通訊考慮到現(xiàn)場(chǎng)是施工工期間進(jìn)行的的監(jiān)測(cè)，可考考慮直接用485組網(wǎng)通訊方方式，就是把把2臺(tái)DT615用自身的485NNet接口連起來來，然后其中中一臺(tái)的232接口經(jīng)過延延長(zhǎng)通訊距離離后直接連接接上電腦即可可，示意圖如如圖所示：數(shù)據(jù)傳輸示意圖(5)數(shù)據(jù)處理與與分析軟件：：DTs軟件根據(jù)具體的要求，DT615攜帶數(shù)據(jù)采采集軟件，在在采集數(shù)據(jù)同同時(shí)可顯示出出五層桿件的的測(cè)點(diǎn)布置圖圖，同時(shí)能夠夠?qū)崟r(shí)記錄下下這些數(shù)據(jù)。6.4.4監(jiān)測(cè)記錄過程結(jié)構(gòu)提升分為三步步進(jìn)行：第一一步，先將結(jié)結(jié)構(gòu)提升至距距離地面0..2米處靜停一天天，此時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)完全脫離支支架，整個(gè)網(wǎng)網(wǎng)架受力狀態(tài)態(tài)進(jìn)入提升受受力狀態(tài)，將將拼裝支架拆拆除，采集應(yīng)應(yīng)力數(shù)據(jù)作為為初始讀數(shù)，此此步驟需要一一天時(shí)間完成成；第二步，結(jié)結(jié)構(gòu)保持在距距離地面1..5米處，焊接支支座和馬道，作作整體提升的的準(zhǔn)備工作，此此步驟需要一一周左右時(shí)間間完成；第三三步，將整體體結(jié)構(gòu)提升至至40米處就位，此此步驟預(yù)計(jì)兩兩天時(shí)間完成成。監(jiān)測(cè)頻度隨著結(jié)構(gòu)構(gòu)提升步驟不不同，而相應(yīng)應(yīng)發(fā)生變化。結(jié)結(jié)構(gòu)提升第一一步和第三步步監(jiān)測(cè)頻率為為每3分鐘監(jiān)測(cè)一一次，并且每每30分鐘做一次次文字記錄，填填入附表中。結(jié)結(jié)構(gòu)提升的第第二步檢測(cè)頻頻率為每小時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一次。6.4.5數(shù)據(jù)處理對(duì)試驗(yàn)所得到的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理理，分為3階段。脫離離地面階段，空空中提升階段段，后期還有有結(jié)構(gòu)的下落落接段。提升升時(shí)，數(shù)據(jù)系系統(tǒng)的采集時(shí)時(shí)間間隔為1分鐘，夜間間不操作時(shí)，采采樣時(shí)間間隔隔調(diào)為10分鐘或30分鐘。桿件測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力極極值測(cè)點(diǎn)編號(hào)最小值（MPa）最大值（MPa）A6-1-67.62-6.42A6-2-94.05-0.42A10-1-11.5981.17A10-20.46104.70A15-1-2.87139.99A15-2-4.27135.86A16-1-3.3697.57A16-2-2.3095.09A19-1-71.5651.45A19-2-97.263.11A20-1-99.561.20A20-2-113.02-0.35A21-1-2.61205.55A21-2-0.99212.80B6-1-105.353.02B6-2-86.904.91B10-1-6.7566.54B10-2-9.5580.72B15-1-1.81112.19B15-2-2.05131.34B16-1-2.8990.96B16-2-4.18100.70B19-1-68.704.37B19-2-89.854.11B20-1-112.946.12B20-2-108.910.68B21-1-3.25127.52B21-2-4.47163.21由上表可以看出，桿桿件在整個(gè)監(jiān)監(jiān)測(cè)階段，所所受最大壓應(yīng)應(yīng)力為195.884MPaa，所受最大大拉應(yīng)力為212.880MPaa。結(jié)構(gòu)中桿桿件大部分受受力均小于150MPPa。即結(jié)構(gòu)構(gòu)桿件在提升升過程中沒有有損傷。