0 引言

　　浅圆仓具有良好的储粮性能，常规直径为20～40m，锥形屋面高度为30～60m。仓壁主体通常采用滑模施工，其屋面和模板支撑体系一直是筒仓施工过程中的重难点。传统施工方法是在滑模施工完成后拆除滑模装置，搭设满堂脚手架作为屋面支撑体系。这种施工方法耗费人力与物力较大、成本较高，且架体搭设高度高、操作面小、危险性大。分析传统施工方法的缺点，设计出一种安全性高、工期短，具有良好社会效益与经济效益的浅圆仓屋面钢桁架支撑体系。

　　1 工程概况

　　本粮库工程位于江西景德镇市丽阳乡，共有8栋浅圆仓。筒体为钢筋混凝土圆筒结构，采用滑模施工，仓体总高度22.5m，内径25m，仓壁厚280mm，仓顶为钢筋混凝土锥壳结构。锥壳下环梁HL3高1.30m，上环梁HL2高0.65m，锥壳部分高5.10m，板厚0.2m，倾斜角度为27°。锥壳下口直径为25.00m，上口直径为6.00m，仓顶结构如图1所示。

　　图1 仓顶结构剖面  

　　2 方案比选与设计

　　2.1 方案选择

　　基于设计概况，传统满堂架搭设投入大、工效低，不予采用;贝雷架相对投入较低，但洞口修补困难，对仓壁影响较大。通过综合比较，决定采用钢桁架作为浅圆仓屋面支撑体系。利用高强螺栓连接H型钢构件，形成支撑体系平台;采用同步提升技术形成整体提升系统，顶部固定在仓壁预埋的钢牛腿上，为锥形屋面施工提供操作平台与支撑，伞状钢桁架剖面如图2所示。

　　图2 伞状钢桁架剖面  

　　2.2 方案设计

　　2.2.1 钢桁架支撑体系

　　伞状钢桁架由主梁、下弦次梁、核心筒及其他附属杆件组成，钢桁架采用Q235型钢，支撑体系构件相交节点均采用高强螺栓进行连接，采用BIM技术对钢桁架各构件进行建模分析，钢桁架支撑体系模型如图3所示。

　　图3 钢桁架支撑体系模型 

　　2.2.2 提升系统

　　1)动力系统钢桁架采用DHT-Z5型环链电动葫芦作为自动提升装置，利用总控制开关进行整体同步提升控制，环链电动葫芦参数如表1所示。

　　表1 环链电动葫芦参数 

　　表1 环链电动葫芦参数

　　2)顶部固定措施提升系统的顶部固定做法采用H型钢焊接骑马架，骑马架根据仓壁宽度进行制作，根据主梁位置固定在仓壁上，外侧采用预埋M20螺栓固定，防止骑马架倾覆(见图4)。提升系统模型如图5所示。

　　图4 骑马架  

　　图5 提升系统模型  

　　2.2.3 固定系统

　　钢桁架采用焊接钢牛腿作为支撑，在滑模时预埋连接件，钢桁架吊装至设计标高后进行钢牛腿焊接(见图6)。

　　2.3 有限元分析

　　根据屋盖钢桁架支撑体系建立MIDAS Gen模型，模拟屋盖钢桁架内力，由计算结果分析得到应力、应变较大的部位。

　　由分析可知，最大挠度发生在上层钢桁架的平台中心处，挠度值约为19.9mm。桁架上斜梁的跨中挠度约为7.7mm。同时经过模拟分析，构件的应力比均<1.0，满足强度要求。

　　图6 钢牛腿  

　　3 钢桁架安装关键技术

　　3.1 钢桁架组装工艺

　　3.1.1 中心盘安装

　　钢桁架构件吊入仓内，首先进行中心盘体组装。下中心盘为直径2m的整体圆盘，按筒仓圆心进行定位摆放。上中心盘直径6m，四等分后利用架体进行组装(见图7)。

　　图7 中心盘安装  

　　3.1.2 主梁安装

　　核心筒安装后，再安装主梁，根据设计，主梁共32根，规格为H250×125×6×9，材质Q235，每根重5.3k N，主梁与中心盘及其他构件连接均采用10.9级高强螺栓。

　　3.1.3 零星杆件及满堂架搭设

　　钢桁架主体完成后，安装桁架间的次桁架;辐射主梁上按设计距离共安装3道环向系杆，由下而上分别采用H200×100×8×8,[14,[14，材质为Q235。随即安装满堂架支撑体系，并做好相应的安全防护措施。

　　3.2 钢桁架提升工艺

　　3.2.1 骑马架安装

　　整体提升装置仓顶固定措施采用H型钢焊接制作，其布置位置同辐射主梁对应。

　　3.2.2 整体提升

　　伞状钢桁架支撑体系组装工作全部完成后，利用整体提升系统进行试提升，确保钢桁架主梁的底标高一致，并观察钢桁架构件、螺栓连接、骑马架、仓壁、电动葫芦等的变形及稳定性，具备条件后进行提升。

　　3.3 钢桁架固定

　　钢桁架架体提升至设计标高后，继续提升，高于设计标高10cm后停止。将施工操作吊篮吊挂在钢桁架上弦次梁上，清理仓壁牛腿预埋件，测量标高，安装焊接牛腿(见图8)。

　　图8 牛腿焊接  

　　牛腿焊接完成并检查验收后，将钢桁架支撑体系搁置在牛腿上，进行浅圆仓锥形屋面施工。

　　4 监测数据分析

　　为更好地检验有限元软件对伞状钢桁架支撑体系分析的准确性，确保钢桁架施工过程安全，对伞状钢桁架支撑体系进行施工全过程应力、应变监测。分别在平台中心及主梁跨中位置布置监测点，得到的伞状钢桁架支撑体系应力、应变曲线如图9所示。

　　图9 应力、应变监测曲线  

　　通过对比可知，实际监测应力、应变数值均小于模拟分析结果，完全满足设计要求。

　　5 结语

　　为解决浅圆仓锥形现浇混凝土屋面施工的难题，经过方案比选最终确定采用伞状钢桁架支撑体系，并通过BIM,MIDAS等软件对钢桁架支撑体系进行建模和有限元分析，验证了该模板支撑体系可行性，并且在实际施工过程中对关键工序进行严格把控，做到理论与实际相结合。钢胎模支撑体系的应用大大缩短了浅圆仓锥顶的施工工期，节约了成本，并规避了工程风险，可在类似筒体结构锥壳屋盖施工中推广应用。