极限滑雪运动跳台建造技术研究（1）

跳台滑雪赛道重要比赛场馆建造是一个复杂的系统工程，主要构件有双曲、斜交、非对称结构等，此类结构建造中面临着异形钢结构施工位形控制与变形协调要求高、构件卸载合拢对接精度高、巨型复杂斜型格构柱模块化吊装难度大、跳台滑道板拼铺平整度要求高、滑道板抗滑移固雪、钢构件数字化精细加 工、耐火耐候钢应用等诸多技术难题，项目针对以上工程特点，开展大跨度异型钢结构滑雪大跳台建造技术研究。

1 跳台关键构造节点数字仿真设计

根据节点尺寸大、构造较为复杂、节点区域荷载分布不均的特点，通过开发钢结构工程荷载分析软 件，建立局部分析模型，分析异形支撑构件的刚度（变形）对铺装结构受力的影响，对全钢结构赛道模型进行有限元数值模拟，分析试验荷载作用下滑道面板、赛道桁架的静力性能，并进行相应的动力分析，解决了V形网格结构同时承担大部分竖向和水平荷载的关键设计难题，提高了跳台构造的可靠性及安全性。钢结构柱脚结构模拟如图1所示。

图1 钢结构柱脚结构模拟

采用全结构施工过程的整体自平衡坐标对位找力分析方法，以三维数字智能化管理平台为依托，通过三维建模、有限元分析和施工监测数据将构件的虚拟坐标、加工坐标、安装坐标进行集成，对坐标数据一体化整合零状态找形、全结构施工过程及成型态找力分析，实现共享和智能管控，大幅提高了下料精度，生成构件二维码，根据构件所处的下料、检验修补、抛丸、涂装、运输、安装工序阶段进行更新，实现了数字化动态管理，提高了深化设计质量和效率。桁架结构节点模拟如图2所示。

图2 桁架结构节点模拟

2 高性能特厚钢板制造和焊接技术

采用钢结构构件焊缝外观缺陷图像处理算法，快速自动识别并计算所有焊缝信息，建立焊缝模型，并与焊接机器人实现数字互联，利用与焊接机器人相匹配的数据格式和接口参数，可自动调用、修改、存储焊接工艺参数，根据焊接路径快速生成焊接程序，实现建筑钢结构焊缝机器人智能焊接，设计焊接工艺参数异常偏离的阈值，并对异常偏离进行自动分级，实现了焊接工艺参数的在线监测，报警准确率达95%以上，检测精度达0.1mm，实现了焊缝内部质量的智能监测，大幅提高了构件检测效率，降低了检测人员劳动强度。

新型扭曲梁飘带结构连接节点构造电焊成型技术，借助相机视觉识别和三维模型数字处理手段，通过激光定位与纠偏，标定构件焊接点位，动态焊接，准确演示了工作状态，实现焊缝缺陷可视化判别。采用点对点快速定位方式，将模型与实际构件一一对 应，实现了批量非标构件一次性自动焊接，解决了交错构件焊缝密集、隐蔽焊缝无法焊接的难题，焊缝一次合格率达到99.53%，最终合格率达100%，保证了结构安全和造型需求。

运用中厚钢板焊后热处理去应力的方法，在钢板拼接口的下方区域放置一种大小钢板块组合，使拼接钢板块接口向上翘起，形成一定角度，该角度与通过拼接钢板块焊接收缩实验产生的反向角度一致，钢板块拼接焊时，小钢板块可起到焊接托板的作用。焊接完毕，接口的反向角度抵消了接口的焊接收缩变形，拼接钢板逐步达到水平位置，实现了赛道滑雪基底板面热处理工艺的精准控制，克服了需要专门设备或对母材造成损害等缺陷，解决了高性能钢等强等韧焊接的技术难题。

3 大单元非标部件非原位模块化组装技术

跳台本体结构主要由空间异型大跨度桁架组成，桁架构件榀数较多，按照以往的吊装作业模式，需要进行大量吊装作业。高空作业工作量大，危险系数高，并且构件对接口精度不易控制，不能满足施工工期和施工质量要求。采用自适应多支点均衡的步履式起重机，结合异形全焊接大节段构件的模块化拼装技术，运用大节段构件整体悬拼对接和合龙施工方法，实现了大节段异形部件整体节段的安全、高效、精准安装。解决了因焊接变形离散度大而导致的几何尺寸精度控制难题，减少高空作业次数，提高了高空拼接精度。在满足工期要求的基础上，提高整体施工质量（图3）。

图3 电梯井桁架大单元吊装

由于大跳台的独特设计，其电梯井道也为斜行井道，常见的直梯无法安装。基于斜电梯井格构柱角度为75°，在竖向荷载下的水平变形主要对电梯设备安装产生影响，提出大失高偏心倾斜格构柱模块化分段安装工艺技术，通过设计研发钢柱安装的定位组合装置及钢柱安装的测量装置，实现了斜箱形格构柱水平变形在电梯的容差范围内，保证了斜形电梯安装及运行。同时减小了因水平变形产生附加弯矩，对超高斜箱形格构柱的P–Δ效应，确保柱体的整体稳定，并根据跳台“人字”受力特点，斜行电梯解决了大跳台外形不能安装直梯的问题，按照斜行井道量身定做，既达到了传统电梯运送乘客的功能，又实现了对跳台端部结构的顶托支撑，体现了科技性，满足了观赏性。

采用液压同步卸载技术，通过调整提升器的油压和行程，实现自动控制提升和下降，大幅降低了大型构件提升和下降的安装难度及速度，解决卸载过程中桁架偏心导致的结构水平偏转，达到升降过程的精确同步和精准对位，主体结构合拢口精度误差3mm，轴线偏差2mm，标高误差2mm，克服了多点支承的受力技术难题，提高了桁架结构的整体性，实现了结构整体均匀受力，达到设计理论安装长度，满足结构承载要求。同步分级卸载分布如图4所示

图4 同步分级卸载分布示意