6.4.6小結(jié)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示的最最大應(yīng)力桿件件與數(shù)值模型型計(jì)算結(jié)果基基本吻合，從從而驗(yàn)證了通通過數(shù)值模擬擬的結(jié)果作為為選定監(jiān)測(cè)桿桿件的方法是是可行的。從監(jiān)測(cè)的結(jié)果來看看，每個(gè)桿件件上對(duì)稱布置置的兩點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力曲線基本本一致，反映映了監(jiān)測(cè)的穩(wěn)穩(wěn)定性。A類，B類桿相對(duì)于于結(jié)構(gòu)中的對(duì)對(duì)稱位置的內(nèi)內(nèi)力曲線基本本一致，反映映整個(gè)結(jié)構(gòu)在在提升過程中中具有較好的的對(duì)稱性。整整個(gè)監(jiān)測(cè)過程程中桿件受力力數(shù)據(jù)也表明明，結(jié)構(gòu)桿件件受力均在合合理范圍之內(nèi)內(nèi)，即提升過過程沒有對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)造成不良良影響。本次監(jiān)測(cè)是第一次次大規(guī)模對(duì)網(wǎng)網(wǎng)架提升進(jìn)行行了全過程、實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。無無論是監(jiān)測(cè)的的規(guī)模上，還還是監(jiān)測(cè)的完完整性上均是是國(guó)內(nèi)罕見，本本次針對(duì)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)大規(guī)模實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為為今后此類監(jiān)監(jiān)測(cè)工作起到到了借鑒作用用，提供了寶寶貴的經(jīng)驗(yàn)和和豐富的數(shù)據(jù)據(jù)資料。6.5大面積、大跨度焊焊接球網(wǎng)架拼拼裝精度控制制技術(shù)6.5.1吊裝機(jī)械選擇(1)本工程構(gòu)件件數(shù)量大，工工期緊，作業(yè)業(yè)面多，故在在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)設(shè)置2處鋼構(gòu)件拼拼裝場(chǎng)地，每每處拼裝場(chǎng)地地設(shè)置2個(gè)小拼錐拼拼裝臺(tái)，每個(gè)個(gè)拼裝場(chǎng)地放放置1臺(tái)汽車吊，配配合鋼構(gòu)件倒倒運(yùn)與拼裝。(2)網(wǎng)架拼裝單單元的拼裝與與桿件吊裝施施工，為了加加快施工進(jìn)度度，將網(wǎng)架拼拼裝區(qū)劃分為為4個(gè)施工段，每每個(gè)施工段設(shè)設(shè)置1臺(tái)塔式起重重機(jī)，由4個(gè)施工隊(duì)伍伍同時(shí)施工。如如圖：塔式起重機(jī)機(jī)械性性能如下：eq\o\ac(○,1)T1-HK40//21B：臂長(zhǎng)70米，Qmin==2.10tt,Qmaxx=12.000teq\o\ac(○,2)T2-SK2800：臂長(zhǎng)70米，Qmin==3.03tt,Qmaxx=12.009teq\o\ac(○,3)T3-HK30//21B：臂長(zhǎng)60米，Qmin==4.00tt,Qmaxx=12.000teq\o\ac(○,4)T4-SK2800：臂長(zhǎng)60米，Qmin==4.16tt,Qmaxx=12.550t施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝機(jī)械械布置與施工工分段圖6.5.2拼裝臺(tái)做法(1)網(wǎng)架下弦中中心水平標(biāo)高高統(tǒng)一在距離離地面+0.80mm位置，便于于工人工作。拼拼裝臺(tái)由砌筑筑胎架基礎(chǔ)與與鋼管組成。見見圖：下弦球拼裝胎架(2)拼裝起拱計(jì)算獲得網(wǎng)架下弦弦球每一點(diǎn)處處的撓度值，根根據(jù)網(wǎng)架撓度度值設(shè)計(jì)網(wǎng)架架起拱值。通通過調(diào)節(jié)網(wǎng)架架拼裝支架下下定位鋼管的的長(zhǎng)度，來實(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架起拱拱。