《大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺,中建六局工业设备安装有限公司 大型水动力实验室项目QC小组发布人：顾军兵,1、课题背景 2、小组简介 3、选择课题 4、设定目标 5、提出方案并确定最佳方案 6、制定对策 7、对策实施 8、效果检查 9、标准化 10、总结和下一步打算,活动程序,工程名称：交通运输部天津水运工程科学研究所大型水动力实验室（一期）工程 工程地点：天津市塘沽临港工业园区珠江道南侧、渤海十二路东侧 建设单位：交通运输部天津水运工程科学研究所 设计单位：中交水运规划设计院有限公司 施工单位：中国建筑第六工程局有限公司 监理单位：天津塘沽海洋高新技术开发区工程监理有限公司 结构类型：体
2、内张拉高强度预应力钢绞线焊接球与相贯节点混合结构 建筑规模：46154 使用功能：大型水动力试验基地,1、课题介绍：大型水动力试验厅钢结构工程由海港综合试验厅和内河综合试验厅两部分组成呈对称分布，结构跨度100m，长度440m ，屋面采用体内张拉高强度预应力钢绞线焊接球与相贯节点混合结构。主体钢屋盖采用的是国内新颖的体内张拉结构，跨度达到100米，为目前国内跨度最大的预应力钢绞线体内张拉结构网架。,一、工程概况,采用体内预应力张拉网架结构技术,本工程几乎全是高空作业，且管球组对精度控制难度大，整个工程焊接球从220mm至900mm,16种规格4658个，焊管从76mm至425mm ，21种规格
3、，71030米，钢绞线穿越双层套管为：外管直径425mm、内管直径152mm ，分段壁厚不同容易变形（分为四种壁厚），主焊口焊缝要求高，等级全部是一级焊缝。,一、工程概况,2、工程特点,钢屋盖采用的是国内新颖的体内张拉高强度预应力钢绞线焊接球与相贯节点混合结构，结构为自平衡体系，该结构的优点在于，其在自重作用下无水平推力，从而良好的改善了下部结构受力状况。,结构形式新颖,该工程结构跨度达到100米，为目前国内跨度最大的体内预应力钢绞线张拉结构网架。,采用体内预应力张拉网架结构技术,采用体内预应力张拉网架结构技术,采用体内预应力张拉网架结构技术,采用体内预应力张拉网架结构技术,结构形式新颖,结构
4、跨度大,采用体内预应力张拉网架结构技术,结构形式新颖,高空焊接量大 质量要求高,采用体内预应力张拉网架结构技术,多束无粘结钢绞线(37根）体内同步、同心、均匀张拉施工难度大：长一百多米，37根无粘结钢绞线安装，要保证每根钢绞线安装不偏心，初始拉力相同，在其预应力施工的过程中保证整体同步、均匀受力达到设计要求值是该工程的重点也是难点。因为钢绞线预应力张拉直接影响着整个网架的受力和形变。这对钢绞线的安装精度和张拉技术要求很高。,钢绞线预应力张拉对结构形变控制难度大：本屋盖钢结构工程采用体内张拉的预应力钢绞线张拉结构，共22跨主桁架需要预应力施工，预应力施工直接影响着主体结构的受力稳定和结构变形，所
5、以很好的安排施工顺序和精确的把握张拉速度是比较困难的。,多束钢绞线高空穿越细长、狭窄空间施工难度大： 该工程结构跨度100米，钢绞线下料至少需104米，每轴主桁架需要37根15.2mm钢绞线。要将直径为15.2mm钢绞线 37根高空穿越直径仅为152mm的钢管长达100米，同时要保证主桁架的结构安全，施工难度相当大。,一、工程概况,3、工程难点,100米超细长钢绞线套管加工制作、高空整体吊装和定位施工难度大 ：钢绞线套管是该工程的主要受力杆件，它的安装质量好坏直接影响和制约着整体结构的受力稳定性和后续撑杆的安装质量。套管全长100米，由于直径为152mm的内管和直径为425mm的外套管组成，由
