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1、预应力鞍形索网屋盖工程施工工艺研究更新时间 2006-8-23 21:23:11 打印此文 点击数 578摘要 介绍泰州师范学校体育馆菱形平面鞍形索网屋盖结构施工工艺，包括锚夹具设计、边梁立模放线、索孔预埋钢管制作及安装、箱形边梁混凝土浇筑、钢索制作及安装、索网张拉以及屋面施工工艺等。关键词 体育馆 鞍形索网 屋盖 预应力 钢绞线 悬索结构泰州师范学校体育馆位于江苏省泰州市师范学校校园内，建成后将作为该校的一个标志性建筑。该工程屋盖采用双曲抛物面鞍形索网结构形式，平面形状为近似菱形，对角尺寸为 696m67 2m，平面面积约为 34595m2。索网悬挂在 4 根直线形箱形边梁上，梁截面为 14
2、00mm1800mm，混凝土为 C50。索网共设计有承重索(主索)40 束，每束为 2øj1524 钢绞线；稳定索(副索)4l 束，每束为 1øjl 524 钢绞线。索网网格水平投影尺寸为16m16m，中央主索的矢度和中央副索的拱度均为 6m(见图 1)。1 施工工艺流程 本工程索网结构施工工艺流程为：边梁立模标索网孔位绑扎钢筋安装钢管焊接灌浆管和泌水管搭满堂脚手架钢索锚具安装钢索下料 钢管制作浇筑边梁混凝土混凝土养护索网张拉孔道灌浆端头封裹。2 锚具及夹具设计21 锚具及其配件设计本工程选用的钢索为个 1524 低松弛镀锌钢绞线，由于索与索之间的相互影响，在张拉的
3、最后阶段需对钢索的内力进行微调，所以自行设计了一套非标准带微调的夹片锚具。主索使用双孔夹片锚具，副索使用单孔夹片锚具。夹片锚锚板有外螺纹，可以在张拉的最后阶段通过螺纹对索的内力进行适当调整，有利于索网成型，给施工带来方便。该锚具委托锚具厂加工，锚具的性能要求必须达到国家规定的 I 类锚具标准(即 a0 95 ，apu,tot2%),确保锚固性能的可靠性。22 夹具、立柱设计对主索与副索之间的连接与固定，经过多次反复研究，自行设计了如图 2 所示的节点。3 边梁立模及放线本工程钢筋混凝土箱形边梁的施工难度较大。边梁截面呈扭曲的平行四边形(不考虑大梁外侧的挂板)，截面尺寸为 1400mm1800m
4、m(见图 3)。天沟底板底模支模时要严格按照设计图纸，不能过高或过低，过高不能保证天沟深度，为屋面排水带来困难；过低则将出现索的预埋钢管嵌入天沟底板。边梁外模、底模、边模及天沟底板模安装完毕并经检查符合要求后，即可定出索孔位置。索孔位置用红十字线标明，并写上所属索号，以便安装钢管。待所有索孔位置都准确定位后，即可绑扎混凝土大梁内除隔板之外的钢筋。4 索孔钢管制作及安装41 钢管制作主副索索孔留孔材料分别选用Ø76mm375mm 和Ø48mm35mm 普通焊接钢管。钢管在制作安装前要进行精确计算，考虑端部内凹孔留孔深度。下料时依据下料长度表逐一下料，用红色铅笔在钢管上
5、写编号、所属索号及长度，以便识别分辨。钢管一端切口为直 角，另一端(安装时与边梁内侧模板贴紧)切割成 45.焊接锚垫板时要注意将管中心与铁板孔中心对准，螺旋筋同时焊接固定在锚垫板亡(见图 4)。42 钢管安装在边梁内，主副索预埋钢管呈交叉布置，每根主管同时与 2 根副管在空间相交，每根副管也同时与 2 根主管相交。钢管按放线位置确定后。用钢筋井字架焊接在边梁上筋上，以固定其位置。端部用麻丝堵严，以防止浇混凝土时流进从浆。先安装主管，后安装副管，副管直接与主管焊接在一起。钢管安装固定完华后，制作文装预留孔模板。由于预留孔外侧面是不规则的四边形、制作有一定的难度。经考虑几种方案，最终选用水盒广的方