網(wǎng)架下弦弦球每一點(diǎn)起起拱值均不相相同，精確400mm拼裝胎胎架示意圖350mmm拼裝胎架示示意圖測(cè)量每個(gè)下弦球拼拼裝胎架的實(shí)實(shí)際標(biāo)高，為為計(jì)算鋼管長(zhǎng)長(zhǎng)度提供數(shù)據(jù)據(jù)。支管加工工一定要滿足足精度要求，誤誤差控制在±1mm以內(nèi)。鋼鋼管長(zhǎng)度計(jì)算算如下圖所示示(3)拼裝臺(tái)制作作步驟第1步：按照?qǐng)D紙尺寸寸和軸線在地地面測(cè)放下弦弦球平面控制制網(wǎng)，交點(diǎn)即即球心投影點(diǎn)點(diǎn)(圖6)第2步：以投影點(diǎn)為中中心搭設(shè)砌塊塊，砌塊頂部部用砂漿找平平。并在砌塊塊頂部用經(jīng)緯緯儀重新測(cè)放放球心的投影影點(diǎn)，同時(shí)測(cè)測(cè)量砌快頂部部標(biāo)高。第3步：在砌塊頂部放放置鋼管，鋼鋼管型心和投投影點(diǎn)重合（圖7）。胎架示意圖1胎架示意圖26.5.3網(wǎng)架拼裝方法(1)網(wǎng)架桿件查查找將型號(hào)與長(zhǎng)長(zhǎng)度相同的桿桿件編為一個(gè)個(gè)編號(hào)，編號(hào)號(hào)形式為X-Y,X表示為鋼管管型號(hào)編號(hào)，如如型號(hào)為102×4的鋼管編號(hào)號(hào)定為1，此時(shí)，X即為1；Y表示同一型型號(hào)桿件不同同長(zhǎng)度的編碼碼。每種長(zhǎng)度度對(duì)應(yīng)一個(gè)編編號(hào)，用阿拉拉伯?dāng)?shù)字表示示。網(wǎng)架桿件件出廠前按編編號(hào)打成捆，每每捆編排捆號(hào)號(hào),記錄每車桿桿件的捆號(hào)與與每捆桿件的的編號(hào)，并且且整理輸入計(jì)計(jì)算機(jī)保存，以以便隨時(shí)調(diào)出出查看。將運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的桿件件按車次堆放放，并在每車車桿件旁掛牌牌注明桿件車車次，工人可可根據(jù)車次與與捆號(hào)準(zhǔn)確的的鎖定桿件位位置，迅速找找到所需桿件件。(2)小拼場(chǎng)地拼拼裝在施工現(xiàn)場(chǎng)外的小小拼場(chǎng)地將網(wǎng)網(wǎng)架拼裝成為為正錐或倒錐錐，用塔吊吊吊運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)就就位。見下圖圖：正錐軸線尺寸倒錐軸線尺尺寸小拼場(chǎng)地拼裝示意意圖如下：小拼胎架示意圖拼裝時(shí)通過更換焊焊接球下鋼管管來調(diào)節(jié)球心心相對(duì)標(biāo)高。(3)網(wǎng)架拼裝網(wǎng)架共三層，分五五部分進(jìn)行拼拼裝：下弦球球、桿；中弦弦球及中、下下弦斜腹桿；；中弦桿；上上弦球及中、上上弦斜腹桿；；上弦桿。其其中下弦球、桿桿；中弦桿；；上弦桿采用用直接安裝就就位的方法，即即采用散拼的的方法進(jìn)行拼拼裝。中弦球球及中、下弦弦斜腹桿；上上弦球及中、上上弦斜腹桿分分別拼裝成正正四角錐和倒倒四角錐的形形式吊裝就位位。1)下弦焊接球安裝將焊接球就放在鋼鋼管頂部，為為保證下弦球球球心標(biāo)高的的正確，鋼管管的長(zhǎng)度要根根據(jù)球直徑、含含球量、起拱拱值和胎架頂頂部標(biāo)高進(jìn)行行計(jì)算。如圖圖132)下弦桿安裝，嚴(yán)格格控制安裝尺尺寸，并且定定期調(diào)整安裝裝過程中出現(xiàn)現(xiàn)的偏差，防防止誤差積累累，造成偏差差過大，超出出規(guī)范允許范范圍。如圖下弦球安裝示意圖圖下弦桿件安安裝示意圖3)中弦球及中、下弦弦斜腹桿拼裝裝中弦桿件安裝時(shí)，可可將一部分中中弦焊接球與與桿件單個(gè)就就位，將另一一部分桿件在在現(xiàn)場(chǎng)小拼場(chǎng)場(chǎng)地拼裝成正正四角錐，倒倒運(yùn)倒網(wǎng)架區(qū)區(qū)域內(nèi)吊裝就就位。正四角錐拼裝示意意圖中弦桿件安安裝示意圖4)中弦桿拼裝中弦球和中下弦斜斜腹桿安裝就就位后，開始始安裝中弦桿桿。安裝中弦弦桿件時(shí)需注注意安裝順序序，即安裝完完正四角錐小小拼單元后應(yīng)應(yīng)繼續(xù)安裝與與該中弦球相相鄰的中弦桿桿件，避免出出現(xiàn)相鄰中弦弦球小拼單元元就位以后再再安裝中弦桿桿的情況。5)上弦球及中、上弦弦斜腹桿拼裝裝上弦球及中上弦斜斜腹桿安裝時(shí)時(shí)，將拼裝成成為倒四角錐錐的形狀，是是由四個(gè)上弦弦球、四根上上弦桿、四根根中上弦斜腹腹桿組成的小小拼單元。