體育館大跨度預(yù)應(yīng)力索張拉技術(shù)

【摘要】本文通過(guò)工程實(shí)例，詳細(xì)介紹該工程大跨度預(yù)應(yīng)力索張拉技術(shù)施工工藝、施工技術(shù)操作及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】大跨度；預(yù)應(yīng)力；張拉過(guò)；質(zhì)量控制

1. 工程概況

山西體育中心甘情愿體育館工程，上部為一整體鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，支承于下部獨(dú)立混凝土單元上，縱向長(zhǎng)度約170m，橫向長(zhǎng)約110m，最大跨度約90m。采用多重弦支網(wǎng)殼+空腹桁架+魚(yú)腹式桁架結(jié)構(gòu)體系，最高點(diǎn)高度為30m，建筑功主要為賽時(shí)滿足全國(guó)性大學(xué)生單項(xiàng)比賽。

2. 預(yù)應(yīng)力索的特點(diǎn)、難點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1深化設(shè)計(jì)施工一體化。

（1）現(xiàn)場(chǎng)的情況瞬息萬(wàn)變，出現(xiàn)意料之外的情況時(shí)項(xiàng)目部應(yīng)能及時(shí)分析出原因，必要時(shí)施工方法應(yīng)作必要的調(diào)整。緊張的工期要求預(yù)應(yīng)力單位能夠及時(shí)提供與預(yù)應(yīng)力有關(guān)的構(gòu)造處理措施。

（2）為精確掌握張拉成形前大垂度拉索的施工狀態(tài)，并便于在索段內(nèi)施加外載，提出了“索段折線模型的折線數(shù)估計(jì)公式和初始幾何迭代算法”，以索的基本平衡微分方程和平衡條件為基礎(chǔ)，提出了滿足既定計(jì)算精度的折線數(shù)估計(jì)公式，并根據(jù)不同已知條件確定初始平衡態(tài)下內(nèi)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)值迭代公式和方法，實(shí)現(xiàn)了在既定精度要求下索線重和初始預(yù)張力在折線初始幾何上滿足初始平衡態(tài)。為了保證構(gòu)件的順利組裝和張拉，必須針對(duì)實(shí)際工程的特點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和張拉工藝的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)的形狀與預(yù)應(yīng)力分布相匹配。

2.2制索、拉索安裝和預(yù)應(yīng)力鋼索張拉精度要求高。從施工技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算及工廠加工過(guò)程控制索的精度，在施工過(guò)程中通過(guò)相關(guān)的技術(shù)手段彌補(bǔ)在制索過(guò)程中無(wú)法達(dá)到的精度或產(chǎn)生的誤差。

3. 預(yù)應(yīng)力拉索施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1施工流程（見(jiàn)圖1）。

放索就位提索張拉牽引索張拉索

3.2操作要點(diǎn)。

3.2.1放索。采用轉(zhuǎn)盤(pán)放索，設(shè)計(jì)加工專(zhuān)門(mén)的支架，在索盤(pán)軸孔內(nèi)穿上圓軸，徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)索盤(pán)將索放出。索盤(pán)置于張拉桁架的一端，由一端向另一端牽引。在放索過(guò)程中，因索盤(pán)自身的彈性和牽引產(chǎn)生的偏心力，索盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生加速，導(dǎo)致散盤(pán)，易危及操作人員安全，因此對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)應(yīng)設(shè)置剎車(chē)裝置。索每延米重約40.8Kg，采用5t卷?yè)P(yáng)機(jī)在索拱的安裝胎架另一端進(jìn)行牽引。為防止索體在移動(dòng)過(guò)程中與地面接觸，損壞拉索防護(hù)層或損傷索股，采用移動(dòng)平車(chē)法，將索逐漸放開(kāi)，移運(yùn)至胎架內(nèi)，移運(yùn)小車(chē)的間距為3m左右，每臺(tái)平車(chē)承受約257.7Kg，并使索基本保持直線狀移運(yùn)，平躺在已拼裝成型的三角型桁架下。

3.2.2就位。88m跨張拉桁架的拉索長(zhǎng)而重，鋼桁架的安裝方法確定為地面拼裝分段吊裝，拉索的形狀呈折線狀，根據(jù)這一特點(diǎn)，在拉索牽引到位后，在鋼桁架兩端及中間設(shè)置吊點(diǎn)，采用手拉葫蘆進(jìn)行索的提升，將拉索吊拉到位后，將索體與索夾連接。

3.2.3提索。在搭設(shè)塔支架時(shí)，塔支架應(yīng)沿柱軸線兩邊對(duì)稱(chēng)位置，以方便放索和吊裝。

3.2.4張拉牽引索。調(diào)節(jié)張拉端錨具調(diào)節(jié)裝置，將鋼索盡量放長(zhǎng)，以便于錨具與支座節(jié)點(diǎn)板相連。在牽引千斤頂安裝就位后，即可實(shí)施張拉。在鋼索兩端開(kāi)動(dòng)油泵，基本同步張拉牽引索，將拉索提升。在提升過(guò)程中，以跨度中間的索夾位置為控制目標(biāo)，在提升索體并接近各撐桿下端時(shí)，將一端的索頭就位。開(kāi)動(dòng)桁架另一端的油泵，從索頭一端向另一端逐個(gè)將索體卡入索夾。

3.2.5預(yù)應(yīng)力張拉索。

3.2.5.1施工張拉力。 考慮到錨固預(yù)應(yīng)力損失，在理論施工張拉力的基礎(chǔ)上，超張拉至105%。

3.2.5.2張拉原則和程序。

（1）分兩階段張拉：第一階段先張拉主索（索1、索2、索3）；待第一階段張拉完畢后，第二階段張拉次索（索4、索5、索6）。

（2）每階段的張拉順序：從兩側(cè)向中間榀對(duì)稱(chēng)張拉，每次對(duì)稱(chēng)張拉兩榀。

（3）單榀拉索兩端張拉：張拉點(diǎn)設(shè)在索端。每榀有兩個(gè)張拉點(diǎn)。

（4）單次同步張拉的張拉點(diǎn)：

A.每次張拉時(shí)，對(duì)稱(chēng)張拉兩榀，每榀兩端同步張拉，因此在第一階段每次同步張拉的張拉點(diǎn)有4個(gè)，在第二階段每次同步張拉的張拉點(diǎn)有4個(gè)。

B.為了保證單榀桁架下拉索張拉同步，要求張拉時(shí)兩臺(tái)油泵統(tǒng)一指揮，嚴(yán)格按照張拉控制原則中5級(jí)分步張拉，兩臺(tái)油泵步伐一致。共有4個(gè)千斤頂同時(shí)張拉，因此控制張拉的同步是保證結(jié)構(gòu)受力均勻的重要措施。控制張拉同步有兩個(gè)步驟。首先在張拉前調(diào)整索體錨杯露出螺母的長(zhǎng)度，使露出的長(zhǎng)度相同，即初始張拉位置相同。第二在張拉過(guò)程中將每級(jí)的張拉力在張拉過(guò)程中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完成每小級(jí)后，所有千斤頂停止給油，測(cè)量索體的伸長(zhǎng)值。如果同一索體兩側(cè)的伸長(zhǎng)值不同，則在下一級(jí)張拉的時(shí)候，伸長(zhǎng)值小的一側(cè)首先張拉出這個(gè)差值，然后另一端再給油。如此通過(guò)每一個(gè)小級(jí)停頓調(diào)整的方法來(lái)達(dá)到整體同步的效果。