6、法)即用长度不限的 l 80mm 宽、l0Omm 厚的木板订成截面为 l 80mm180mm 的正方形长木盒，再逐一量测预留孔 4 条梭的长度，用锯准备下料。木盒子要与锚垫板严格垂直，盒内塞满水泥纸以防漏浆。木盒子用ø6 短钢筋四面点焊在锚垫板和模板上，正下面托 1 根钢筋与边梁底筋或底模焊在一起(见图 5)。钢管安装过程中及女装完成后必须逐一对每根钢管的位置进行检查和校核，确保其准确无误。索孔定位及钢管安装位置准确性直接关系到索网形成后节点标高能否达到设计要求，在设计中、甲方及总包施工单位相关人员的密切合作下，使这一极其关键的工作得宜顺利完成、并经复核、满足设计要求。5 混凝土
7、浇筑索孔安装完毕后，即可绑扎隔板钢筋，立隔板模板，并经设计、质检部门作隐蔽工程验收合格后浇筑边梁及辅梁的混凝土。由于边梁为箱形梁，根据截面尺寸，先浇下部 1200mm 高的部分(包括隔板) ；待这部分混凝土初凝后即可拆除其模板，然后再支顶板模板，再一次浇筑成型。浇筑顺序如图 6 所示，辅梁混凝土同时浇筑。混凝土为 C50，添加减水剂。浇筑混凝土过程中应避免振捣棒直接接触钢管，以免使钢管位置产生偏移，并确保预埋钢管的畅通。当益板混凝土达到一定强度后，拆除边梁内外侧模板，清理端部孔道。6 制索6，1 钢索的防腐防火处理以往悬索结构施工，对钢索的防腐处理较为复杂，需除锈、除油、包裹等，工期长、耗用人
8、工量大。本工程简化了钢索防腐处理，钢索直接采用镀锌钢绞线，包覆厚度为 1mm 以上的高密度聚乙烯塑料套管。索网的防火处理，采用在索网上刚防火涂料的方法。并且在立柱及夹具上涂防火涂料。为防止索孔段灌浆后水泥浆对钢索表面镀锌层产生腐蚀作用，在裸露钢索表面刷 l 层环氧树脂。6。2 钢索的下料钢索在下料前应抽样复验，内容包括外观、外形尺寸、b、600 等，并出具相应检验报告。钢锁采用砂轮切割机下料，为保证下料长度的准确性，采用定长下料的方法。在每束钢 钢锁上均用胶皮带牢固地粘上写有所属索号和长度的标签。以供穿束时对号入座。钢索的下料长度必须准确。不能过短或过长，并注意保护塑料套管。下料前先要以索网初
9、始态的曲线形状为基淮进行计算、下科长度应把理论长度加长至梁边，再加上张拉工作长度和施工误差等。 另外在下料的应实际放样，以校核下料长度是否准确。悬索结构钢索一般在下料前要进行预张拉，本工程采用的低松弛钢绞线，系在张力下生产，经试验证明，不进行预张拉仍具有良好的线弹性，因此，实际施工不进行预张拉，直接 使用。7 钢索安装及索网初步调整7，1 钢索安装在高空架设钢索是悬索结构施工中难度较大、并且很重要的工序。由土建施工单位用廖 48mm35mm 的钢管搭设满堂脚手架，在边梁混凝土强度达到 50，并检查所有孔道均清理完毕后，即可挂束。先挂主索，后挂副索。主索依次从 x40x0l，副索从 y01y4l
10、 开始对称安装直到 y2l 索。挂索采用全人工用绳索拉的方法，按照在钢索上作的标记线将锚 具安装到位。用卸甲卡在主索上防止副索向中间下滑，使副索在水平投影方向上是一条直线，并确保主副索在投影方向保持正交，在张拉日才适时再对这些卸甲的位置进行调整，张拉结束后即可卸掉卸甲。72 索网的调整在所有主副索都安装完毕后，对照节点设计标高值对索网进行调整，使索网曲面初步成型，此即为初始态。73 安装夹具及立柱索网初步成型后，开始安装夹具及小立柱，顺序为先安装马道位置处的夹具(计 207 个)，再安装其它普通节点夹具及小立柱，所有夹具的螺母均不拧紧。待索网张拉完毕经验收合格后再拧紧。为防止夹具对钢索的外包塑
11、料皮可能产生的损伤，在节点处副索外包裹 1 层 1mm 厚的铅板，随后安装剪刀撑(见图 7)。间样，其与立柱连接的螺母待张拉结束后再拧紧。8 索网张拉工艺张拉是悬索屋盖结构施工的关键工序。通过张拉使各索内力和索网节点标高都达到设汁要求。只有在边梁混凝土强度达到 100以后守能进行张拉。由于是轻层盖，故不必将张拉与加屋面荷载交替进行。可以在主副索全部张拉完毕后。再铺设檩条和层面板及悬挂吊顶。张拉工艺中，其关键键环节是张拉顺序、循环次数及张拉力的大小等。针对本工程悬索屋盖基本上具有双向轴对称的特点。张拉顺序原则定为先副索后主索。分别从中心向四周 依次进行，在两端各用 1 台张拉设备同步进行张拉。稳