為了增加拼裝效率率，將這種小小拼單元全部部在現(xiàn)場(chǎng)小拼拼場(chǎng)地拼裝完完成。拼裝完完成，現(xiàn)場(chǎng)就就位，吊裝時(shí)時(shí)，用吊裝器器具將相連腹腹桿一并吊裝裝就位。上弦球及中、上弦弦斜腹桿安裝裝示意圖6)剩余部分中上弦斜斜腹桿與上弦弦桿安裝最后剩余部分桿件件單根就位。在在安裝過程中中同樣也需要要注意安裝順順序問題。此外，因?yàn)楸竟こ坛滩捎玫孛嫫雌囱b，整體提提升的工藝施施工，所以，與與支座相連的的桿件不可拼拼裝，待提升升合攏后高空空散拼。(4)中拼控制小拼場(chǎng)地拼裝錐體體的同時(shí)進(jìn)行行下弦球、管管的散拼施工工，將錐體倒倒運(yùn)到施工現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝裝形成中拼單單元，為了有有效的控制網(wǎng)網(wǎng)架施工變形形，在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)預(yù)留變形控制制帶，該區(qū)域域內(nèi)所有球桿桿構(gòu)件均點(diǎn)焊焊，待調(diào)節(jié)完完畢后進(jìn)行焊焊接。每個(gè)中拼單元尺寸寸為42m×24m，在施施工過程中必必須嚴(yán)格控制制每一個(gè)中拼拼單元內(nèi)各個(gè)個(gè)小拼單元的的軸線尺寸及及標(biāo)高，對(duì)于于施工過程中中產(chǎn)生的微小小誤差也必須須及時(shí)調(diào)整。做做到一個(gè)小拼拼單元進(jìn)行一一次調(diào)整，避避免產(chǎn)生大的的誤差。嚴(yán)格控制質(zhì)量，拼拼裝質(zhì)量的精精度要求很高高，尤其是縱縱向長(zhǎng)度和與與其它鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)連接處的細(xì)細(xì)部節(jié)點(diǎn)。對(duì)對(duì)于關(guān)鍵部位位，要求任意意點(diǎn)的點(diǎn)位測(cè)測(cè)量誤差不大大于±0.5mmm；其余部位位，要求任意意點(diǎn)的點(diǎn)位測(cè)測(cè)量誤差不大大于±1.0mmm。為保證測(cè)量精度，對(duì)對(duì)于關(guān)鍵部位位要采用規(guī)化化法進(jìn)行測(cè)設(shè)設(shè)，提高劃線線精度，采用用鋼針劃線，劃劃線寬度小于于0.1mmm。拼裝結(jié)束束后，要對(duì)拼拼裝體的幾何何尺寸進(jìn)行驗(yàn)驗(yàn)收測(cè)量，為為最終安裝提提供依據(jù)。6.5.3屋蓋地面拼裝的測(cè)測(cè)量控制本工程網(wǎng)架及大門門桁架拼裝精精度將直接影影響到整個(gè)工工程的施工質(zhì)質(zhì)量，并且拼拼裝精度控制制是整體提升升控制以及提提升合攏的基基礎(chǔ)，因此，對(duì)對(duì)拼裝精度的的有效控制是是本工程的控控制要點(diǎn)。(1)網(wǎng)架地面拼拼裝的測(cè)量控控制網(wǎng)架下弦球放在磚磚砌筑的拼裝裝胎架上，通通過調(diào)節(jié)鋼管管長(zhǎng)度（鋼管管長(zhǎng)度是根據(jù)據(jù)球直徑、含含球量和磚堆堆頂部標(biāo)高以以及該點(diǎn)的設(shè)設(shè)計(jì)起拱值計(jì)計(jì)算確定的。）保保證下弦球的的起拱要求，下下弦球放置在在鋼管上。在在拼裝胎架砌砌筑完畢后，通通過鋼結(jié)構(gòu)測(cè)測(cè)量控制網(wǎng)在在拼裝胎架上上測(cè)放出下弦弦球心的投影影位置，用墨墨線在胎架頂頂標(biāo)識(shí)，允許許偏差為±2mm，在胎胎架上放置鋼鋼管，保證鋼鋼管的中心在在下弦球心投投影上。把下下弦球放置在在鋼管上，此此時(shí)就能保證證下弦球心與與其投影位置置重合。為了消除焊接收縮縮量的累積對(duì)對(duì)網(wǎng)架尺寸的的影響，采取取分段拼裝焊焊接的方法。由由中部向兩側(cè)側(cè)對(duì)稱拼裝安安裝。整個(gè)網(wǎng)網(wǎng)架共分為24個(gè)中拼單元元，中拼單元元之間的桿件件先點(diǎn)焊等相相鄰中拼單元元的桿件焊接接完畢后進(jìn)行行焊接，以消消除焊接收縮縮量的累積，確確保拼裝尺寸寸的精度。下弦球桿焊接前，先先要復(fù)核球的的平面位置及及標(biāo)高（起拱拱值），符合合規(guī)范要求后后方可進(jìn)行焊焊接。