預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力,張拉,核心筒,鋼結(jié)構(gòu)
1工程概況
該工程位于北京市朝陽區(qū)金盞鄉(xiāng)，是全國綠色施工示范工程，建筑面積為36659。鋼結(jié)構(gòu)主要由鋼骨柱，桁架、鋼梁及C型檁條組成，穹頂以下用鋼量約650t，E區(qū)中間為直徑28.800米的混凝土核心筒，筒內(nèi)布置桁架梁，混凝土核心筒外圍有兩排弧形分布的鋼骨柱，分別位于核心筒的東西兩側(cè)，每側(cè)16根，鋼骨柱和核心筒之間由鋼梁連接，鋼梁的布置圍繞核心筒成放射狀，鋼結(jié)構(gòu)共兩層，分別是第三層和第五層，五層以上是鋼結(jié)構(gòu)穹頂(見圖2)。
2預(yù)應(yīng)力概述及施工流水段劃分
該工程預(yù)應(yīng)力總體施工過程為：將上層網(wǎng)殼主體鋼結(jié)構(gòu)全部安裝結(jié)束后，再安裝環(huán)向索、徑向拉索，最后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。在網(wǎng)殼安裝結(jié)束后，腳手架支撐作用下所形成的結(jié)構(gòu)要跟設(shè)計(jì)圖紙相吻合;施加預(yù)應(yīng)力的方法為張拉徑向拉索，并且分三級張拉完成，分別張拉到設(shè)計(jì)初張力的30%、70%、100%，第2級張拉完成后拆除支撐腳手架，最后根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整徑向拉索;張拉控制采用雙控原則：以控制張拉力為主，監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)變形為輔的控制原則。根據(jù)現(xiàn)場情況和平面布置圖將施工安裝點(diǎn)分三處(見圖1工程分區(qū)圖)，五角星表示塔吊位置，三角形表示安排的汽車吊位置，因?yàn)椴糠謽?gòu)件重量過大或者是距離太遠(yuǎn)，超出塔吊起重能力和回轉(zhuǎn)半徑范圍，主要的起重工具以汽車吊為主。本文主要介紹五層以上即E區(qū)穹頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工。
3屋頂花園鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工工藝
3.1施工流程
1搭設(shè)腳手架一階平臺(tái)面→2預(yù)應(yīng)力鋼索及鋼拉索制作→3運(yùn)至現(xiàn)場→4放索(環(huán)索和徑向拉索)→5將索及鋼拉索吊至操作平臺(tái)(撐桿下端)→6搭設(shè)臨時(shí)支撐塔架→7安裝上層鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼→掛索(環(huán)索和徑向鋼拉索)→8拉索分為4批次張拉到到設(shè)計(jì)初張力的30%→9拉索分為4批次張拉到到設(shè)計(jì)初張力的70%→10拆除臨時(shí)支撐塔架→11拉索分為4批次張拉到到設(shè)計(jì)初張力的100%→12根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整索力→13安裝屋面(其中9→12為施工仿真計(jì)算校核，并進(jìn)行全站儀檢測結(jié)構(gòu)變形和檢測鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)力)。主要施工過程見下圖：
3.2施工過程
3.3 腳手架搭設(shè)要求
為滿足結(jié)構(gòu)安裝要求，腳手架及操作平臺(tái)搭設(shè)如下幾個(gè)步驟：
(1)搭設(shè)滿堂腳手架分為兩部分，一階平臺(tái)和二階平臺(tái)(臨時(shí)支撐腳手架)，一階操作平臺(tái)可以為鋼索、鋼拉索、撐桿安裝及預(yù)應(yīng)力張拉提供操作平臺(tái)，二階平臺(tái)為網(wǎng)殼安裝提供操作及支撐平臺(tái);
(2)網(wǎng)殼安裝過程中進(jìn)行臨時(shí)支撐腳手架的搭設(shè)，其主要作用是結(jié)構(gòu)安裝過程中支撐結(jié)構(gòu)自重;
(3)在每根徑向拉索調(diào)節(jié)端即支座位置處搭設(shè)一個(gè)2.5米×1.5米張拉操作平臺(tái)。
3.4 預(yù)應(yīng)力鋼索及鋼拉索的吊裝與放索
(1)針對索盤內(nèi)徑、外徑、高度、重量等參數(shù)提前加工放索盤并運(yùn)到現(xiàn)場;
(2)為了現(xiàn)場施工方便，在索體制作時(shí)，每根索體都單獨(dú)成盤，在加工廠內(nèi)將索體纏繞成盤，到現(xiàn)場后吊裝到事先加工好的放索盤上。
(3)將放有鋼索的放索盤吊至已經(jīng)搭設(shè)好的放索操作平臺(tái)上;
(4)本工程預(yù)應(yīng)力環(huán)向索較長，考慮到現(xiàn)場搭設(shè)滿堂腳手架，所以空間比較小而且放索馬道不是很平整，因此在放索時(shí)將索頭置于平板車，并固定，采用2個(gè)導(dǎo)鏈通過吊裝帶牽引平板車，2～5個(gè)導(dǎo)鏈牽引已放索體，將鋼索慢慢放開置于現(xiàn)有平臺(tái)上，為防止索體在移動(dòng)過程中與腳手板接觸，索頭用布包住，在沿放索方向鋪設(shè)一些滾子，以保證索體不與平臺(tái)接觸，將鋼索通過吊裝帶綁在焊接后的網(wǎng)殼上，同時(shí)將有撐桿的環(huán)向桿下方平臺(tái)拆至下方5m處，最后將鋼索慢慢放置放索馬道上。
