高釩索在預應力鋼結構中的施工應用

侯佩

摘 要：隨著大型建筑逐漸增多，藝術性和結構性建筑成為未來發(fā)展的主流。而為了能夠支撐起整個建筑體，保持受力平衡，利用高釩索、支撐桿組成預應力體系，將建筑體結構完美展現(xiàn)出來，是現(xiàn)代建筑鋼結構的趨勢。文章通過介紹武漢市軌道交通8號線宏圖大道站下沉廣場上蓋預應力弦支單層網(wǎng)殼高釩索的施工來闡述高釩索在預應力鋼結構體系中的重要性。

關鍵詞：高釩索；張拉過程；馬鞍形網(wǎng)殼；預應力

中圖分類號：TU391 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）07-0149-02

Abstract： With the increasing of large buildings， artistic and structural architecture will become the mainstream of the future development. In order to support the whole building and maintain the force balance， the use of high vanadium cable and support rod to form a prestressed system to display the structure of the building perfectly is the trend of modern building steel structure. This paper describes the importance of high vanadium cable in prestressed steel structure system by introducing the construction of high vanadium cable for prestressed chord support single layer latticed shell on the subsidence square of Hongtu Avenue Station on Line 8 of Wuhan Rail Transit.

Keywords： high vanadium cable； tensioning process； saddle reticulated shell； prestress

引言

高釩索是建筑結構中預應力的重要受力構件，因為其具備較好的防腐效果、較強的防火性能以及優(yōu)越的摩擦性，此外，高釩索的規(guī)格也會隨著建筑規(guī)模而不斷變化，這是高釩索在建筑結構中良好表現(xiàn)的重要例證。武漢市軌道交通8號線宏圖大道站下沉廣場上蓋結構預應力鋼結構體系為弦支單層網(wǎng)殼，由中鐵四局機電設備安裝有限公司施工。其采用的就是高釩索作為預應力拉索進行張拉。

1 高釩索的簡述

高釩索是我國新型的拉索產(chǎn)品，其索體由多層鋼絲旋鈕而成，而錨具則是由高強度壓制固結，是索體專用錨具。其中，索體中鋼絲的表面含有金屬元素鋅、鋁以及稀土合金，具有較強的預應力和防腐、防摩擦、防火等效果。在建筑施工中，較強的建筑性能成為諸多建筑設計師追捧的對象。

2 我國高釩索生產(chǎn)現(xiàn)狀

高釩索是鋼構建筑中重要的組成部分，但我國鋼構起步較晚，高釩索的生產(chǎn)技術較為落后，只能生產(chǎn)小規(guī)格的鋼索產(chǎn)品。而國外，在高釩索的生產(chǎn)上已經(jīng)形成完整的體系，并建立了行業(yè)標準。如何改變我國高釩索行業(yè)現(xiàn)狀，成為建筑建材業(yè)發(fā)展的重點。而高釩索的研制工作較為繁瑣，且國內沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，所生產(chǎn)出直徑<100mm的高釩索不能應用于>100mm的生產(chǎn)，受到極大的局限性。為此，企業(yè)組建技術攻堅部，對核心技術進行研發(fā)。依照企業(yè)內部的生產(chǎn)設備，并參照國外的制索標準，多次進行修正完善，以此創(chuàng)作出優(yōu)質的高規(guī)格的巨力索產(chǎn)品，豐富了我國高釩索產(chǎn)品

的類目。

3 高釩索在建筑鋼結構中的應用

高釩索具有防腐、高強度等優(yōu)勢，被廣泛應用于建筑結構中，并且所表現(xiàn)出來的綜合性能和建筑效果得到設計師以及建筑行業(yè)的喜愛，其中圍繞高釩索展開的建筑主體包括青島的北客站、伊拉克的體育場、盤錦的體育中心以及本文中要敘述的武漢市軌道交通8號線宏圖大道站下沉廣場上蓋預應力鋼結構弦支單層網(wǎng)殼等等，不同的建筑結構所表現(xiàn)出來的建筑特點也不同。而在我國，最大規(guī)格的高釩索應用建筑群為浙江樂清的體育中心，其主體結構完美，與設計理念相符，展示出出色的建筑表現(xiàn)力。

