曹瑞芳

【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

Gymnasium span prestressed cable tensioning technology

Cao Rui-fang

（Fifth Construction Company of Shanxi Province Taiyuan Shanxi 030013）

【Abstract】In this paper， project examples， detailing the project span prestressed cable tensioning technology construction technology， construction technology and quality control point operation.

【Key words】Span；Prestressed；Tensioned too；Quality control

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?？刂茝埨接袃蓚€(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。

（5）分級(jí)張拉：

單次同步張拉過(guò)程分五級(jí)：0%->25%->50%->70%->90%->100%。

（6）施工張拉力：

根據(jù)總體施工方案和張拉順序，通過(guò)張拉全過(guò)程分析，確定每根拉索的施工張拉力，確保張拉完畢后所有索力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（7）拉索超張拉。

在理論施工張拉力的基礎(chǔ)上，超張拉5%。

3.2.5.3 拉索張拉控制原則。

實(shí)行力和形的雙控，其中以力的控制為主。

力的控制項(xiàng)目主要為索力，形的控制項(xiàng)目主要為跨中豎向位移。

3.2.5.4 拉索張拉完畢后，拆除網(wǎng)殼的支撐架。

3.2.5.5 張弦桁架安裝完成后，拉索的張拉端應(yīng)保持為可調(diào)節(jié)的狀態(tài)，以便在需要的時(shí)候?qū)鞯睦M(jìn)行調(diào)整。

3.2.6 注意事項(xiàng)。

（1）為保證張拉力施加的準(zhǔn)確性，千斤頂須進(jìn)行標(biāo)定。每個(gè)張拉點(diǎn)的雙千斤頂及其油壓表須配套標(biāo)定。

（2）標(biāo)定數(shù)據(jù)的有效期在6個(gè)月以內(nèi)。嚴(yán)格按照標(biāo)定記錄，計(jì)算與拉索張拉力一致的油壓表讀數(shù)，并依此讀數(shù)控制千斤頂實(shí)際張拉力。油壓表采用精密壓力表。

（3）千斤頂張拉過(guò)程中，油壓應(yīng)緩慢、平穩(wěn)，并且邊張拉邊旋轉(zhuǎn)連接螺桿或套筒。

（4）張拉過(guò)程中，每個(gè)張拉點(diǎn)由一至兩名工人看管，每臺(tái)油泵均由一名工人負(fù)責(zé)，并由一名技術(shù)人員統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)管理。

（5）拉索張拉過(guò)程中應(yīng)停止對(duì)張拉結(jié)構(gòu)進(jìn)行其它項(xiàng)目的施工。

（6）拉索張拉過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即暫停，查明原因，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

4. 質(zhì)量控制

4.1 分項(xiàng)工程檢驗(yàn)。

4.1.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線外觀檢查：表面不得帶有油污；不得有銹蝕，允許 有輕微的浮銹；不得有裂紋、毛刺和其它損傷；開(kāi)卷后的鋼 絞線應(yīng)自然伸直，Ⅱ級(jí)松弛鋼絲在弦長(zhǎng) 1m 時(shí)其弦與弧的最 大自然矢高在不大于25 mm。

4.1.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線抽樣復(fù)試：每60t 為一檢驗(yàn)批，從中任意抽取3 盤(pán)， 每盤(pán)中抽取一根試件，本工程鋼絞線用量較少，隨機(jī)抽取 3 根（每根長(zhǎng)度0.9m）復(fù)試檢驗(yàn)屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。

5. 結(jié)束語(yǔ)

山西體育中心體育館作為山西省目前綜合性體育設(shè)施，采用弦支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)使單位工程面積用鋼量大大下降，它的建成和使用為我們施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也為同類(lèi)型的工程建設(shè)提供了一個(gè)較為成功的典范。

參考文獻(xiàn)

[1] 《施工手冊(cè)》（中國(guó)建筑工業(yè)出版社 第四版）.

[2] 《無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ92-2004中國(guó)建筑工業(yè)出版社）.