6、于其长度太长，钢管纤细，在高度为10.5米的高空不论是组拼还是安装都有很大的难度。,一、工程概况,预应力网架轴测图,一、工程概况,预应力网架三维效果图,课题名称：大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺注册编号：课题类型：创新型循环日期：2011.5.10-2011.12.15,二、小组简介,A P C D,A P C D,如何控制大跨度、多层网架的空间坐标 2008年获得：总公司一等奖,61m熟料 库钢结构工程安装质量控制 2009年获得：中国施工企业二等奖,148米跨度张弦网架超大型预应力钢拉索安装 2010年获得：总公司一等奖、天津市金奖、国家级QC成果奖,控制大跨度张弦网架安装质量 2010
7、年获得：中国施工企业二等奖,近五年QC小组获奖情况,大跨度焊接球预应力张弦网架位形控制工艺 2010年获得：中国施工企业二等奖,A P C D,A P C D,A P C D,二、小组简介,大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺,三、课题选择,体内预应力张拉主桁架挠度值达到设计要求，允 许偏差30mm。,目标2,降本增效100万元。,目标3,四、设定目标,主桁架段单元制作、组拼,工程主体,目前国内兴起的大跨空间钢结构体系，因其结构形式新颖，结构受力好，空间面积大等诸多优势，而被逐步推广。本工程采用体内预应力钢绞线张拉结构，更具有造价低、用钢量少、低碳环保、防火、防腐等优点。国内已有同类结构跨度为7
8、0.2米，而该结构跨度100米，在施工的过程中需要攻克多项技术难题。因此大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺 这一课题是我们控制的关键环节。,钢绞线套管制作吊装,预应力施工,主桁架段单元吊装定位,1、方案提出的背景,五、提出并确定最佳方案,钢绞线穿越安装,五、提出并确定最佳方案,套管高空分段组对 高空穿钢绞线后 进行张拉施工,套管地面组对 地面穿越钢绞线 整体提升后 进行张拉施工,套管地面组对 整体提升 高空穿越钢绞线后 进行张拉施工,头脑风暴法：,五、提出并确定最佳方案,2、提出方案,方案一：套管高空分段组对高空穿钢绞线后进行张拉施工：长100米的钢绞线双层套管在高空分段组对完成之后，开始钢绞
9、线的穿越，穿越完成后，然后进行钢绞线的预应力张拉施工。,外套管,步骤一：套管高空组对,步骤二：套管端部穿钢绞线,主桁架,方案一,钢绞线,五、提出并确定最佳方案,方案二：套管地面组对地面穿越钢绞线整体提升后进行张拉施工：主桁架双层套管在地面组拼的过程中，钢绞线的牵引绳逐步穿在管内，等套管吊装完成后，由牵引绳牵引钢绞线一端完成穿索，然后再进行钢绞线预应力张拉施工。,方案二,主桁架,钢绞线,外套管,步骤一：套管地面组对、钢绞线地面穿越,步骤二：套管、钢绞线整体提升进行预应力施工,钢绞线,五、 提出方案并确定最佳方案,方案三：套管地面组对整体提升高空穿越钢绞线后进行张拉施工：主体网架双层套管高空吊装完
10、成后，在主桁架双层套管的一端，先人工穿越一根根钢绞线，钢绞线一头带着牵引绳过去，然后再将单根钢绞线拉出，然后由牵引绳牵引钢绞线完成穿越，安装完成后进行张拉施工。,方案三,步骤二：套管整体提升、高空穿越钢绞线,钢绞线,牵引绳,五、 提出方案并确定最佳方案,五、提出并确定最佳方案,3、方案对比分析表,4、方案优缺点比较,五、提出并确定最佳方案,五、提出并确定最佳方案,柱状图,由此柱状图可以看出方案三为优选方案,细化方案二：,套管整体提升高空分三次穿越钢绞线后进行多级张拉： 双层套管在主桁架下面整体拼装完成后，先有三台吊车齐步提升到一定位置，然后再由倒链接力逐步提升到位安装完成后，在主桁架的两端分别
11、设置一台2t卷扬机，在套管两端铸钢节点部位搭设简易的操作平台，上面做好穿索辅助设施，然后由卷扬机的牵引，37根钢绞线分为三批，逐一进行穿越，待穿越完成后，进行锚具和千斤顶的安装，之后钢绞线分多级双控同步预张拉施工。,五、提出并确定最佳方案,5、针对优选方案提出细化方案,6、细化方案优缺点对比,五、提出并确定最佳方案,根据细化方案计算钢绞线公称直径、公称截面积及理论重量(如下图)进行进一步计算、分析确定方案二：套管整体提升高空分三次穿越钢绞线后进行多级张拉为最佳方案。,五、提出并确定最佳方案,施工动画演示,套管制作、安装,钢绞线分三批高空穿越安装,钢绞线 一级张拉,卷扬机、倒链工作准备,端部锚