4 高釩索在弦支單層網(wǎng)殼中張拉施工

武漢市軌道交通8號線宏圖大道站下沉廣場上蓋預應力鋼結構弦支單層網(wǎng)殼像一個馬鞍形，其主體結構由鋼箱梁、鋼支撐、索體等組成，靠柔性預應力來維持建筑體的拱型。索體由吊索、支撐桿、橫向索、徑向索等部分組成，在這些構件中，所有索具均是高強度高規(guī)格的高釩索，每一種規(guī)格保持在直徑為125mm、100mm，其中還有常規(guī)型的直徑為38mm和32mm。整個弦支單層網(wǎng)殼具體張拉施工順序如下：（1）安裝主體鋼結構直至就位；將鋼結構支撐于胎架上。（2）安裝拉索就位并初步預緊；將TB1、TB2及高強鋼拉桿D30預緊。（3）將高強鋼拉桿D30分三級，循環(huán)張拉到位，第一次張拉力15kN，第二次張拉力30kN，第三次張拉力50kN。（4）將下弦索TB1、TB2張拉分三級張拉至設計索力：第一級：TB1張拉至15kN；TB2張拉至36kN；第二級：TB1張拉至25kN；TB2張拉至60kN；第三級：TB1張拉至50kN，TB2張拉至120kN。

此工程所用高釩索由專門生產(chǎn)廠家按照設計要求和《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》（GB/T18365-2001）、《建筑纜索用鋼絲》（CJ3077-1998）標準對拉索的總體要求進行制作。拉索制成成品后成盤包裝，運輸至施工現(xiàn)場。在拉索的運輸和裝卸過程中，應注意防止碰傷錨頭和聚乙烯保護層。endprint

4.1 張拉前的準備工作

單層網(wǎng)殼拼裝完畢，即可進行相應的預應力拉索的安裝和張拉施工。預應力拉索安裝前需要進行以下工作：

（1）張拉工裝設計和制作。張拉前，需要根據(jù)工程情況設計和制作張拉工裝。（2）設備標定。張拉設備標定：張拉前，張拉設備在有資質試驗單位的試驗機上進行標定。油泵的油壓表全部選用精度為0.4級的精密壓力表，千斤頂與油壓表配套校驗，并作主被動標定。標定日期不能超過6個月，根據(jù)標定資料上的張拉油表上的讀數(shù)與實際張拉力的關系，換算出需要張拉的儀表讀數(shù)，并將此讀數(shù)對工人詳細交底，以保證張拉力的準確性。（3）結構空間位移校核。測定各個位移控制點的位置：位移控制點的位置對于索體能否張拉到預定張拉力有著重要的影響，因此，在張拉前需要用全站儀對空間位移進行校核，核查無誤后，方可進行張拉。

4.2 拉索安裝及張拉

拉索施工主要劃分為3個施工階段：放索階段，安裝階段，張拉階段。

（1）放索階段。用吊車將成卷的拉索整體運至待安裝位置的鋼結構一側，并置于斜拉索生產(chǎn)廠家提供的開盤裝置上，將錨杯的包裝局部拆除，取下螺母待用，將索頭錨杯處的絲扣用橡膠墊包裹固定，拆下錨杯的端頭蓋板，將牽引頭與錨杯連接好，一邊用吊車將索頭拉出，一邊放盤。拉索全部打開后，將固定端用銷軸安裝就位。在這過程中，需要注意以下幾點：a.拆除錨杯的局部包裝后，檢查錨具鍍層和絲扣是否有損傷，旋合是否順滑。取下的螺母和錨杯的絲扣必須做好保護措施，避免損壞。b.拉索索體部分的出廠包裝在整個安裝過程中不拆除；安裝和張拉過程中，倒鏈和工裝等與鋼索接觸時避免直接接觸，接觸點進行包裹后再安裝工具。c.用吊車拉出索頭時，必須保證索頭和索體連接位置無扭轉，避免連接處損傷。d.拆下的螺母、端頭蓋板及固定螺栓必須保管好，以防丟失。（2）安裝施工。馬鞍形單層網(wǎng)殼在安裝過程中時，將拉索的叉耳式索頭安裝在相應的鋼桁架中段處的耳板上，索體及張拉端索頭用吊裝帶固定在桁架梁上。待鋼桁架整體提升到位，所有張拉端節(jié)點焊接完成后，開始對張拉端索頭進行牽引就位。步驟如下：a.解開張拉端錨頭，將連接頭與索頭螺桿相連，將索頭螺母和張拉撐腳安放在張拉相應位置，并將鋼絲繩依次穿過張拉撐腳、螺母和鋼結構上的孔道與連接頭相連，并調試好卷揚機，準備開始牽引。b.開動卷揚機，牽引索頭穿過孔。c.當索頭露出孔道時，將索頭螺母與螺桿旋合，直至螺母螺紋完全旋到螺桿