(5)徑向拉索安裝過程中，根據(jù)實(shí)際情況拆除防礙其安裝的腳手架，先安裝固定端，再安裝可調(diào)端。
3.5 預(yù)應(yīng)力索張拉工藝
(1)張拉前結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)
根據(jù)環(huán)向索所作標(biāo)記，調(diào)整環(huán)向索和徑向拉索，調(diào)整完成的狀態(tài)為張拉前初始狀態(tài)。
(2)張拉設(shè)備的選用
經(jīng)過仿真計(jì)算，徑向索最大張拉力約30T左右，需要兩臺(tái)23T千斤頂，6根徑向拉索同時(shí)張拉，因此選用12臺(tái)23T千斤頂，即同時(shí)使用6套張拉設(shè)備同時(shí)張拉。
(3)預(yù)應(yīng)力鋼索張拉前標(biāo)定張拉設(shè)備
張拉設(shè)備采用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)專用千斤頂和配套油泵、油壓傳感器、讀數(shù)儀。根據(jù)設(shè)計(jì)和預(yù)應(yīng)力工藝要求的實(shí)際張拉力對油壓傳感器及讀書儀進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定書在張拉資料中給出。
(4)張拉順序
第1和3級張拉順序?yàn)椋? 2 3 4
第2級張拉順序?yàn)椋?4 3 2 1
(5)具體張拉力值見仿真計(jì)算結(jié)果。
(6)張拉時(shí)采取雙控原則：索力控制為主，網(wǎng)殼變形為輔助。
(7)張拉操作要點(diǎn)
1)張拉設(shè)備安裝：由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時(shí)必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼索重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼索在進(jìn)行張拉時(shí)不產(chǎn)生偏心;
2)預(yù)應(yīng)力鋼索張拉：油泵啟動(dòng)供油正常后，開始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到鋼索設(shè)計(jì)拉力時(shí)，超張拉5%左右，然后停止加壓，完成預(yù)應(yīng)力鋼索張拉。張拉時(shí)，要控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于0.5min。
(8)張拉過程
施工前用仿真模擬張拉工況，以此作為指導(dǎo)張拉的依據(jù)。張拉逐級張拉，整個(gè)張拉過程分成3級，分別為30%設(shè)計(jì)張拉力、70%設(shè)計(jì)張拉力、100%設(shè)計(jì)張拉力。
張拉設(shè)備和工具等輔助設(shè)備全部準(zhǔn)備及加工到位運(yùn)至現(xiàn)場。張拉時(shí)，服從統(tǒng)一指揮，按張拉給定的控制技術(shù)參數(shù)進(jìn)行精確控制張拉。
(9)同步張拉控制措施
每圈6根徑向拉索同時(shí)張拉時(shí)，共有12個(gè)千斤頂同時(shí)張拉，因此控制張拉的同步是保證撐竿豎直及結(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)整環(huán)向索連接處的螺母，使螺桿露出的長度相同，即初始張拉位置相同。第二在張拉過程中將每級的張拉力(30%、70%、100%)在張拉過程中再次細(xì)分為3～7小級，在每小級中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完成每小級后，所有千斤頂停止給油，測量索體的伸長值。如果同一索體兩側(cè)的伸長值不同，則在下一級張拉的時(shí)候，伸長值小的一側(cè)首先張拉出這個(gè)差值，然后另一端再給油。如此通過每一個(gè)小級停頓調(diào)整的方法來達(dá)到整體同步的效果。
(10)預(yù)應(yīng)力鋼索張拉測量記錄
對油壓傳感器測得拉力和監(jiān)測豎向位移值記錄下來，以對結(jié)構(gòu)施工期行為進(jìn)行監(jiān)測。
(11)張拉質(zhì)量控制方法和要求
1)張拉時(shí)按標(biāo)定的數(shù)值進(jìn)行張拉，用伸長值和油壓傳感器數(shù)值進(jìn)行校核;
2)認(rèn)真檢查張拉設(shè)備和與張拉設(shè)備相接的鋼索，以保證張拉安全、有效;
3)張拉嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于0.5min;
4)張拉設(shè)備形心應(yīng)與預(yù)應(yīng)力鋼索在同一軸線上;
5)實(shí)測伸長值與計(jì)算伸長值相差超過允許誤差時(shí)，應(yīng)停止張拉，報(bào)告工程師進(jìn)行處理，待查明原因，并采取措施后，再繼續(xù)張拉。
參考文獻(xiàn)
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