大跨空間鋼結構預應力施工技術分析

梅世霞

首鋼水城鋼鐵（集團）賽德建設有限公司 貴州 六盤水 553000

目前，大跨空間預應力鋼結構正得到越來越廣泛的應用，但其不僅形式多種多樣，而且力學特性存在明顯差異，工程施工條件及特點基本無一相同，所以要以結構形式及工程特點為依據，采用合理可行的技術措施。

1 拉索的制作

對于拉索制作，除了要滿足現行規范相關要求，還應采用有效技術措施，符合安裝及張拉施工要求，以確保張拉后的成型質量。

索長的制作需要以張拉過程中的彈性變形及節點位移為依據來確定，并采用調節裝置對誤差及間隙進行調整。施工單位向制作方提供的長度應包含：調節量，表示為Ac；制作索長，表示為Lc；索長張力，表示為Nc；索長溫度，表示為Tc。對于制作索長，一般按照三種方式進行提供，分別為初始狀態、零狀態與無應力狀態。其中，初始狀態即以初始的位形為依據來確定，Nc和初始狀態時的索力相等；對于零狀態，即以零狀態的位形為依據來確定，Nc和等效預張力相等；對于無應力狀態，即以虎克定律為依據來確定索長，將有應力狀態下的索長換算成無應力狀態下的索長，其索長張力此時為零。初始狀態下與零狀態下的索長均屬有應力索長，一般予以優先考慮。如果無法滿足要求，需按照無應力長度一致等基本原則，調整索長及張力[1]。

拉索制作完成后，其長度的允許誤差為：對于鋼絞線、鋼絲束與鋼絲繩索，如果成品長度小于100m，則誤差不能超過20mm，如果成品長度大于100m，則誤差不能超過成品長度的1/5000；對于鋼拉桿，如果桿體長度不超過5m，則允許誤差為±5mm，如果桿體長度在5-10m范圍內，則允許誤差為±10mm，如果桿體長度超過10m，則允許誤差為±15mm。

拉索組裝完成后，開始超張拉試驗。其試驗力為設計荷載120%-140%，也可確定為破斷荷載的45%-60%。完成超張拉以后，錨板的實際回縮量必須控制在5mm以內，索體與錨具間的壓接位置不能產生滑移。

2 拉索的安裝

2.1 基本要求

（1）以結構特征、控制位置、安裝方案為依據，確定合理可行的安裝施工方案。

（2）在進行拉索安裝以前，需要對對鋼構做如下檢查與驗收，確認合格后才能開始安裝：節點質量和焊接與螺栓連接質量；在安裝拉索之后，一般很難進行施工與驗收，需在安裝前進行施工與驗收；針對直線索，安裝前，需對直線度進行檢查，要求不超過1/1000。

（3）如果在安裝拉索以前，和拉索連接的鋼構無法保持穩定，則不可進行安裝。若強行安裝，需要采用合適的支撐結構，形成穩定體系，并且要在松弛的情況下進行安裝，此外還要以節點拉力為依據對承載力進行驗算，對節點位移進行嚴格控制。

（4）所有運輸到現場的拉索都要按照相關規范及標準進行檢查，未經檢查和檢查結果不合格的，一律不得在施工中使用。

（5）在進行拉索安裝時，需要采取有效措施確保彎曲直徑不小于索體直徑20倍，并且在彎曲后，外形不能有太大的變化。

（6）拉索的安裝通常穿插于鋼結構整體安裝施工中，即伴隨安裝流水進行施工。

（7）使用起重機進行安裝施工時，拉索應整體吊裝，拉索的綁扎應達到牢固，防止索體散開；如果拉索要進行展開吊裝，則應采取有效措施防止索體與錨具產生晃動。

（8）針對主動張拉索體，需盡可能的放長調節裝置，以此有效減小牽引力。

2.2 平索安裝

因拉索的抗彎剛度相對較小，所以平索完成展開之后，對其進行提升，是安裝施工的主要難點。此外，在平索安裝過程中，線形為懸鏈線，垂度較大，和張拉成型以后的線形有較大的差異。因垂度較大且調節量有限，所以很難對節點和索頭進行連接，并且索體還會對索頭產生水平方向上的拉力，這也是安裝施工主要難點。對此，在實際工程中，以結構形式為主要依據，分別采用以下安裝工藝：兩端同時牽引、多點整體提升、設置軌道索等，以此在沒有支架與起重機的情況下實現快速其穩定的安裝[2]。