上，拆除連接頭和鋼絲繩。在這過程中，需要注意索頭拉桿穿過孔道時，應隨時觀察索頭在孔道內的居中情況，若發(fā)生索頭偏移，應及時調整，避免索頭絲扣損壞。（3）張拉施工。按從長跨到短跨的方向逐榀張拉，拉索采用單榀四根索同時張拉的方式，具體張拉方法如下：依次安裝工裝拉桿、千斤頂、工裝螺母，開動油泵開始張拉，并不斷將索頭螺母擰緊，同時對張拉力和伸長值進行觀測和記錄，如有異常情

況，立即停止張拉，查明原因后可繼續(xù)進行張拉。

當張拉力達到設計預定的力值時，停止張拉，將索頭螺母擰緊，然后千斤頂回油，將工裝螺母、千斤頂、工裝拉桿和張拉撐腳拆除，轉移到下一處繼續(xù)張拉。

在這過程中，需要注意以下兩點：a.張拉控制以控制張拉力為主，位移為輔。b.張拉時，服從統(tǒng)一指揮，按張拉給定的控制技術參數(shù)進行精確控制張拉。

安裝完成后，所有高釩索形成一個龐大的支撐體系，縱橫向索通過剛性的網(wǎng)殼后將錨固定于鋼結構上，然后再由吊索和撐桿形成龐大的寫拉網(wǎng)，以保持整個建筑體系的平穩(wěn)[5]。

5 結束語

高釩索的應用成功為我國打開了建筑行業(yè)新大門，特別是高規(guī)格的高釩索產(chǎn)品，更是將我國的建筑事業(yè)推向新高潮。在建筑行業(yè)，高釩索具備耐腐蝕、高強度、高韌性、摩擦系數(shù)強等優(yōu)勢，被廣泛應用于工藝性強的建筑設施中，常見于體育場、游泳館等設施，是我國龐大建筑體系中重要的一環(huán)。在以往，我國常應用小規(guī)格的高釩索，而類似于直徑超過100mm的高規(guī)格的高釩索處于行業(yè)空白狀態(tài)。如今，高規(guī)格大直徑高釩索的應用成功意味著我國建筑行業(yè)向前邁了一大步，以后將有越來越多的預應力鋼結構的出現(xiàn)，這也是現(xiàn)代建筑鋼結構的主流趨勢，并將極大地推動了我國建筑業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王志永，劉毅.大規(guī)格高強度鋼絞線拉索及吊桿用Galfan合金鍍層鋼絲的生產(chǎn)[J].金屬制品，2014（2）：24-27.

[2]張海良，何旭初，顧慶華，等.高應力幅高強度高耐腐蝕超大規(guī)格平行鋼絲拉索制造技術[J].金屬制品，2014（6）：18-22.

[3]孫海燕，范永哲，馬瑞娜，等.鋼絲熱浸鍍純Zn與單鍍Galfan合金的對比[J].腐蝕科學與防護技術，2008（1）：41-43.

[4]鐘聲，曹占義.熱鍍鋅鋁稀土合金層的組織與性能研究[J].長春大學學報，2006（2）：36-38.

[5]葉覺明.鋅（鋁）防護層與橋梁鋼結構的防護[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2010（10）：62-65.endprint