下弦球球焊接完畢后后對(duì)下弦球的的平面位置和和標(biāo)高（起拱拱值）進(jìn)行復(fù)復(fù)測(cè)，合格后后方可進(jìn)行網(wǎng)網(wǎng)架中弦及上上弦球桿的拼拼裝。為了有效控制網(wǎng)架架的拼裝尺寸寸，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題及時(shí)處處理，在拼裝裝過程中按中中拼單位分段段進(jìn)行網(wǎng)架的的驗(yàn)收。用全全站儀復(fù)核網(wǎng)網(wǎng)架的長(zhǎng)度和和寬度，用鋼鋼尺復(fù)核網(wǎng)架架的高度。網(wǎng)網(wǎng)架共分為24個(gè)檢驗(yàn)批進(jìn)進(jìn)行驗(yàn)收，均均一次通過，網(wǎng)網(wǎng)架長(zhǎng)度最大大偏差為166mm，高度度最大偏差為為8mm，滿足足結(jié)構(gòu)長(zhǎng)城杯杯的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)要求。(2)桁架及掛架架的地面拼裝裝測(cè)量控制桁架及掛架采用焊焊接和扭剪型型高強(qiáng)螺栓連連接。桁架的的地面拼裝場(chǎng)場(chǎng)地為混凝土土地面，根據(jù)據(jù)鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量量控制網(wǎng)測(cè)放放出桁架的平平面位置，在在混凝土拼裝裝地面上彈線線，并做永久久性標(biāo)志。通通過鋼板凳及及鋼楔子調(diào)整整桁架下弦桿桿的標(biāo)高以滿滿足設(shè)計(jì)要求求的起拱值。根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際際情況門頭桁桁架及掛架的的拼裝從中間間向兩邊分別別進(jìn)行。由于桁架下弦桿多多為60mmm厚板箱型構(gòu)構(gòu)件，這種焊焊口的焊接收收縮量較大，為為了消除焊接接收縮量的累累積，同時(shí)也也為了主動(dòng)有有效的控制桁桁架的拼裝尺尺寸，桁架共共分六段進(jìn)行行驗(yàn)收。桁架下弦桿拼裝完完畢后，用全全站儀對(duì)桁架架桿的平面位位置及桁架的的拼裝直線度度進(jìn)行校核，用用水準(zhǔn)儀對(duì)桁桁架的起拱值值進(jìn)行校核，滿滿足規(guī)范要求求后方可進(jìn)行行焊接。焊接接完畢后，對(duì)對(duì)桁架尺寸進(jìn)進(jìn)行復(fù)核，合合格后方可進(jìn)進(jìn)行中弦桿件件的拼裝。中中弦桿件拼裝裝完畢后，用用全站儀對(duì)中中弦桿件的平平面位置、直直線度和垂直直度進(jìn)行校核核，符合規(guī)范范要求后方可可進(jìn)行高強(qiáng)螺螺栓的終擰和和構(gòu)件的焊接接。上弦桿件件的安裝同中中弦。施工過程中每個(gè)拼拼裝段均嚴(yán)格格執(zhí)行以上程程序，確保了了桁架的拼裝裝精度。桁架架起拱值最大大偏差為100mm，位置置最大偏差為為2mm，直線線度最大偏差差為4mm，垂直直度最大偏差差為8mm，桁架架高度最大偏偏差為5mmm，均滿足規(guī)規(guī)范要求，且且達(dá)到了結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)城杯的驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。(3)焊接控制焊接球管連接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)架拼裝裝精度及焊接接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生生非常大的影影響，根據(jù)以以往大跨度、大大面積焊接球球網(wǎng)架的施工工經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并并結(jié)合本工程程的實(shí)際情況況與特點(diǎn)確定定焊接節(jié)點(diǎn)形形式與網(wǎng)架及及桁架的焊接接順序1)網(wǎng)架球管焊接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)a鋼管與焊接球連接接節(jié)點(diǎn)形式b鋼管加工坡口及相相關(guān)尺寸要求求直徑壁厚襯管要求焊接坡口預(yù)留焊接間隙焊接收縮量厚度寬度直徑誤差102～133≤5不加襯管45o0㎜0㎜14