12、具安装,张拉设备准备工作,开始,完成,用脚手架搭设操作平台,千斤顶 安装,主桁架重力支持架拆除,钢绞线地 面放索,相邻主次桁架安装完成,单根钢绞线穿越,钢绞线穿索头工作准备就绪,缓减柱顶水平附加力,钢绞线 多级张拉,打密封胶灌浆,钢绞线 张拉微调,1、工艺施工流程,过程监测,六、制定对策,主桁架段单元高空组对、安装,六、制定对策,2、对策实施表,焊接平台,三层弦杆对接,七、对策实施,1、双层套管制作双层套管是由159钢管外管425mm钢管组成。施工过程中把425mm钢管分成均为8m一段，共12节进行组对，为方便组对焊接，专门制做了焊接平台。在主桁架吊装完成后，在其正下方布置焊接平台，进行张拉管
13、组对。组对方法是：内管比外套管长2米，内外管对接口错开，在离外套管管口500mm处增加4mm厚的法兰，吊车配合依次组对焊接。,实施一 ：双层套管组对、安装,实施一 ：双层套管制作、安装2、双层套管安装：双层套管总重量约为22吨，长100米，安装高度10.5米。同类结构中双层套管地面组拼整体提升安装施工技术国内未有先例。吊装方法是当主桁架吊装完成后，8个5吨倒链沿桁架下弦成弧形均匀布置，倒链的安装高度不一，但吊钩处保持水平。每个倒链的正下方都布置升降平台，且在套管上提前拴好安全绳（钢丝绳），起到安全保护作用，由三台吊车同步提升，然后倒链接力完成微调和最后的组装、焊接。,七、对策实施,支撑胎架设计
14、示意图,双层套管,双层套管,承重支撑平台,套管受力分析,套管吊装示意图,套管安装现场图片,套管安装现场图片,七、对策实施,实施二 ：钢绞线放索 主体钢结构东西长440米、南北宽100米，结构跨度99米，钢绞线下料至少需104米 。 根据现场实际情况钢绞线的下料只能与其安装方向垂直的方向进行，即东西向道路两旁。为防止钢绞线在下料的过程中外保护层不受破坏，专门制作放索支架，在钢绞线底线铺设滚棒。,钢绞线放索过程,钢绞线放索装置,钢绞线放索示意图,钢绞线,放索带滑轮支架,滚棒,七、对策实施,设计并制作专用穿梭工具，然后在主桁架的两端分别设置两个2t的卷扬机。钢绞线分成13根、12根、12根三分别提升
15、高空穿越。主桁架三层弦杆安装完成之后，先人工手动穿过单根钢绞线，钢绞线的一端拴着牵引绳，牵引绳的一端与卷扬机连接，另一端与捆绑好的钢绞线连接。钢绞线在一端卷扬机的牵引下，穿越管，另一台卷扬机往前递送。互相配合完成穿越。,钢绞线穿越装置,钢绞线分成三批,第一批钢绞线穿越,七、对策实施,实施三：钢绞线安装,钢绞线穿越完成后，在其两端开始安装锚具，锚具是圆形，中间有37个孔，对应有37根钢绞线，钢绞线是用梭型锲片固定，为满足张拉的要求，梭型锲片的安装不能与钢绞线偏心。在铸钢节点的两端搭设操作平台，在上面做一些辅助装置，帮助锚具、千斤顶的安装。,七、对策实施,实施四：锚具安装,锚具安装三维效果图,七、
16、对策实施,实施四：锚具安装,锚具安装现场照片,1、预应力钢绞线采用双控同步多级张拉：为保证钢绞线在预应力施工过程中对主桁架的结构稳定性无影响，分多级张拉，即一级张拉、二级张拉最后微调，通过这多级张拉来很好的达到设计要求，保证主体结构的稳定性。,多级张拉控制力分配表,七、对策实施,实施五：预应力钢绞线张拉,七、对策实施,实施五：预应力钢绞线张拉,预应力钢绞线张拉顺序示意图,2、主桁架高空组对焊接完成后，与次桁架次桁架，次桁架形成稳定的受力单元后，可以进行钢绞线张拉。一级张拉前对37每根钢绞线在同拉力条件下进行提前预紧，保证每根钢绞线初始拉力一致，确保钢绞线伸长值一致后，进行一级张拉，张拉过程中实时监测数显式负荷测量仪，当值到达张拉值后，再次测量钢绞线伸长值，二级张拉按照一级张拉重复操作，然后一次重复施工。,