12、定索张拉用 YCN-23 型千斤顶，承重索张拉用 YC-60 型千斤顶，均配以高精度 0.4 级压力表。张拉顺序如图 8 所示。为尽量使钢索及边缘构件均匀受力，张拉工作原计划分 20、50 、66、80 、100共 5次循环，然后再进行数轮调整。张拉过程中同时控制内力和节点标高，按照设计人员的意图，张拉以应力控制为主，标高控制为辅。张拉开始前测试所有标高控制点的标高，发现大部分节点的实际标高均低于设计值。经研究决定第 1 轮先张拉主索，后张拉副索。在每轮张拉结束后测读所有传感器读数，监测索网内力。实际张拉过程中，在第 2 轮张拉完成后通过分析内力测试数据，发现大部分副索的内力已达到或超过第 3
13、 轮设计的拉力，故经设计同意，取消第 3 轮，直接张拉第 4 轮 80。最后一轮调整张拉时使用撑脚，张拉顺序为先拉主索，再拉副索。为消除锚具回缩的影响(每端约 4mm)，调整张拉时微调的方法为张拉力到位后拧紧锚杯外面的大螺母。经过 3 轮张拉和 2 轮调整以后，将传感器的测试结果与设计提供的索内力进行比较，并由设计人员认可，达到设计要求，至此张拉结束。张拉结束以后，逐一将所有节点的夹具、立柱上的剪刀撑拧紧。切断两端多余钢绞线，使其露出锚具不少于 50mm。为保证在边缘构件内的孔道与钢绞线形成有粘结，改善锚具受力状况，要进行索孔灌浆和端头封裹。这两项工作一定要引起足够的重视，因为灌浆和封裹的质量
14、直接影响到索网的防腐措施是否有效持久，从而影响到索网的安全与寿命。灌浆之前，先将孔道两端作初步封闭，并严防索网颤动。灌浆用材料为 425 号普通硅酸盐水泥、饮用水、JM III 混凝土减水微膨胀外加剂，水灰比为 037。灌浆设备为手动轻型压浆泵，每个孔道要一次连续灌完，直至泌水孔冒浆后方可停止。孔道低处为灌浆孔，高处为泌水孔。最后，用 C30 细石混凝土将端头与锚具封裹，以防锈蚀。9 檀条加工和安装工艺屋面擦条采用高 200mm、厚 16mm 的内卷边槽钢钢擦条。为使索网受载均匀且与受力分析相对应，檩条架设在索网节点立柱上，通过角钢与之连接。檩条步长为 1.6m，长度采用实测的方法，即在索网张
15、拉缩柬，立柱、剪刀撑部拧紧到位以后实际量测每根檩条的尺寸，标注在平面图上。依此进行加工生产、安装。檩条安装完毕以后，铺设彩钢层面板。该分部工程由上海宝钢集团彩色钢板厂负责施工。主要质量指标是采用隐藏式卡扣固定彩钢板，现场轧制，整条安装，确保满足防水保温等建筑要求。屋面板及檩条与钢索连接牢固可靠，并具有令人满意的使用寿命。o 预应混凝土是在钢筋混凝土构件承受荷载前，先在构件的受拉区内施加一定的压力，使混凝土产生一定压缩变形的一种钢筋混凝土，简称预应力混凝土。 预应力混凝土由于事先人为地施加了一个预加力 Ny，使其在受力方面有许多和普通混凝土结构不同的特点。但是，正正常配筋范围内，预应力混凝土梁的
16、破坏弯矩 Mp，主要与构建的组成材料的性能有关，而与是否在受拉钢筋中施加拉应力的影响很小。其破坏弯矩值与同条件下的普通钢筋混凝土的破坏弯矩值几乎相同。这说明预应力混凝土结构并不能创造出超越其本身材料强度能力之外的奇迹，而只是大大地改善了 产品参数 桥梁预应力混凝土现状与发展 产品用途 桥梁预应力混凝土现状与发展 主要特点 混凝土从我国已建成的预应力混凝土桥梁来看,大多都采用 4050 混凝土,进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土,并发展了泵送混凝土工艺。随着桥梁跨度的增加,为减少桥梁结构的自重,混凝土逐渐向高强，轻质方向发展。日本早在 70 年代采用 80 混凝土修建了几座跨径为 45 的简支预应力混凝土铁路桥,德国在主跨 136 的富林格尔桥上采用了轻质混凝土。我国目前在高强，轻质混凝土方面已经有所成就。如建设中的重庆大佛寺长江大桥,是一座主跨 450 米的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥。由重
