補償張拉和吊運蝶閥對已加固廠房的影響

何國偉，王洪洋，李 平，宋麗麗

（1.中水東北勘測設計研究有限責任公司科學研究院，吉林長春130061；2.遼寧碧海環境保護工程監理有限公司，遼寧 沈陽110031；3.中國水利水電建設工程咨詢西北公司，陜西西安710075）

1 工程概況

豐滿發電廠一期廠房7，8號機屋面兩榀鋼架下弦桿發生斷裂破壞，對電廠的正常運行帶來嚴重影響，故于2009年1月中旬對7，8號機及左右的四榀鋼架采取錨索應急加固處理，以此來控制受損的鋼架可能產生的擴大破壞或整體結構失穩。應急加固施工于2009年1月28日結束。

經過一段時間的運行監測，通過對各項觀測數據的整理分析，加固后的廠房結構處于穩定狀態；根據觀測數據的變化情況，張拉錨索發生較小松弛量，同時為了保證廠房7號機組進水蝶閥吊運安裝工作順利進行，于2009年3月1日對此前張拉的錨索進行了補償張拉，對錨索之前產生的松弛量給予了一定程度的約束，為蝶閥吊運提供了前提保障；在補償張拉及吊運蝶閥期間各監測項目均取得了多組有效數據，特別對重點時段進行了觀測數據采集，為指導下一步加固施工和進一步分析其穩定狀況提供了充分的依據和詳實的基礎資料。

2 監測項目及目的

為保證重達94.5t的7號機組進水蝶閥吊運安裝工程順利進行，決定對重點部位的已張拉錨索進行補償張拉。除了保持原有的監測項目內容外，在錨索補償張拉前在2，3號兩榀鋼梁的中部各安裝4支鋼索計，用于計算和控制錨索張拉的實際噸位，保證廠房結構安全。針對錨索張拉噸位控制以及吊運蝶閥過程中的數據變化，及時掌控廠房結構的安全狀態。所有各項監測項目觀測結果相互印證，能正確地、有效地了解分析廠房在大負荷狀態下的變化情況。具體監測項目如下：

a）廠房邊墻收斂變形觀測。監測鋼架錨索在張緊過程中的廠房邊墻和小立柱變形情況，控制錨索的張緊力。

b）廠房邊墻傾斜觀測。監測鋼架錨索在張緊過程中的廠房邊墻和立柱的傾斜情況，以此判斷廠房結構的安全狀態。

c）鋼屋架應力應變觀測。監測鋼屋架在錨索張緊施工過程中的應力應變狀態，控制錨索的張拉力。

d）錨索應變觀測。在錨索張緊施工過程中，根據錨索上的鋼索計的測值變化情況來判斷錨索的松弛量。

e）宏觀調查。在施工區域的廠房上下游邊墻，立柱、鋼屋架等進行人工巡視和宏觀調查，調查墻體、立柱表面施工前后有無新的裂縫，鋼架有無變形，施工時有無聲響等異常現象，以補充觀測儀器的不足和避免施工過程中發生意外。

3 監測工作內容及布置

3.1 工作內容

根據前段時間觀測結果，結合現場實際情況，本次安全監測為控制錨索補償張拉噸位及觀測、控制蝶閥吊運對已加固廠房鋼梁結構造成的影響。監測項目包括廠房上下游邊墻的收斂變形觀測、錨索受力應變觀測、鋼屋架桿件的應力應變觀測、廠房上下游墻體及立柱的傾斜度觀測。除了錨索受力應變觀測外，其余各項監測均為原有觀測項目。

3.2 監測項目布置

針對7號機組進水蝶閥吊運安裝工作，重點監測錨索張拉過程中及蝶閥吊運期間各項觀測數值的變化情況。

觀測儀器與此前基本相同，區別之處是在2，3號兩榀鋼梁部位的2束錨索上布置了8支鋼索計，安裝在錨索的中部。測點具體布置如下：

1）廠房邊墻收斂變形觀測。在1～4號鋼屋架每排小立柱附近，安裝收斂變形觀測測線（已有），以監測錨索張緊過程中廠房上下游邊墻和立柱的變形情況，共布置4條收斂測線。

2）廠房邊墻傾斜觀測。在1～4號鋼屋架所在的廠房邊墻，安裝傾斜儀（已有），觀測廠房邊墻的傾斜情況，共安裝10支傾斜儀，上下游邊墻各安裝5支。

3）鋼屋架拉壓桿件的應變觀測。在1～4號鋼屋架桿件上粘貼電阻應變片（已有），觀測桿件應力應變狀態，每榀鋼屋架粘貼10點應變片，共計粘貼40點應變片。

4）鋼索應變觀測。在2，3號榀鋼梁左右錨索上各安裝4支鋼索計，共計8支。

4 監測工作

觀測工作分為錨索補償張拉安全監控觀測和蝶閥吊運期間安全監控觀測兩部分內容。因2，3號兩榀鋼梁為受損梁，1，4號兩榀梁的廠外吊籃位置較高，給施工帶來一定的危險，經廠方同意，只對2，3號兩榀鋼梁部位的錨索進行補償張拉。本次錨索補償張拉的施工順序與之前張拉施工順序相同，每束錨索采用對稱張拉。