2.3 斜索安裝

對于斜索，它主要具有以下特點：斜索處在鋼構上部，兩端存在很大的高差，上部索頭的位置相對較高，而且屬于典型的直線索。對此，其安裝和平索安裝會有很大的不同。因斜索處在鋼構的上部，無法在地面上先展開再進行安裝，而且在鋼構上也很難直接展開施工，長度與重量均較大的斜索在安裝時會有很大的困難。施工中，以索體結構形式為依據，采用一端牽引工藝與天輪循環工藝，以此在沒有支架等條件下，快速完成安裝施工。

3 拉索的張拉

張拉為拉索施工主要工序，其他所有工序都為張拉服務，并且錨具的形式與節點構造也要滿足拉索張拉具體要求。現圍繞以往工程經驗，提出張拉時必須滿足的要求。

和拉索連接的構造、錨具都應滿足張拉要求。在方案制定的過程中，施工單位應予以核實。如果無法滿足要求，則要由施工單位提出相應的構造措施，并由設計單位、建立單位進行確認。

（1）在張拉開始前，應做好施工分析，確定相應的施工方案，包括張拉方法、張拉順序、張拉長須、張拉力和控制項目，為正式的張拉施工做好準備。

（2）如果拉索需要分批次進行張拉，則要對張拉索力影響進行充分考慮和分析。應在對最終的設計狀態沒有影響的基礎上，采用技術措施減小或避免不利影響，減少張拉的次數，確保成型后索力和設計完全相符[3]。

（3）在進行張拉之前，對索長誤差進行調整，將主動張拉索完全預緊。

（4）在正式進行張拉作業前，需要做好下列各項工作：其一，搭設作業平臺，這一平臺需要和結構相脫離，對結構的張拉變形不能有直接影響；其二，張拉之前結構所處狀態需要和方案要求完全一致，如不一致，則不允許張拉；其三，對有礙張拉變形的所有支撐，都需在張拉之前實現主動脫空，其距離需要確保對張拉變形沒有影響；其四，清除鋼構上重量較大的吊掛物，以免對張拉過程中的結構狀態造成影響；其五，千斤頂與油壓表需要在試驗單位完成標定，同時要配套使用。

（5）所有和張拉有關的工裝和部件承載力都應達到張拉力1.3倍以上。

（6）張拉前，在地面上進行工裝組拼，然后再開始試張拉。通過試張拉，能確定適宜的施工參數，保證施工質量。檢查確認所有部件及機具均合格后，即可開始正式張拉施工。

（7）為有效彌補預應力損失，建議進行超張拉。對于超張拉的比例，需要以調節裝置為依據來確定。當拉索長度大于60m時，可不進行超張拉，當拉索長度小于60m時，需以調節裝置為依據確定比例，拉索較長時取低值，拉索較短時取高值；當調節裝置采用旋緊套筒時，需進行3%-5%的超張拉。當調節裝置采用旋緊螺桿時，需進行1%-3%的超張拉。當調節裝置采用旋緊螺母時，可不進行超張拉。

（8）如果千斤頂與油泵有很大的高差，油壓表需要進行調整，彌補由于高差造成的差異，也可在進油口處設置油壓表。

（9）若施工時的風力超過5級，或在雨雪天氣下，環境溫度超過50℃或在-5℃以下，則不允許進行張拉施工，否則將產生安全隱患。

（10）以標定記錄為依據，將張拉力換算成控制油壓表的數值，按照這一數值進行拉索的張拉施工。

（11）在張拉的同時對調節裝置進行旋緊，確保張拉時拉索和節點始終保持可靠連接，防止因張拉工裝或機具設備失常導致安全事故。

（12）張拉必須按照方案進行，如果需要對方案進行變更，則要得到所有相關單位的合適與確認。

（13）在張拉過程中，需對結構發生的變形進行同步監控，以相關控制項目為依據，監督并嚴格控制整個張拉過程[4]。

（14）單次張拉完成后，實際索力和理論張拉力之間的誤差要控制在5%以內；在結構張拉成型以后，實際索力和理論索力之間的誤差應控制在10%以內，同時變形量誤差要控制在15%以內。

4 結束語

綜上所述，拉索施工需要在結構形式分析與施工中，明確結構的主要特點、施工狀態與相關施工參數，同時從最初的分析制作，到張拉施工，達到協調一致，將張拉作為核心，對節點構造和索頭形式進行分析和制作。