1）補償張拉安全監控觀測。在每榀鋼屋架錨索補償張拉前進行初始讀數觀測，并做好記錄，在補償張拉過程中跟蹤觀測，做好觀測記錄，各項觀測結果相互校核，以此來確定鋼屋架、上下游邊墻和立柱的穩定情況，待達到補償張拉噸位鎖住后方可停止觀測。

2）蝶閥吊運期間監控觀測。在蝶閥吊運前開始進行初始讀數觀測，并做好觀測記錄；在吊運期間陸續進行觀測采集，對重點部位、重點時段分別進行頻繁采集觀測。

5 監測成果分析

5.1 加固錨索補償張拉前后對廠房穩定的影響

第二榀鋼屋架錨索單根鋼絞線補償張拉鎖定后，補償后鎖定張力為24.1kN，各鋼絞線處在張緊狀態后，2束錨索總張拉力為192.8kN，鋼絞線伸長量為2.2～3.5cm。此時，廠房上下游邊墻最終相對位移量為2.81mm（向內變形），兩側邊墻平均向廠房內變形1.4mm。廠房邊墻向廠房內最大傾斜增量為0.0071°，發生在上游邊墻第二榀鋼梁處。在整個補償張拉過程中，該梁發生的應變增量為：2號測點 289με，7號測點 263με，8號測點183με，10號測點 236με，見圖 1。因為是補償張拉，且鋼梁受損部位均已進行焊接補強，故整體應變增量不大，應變變化具有較好的規律性，應變增量多表現為壓應變，其最大應變發生在2號測點下弦桿處，應變增量為289με，若鋼屋架鋼材的彈性模量按190GPa計，產生的最大壓應力增量為54.9MPa（見圖 1）。

第三榀鋼屋架錨索單根鋼絞線補償張拉鎖定后，補償后鎖定張力與2號榀鋼屋架相同，均為24.1kN，各鋼絞線處在張緊狀態后，2束錨索總張拉力為192.8kN，鋼絞線伸長量為1.4～3.5cm。此時，廠房上下游邊墻最終相對位移量為2.87mm（向內變形），兩側邊墻平均向廠房內變形1.44mm。廠房邊墻向廠房內最大傾斜增量為0.0071°，發生在上游邊墻3號鋼梁處。在整個補償張拉過程中，該梁發生的應變增量為：1號測點147με，6號測點 122με，7號測點 123με，其余幾個測點的應變增量較小，見圖2。因為是補償張拉，且鋼梁受損部位均已進行焊接補強，故整體應變增量不大，應變變化具有較好的規律性，應變增量多表現為壓應變，其最大應變發生在1號測點下弦桿處，應變增量為147με，若鋼屋架鋼材的彈性模量按190GPa計，產生的最大壓應力增量為27.9MPa。

第一，四榀鋼屋架因不具備施工條件，故無法進行補償張拉，由于2，3號榀鋼屋架的錨索補償張拉時監控到的各項觀測數值增量均較小，在補償張拉過程對1，4號鋼屋架的影響則很小，基本處于平穩狀態。

5.2 蝶閥吊運前后對廠房穩定的影響

在7號機組進水蝶閥吊運過程中，廠房上下游邊墻最終相對位移量變化較小，最大變化量為0.15mm（向內變形），兩側邊墻平均向廠房內變形0.07mm。鋼索計最大應變變化量為125με，對應鋼絞線伸長變化量為2.9mm。廠房邊墻向廠房內最大傾斜增量為0.0226°，發生在上游邊墻3號鋼梁處。在蝶閥吊運過程前后，應變變化在3號鋼屋架重點部位進行在線采集，該梁應變變化具有較好的規律性（見圖3，4），最大應變發生在蝶閥吊運過程中2號測點處，應變增量為329με，若鋼屋架鋼材的彈性模量按190GPa計，產生的最大壓應力增量為62.5MPa。

6 結語

1）針對錨索補償張拉及7號機組進水蝶閥吊運所進行的安全監測，通過對各監控項數據的分析，從而了解并掌握了補償張拉及蝶閥吊運前后對現廠房結構的影響，為廠房改造及橋機正常運行提供了寶貴的參考資料。

2）在錨索補償張拉鎖定后，第二榀梁總張緊力為192.8kN，廠房上下游邊墻產生的相對變形為2.81mm，傾斜度增量0.0071°；第三榀梁總張力192.8kN，邊墻變形值2.87mm，傾斜0.0071°。從觀測數據看，由于該兩榀鋼梁受損部位均進行過加固處理，故變形觀測值均不是很大，廠房上下游邊墻變形處在彈性范圍內。

3）從蝶閥吊運監控結果看，在吊運前后，選擇3號鋼屋架為重點監測對象，在蝶閥吊運過程中最大應變增量為329με，且應變變化具有較好的規律性，停止吊運后變形發生恢復。若鋼屋架鋼材的彈性模量按190GPa計，產生的最大壓應力增量為62.5MPa。

4）從整個監控情況看，錨索補償張拉及蝶閥吊運整個過程前后，廠房邊墻、立柱、屋架處于安全狀態。