廣州某大型會展中心鋼結構預應力施工方案

鋼結構預應力施工方案1.概述張弦式屋架是一種新型的大跨度的屋架，上海****國際機場的候機廳及登機廊就采用了這種屋架形式。此屋架的結構特征是下弦為柔性鋼絲索，而上弦為有相當抗彎剛度的鋼管或桁架，無斜腹桿。要確定張弦屋架的下弦預應力張拉方案、測試方案及選用的張拉設備，須根據設計提供的荷載資料，對張弦屋架在各基本受荷下的內力及變形有一初步計算分析。顯然，張拉過程中絕對不允許出現屈曲失穩(wěn)現象，為此在第四部分對張拉屈曲進行了討論。計算表明，對于方案預估的預應力值不會出現屈曲現象。計算分析使用了ANSYS程序。文中列出的圖及數據均由ANSYS程序直接提供。文內講述的均為6榀屋架組成BLOCK的內部屋架；BLOCK端部屋架的荷載不同于內部屋架，因此張拉預應力及位移值有所不同，但方法是相同的，不再贅述。2.四種基本荷載的計算計算模型使用了ANSYS程序的管單元PIPE16，局部模型如圖1所示。平行鋼絲索也采用PIPE16單元（二倍的管壁厚等于管外徑）。張弦桁架的豎桿上下端為鉸結，上弦桁架各管之間為固結。屋架左端水平位移約束，右端無水平位移約束。正前視時，能見到的單元及其單元號如圖2所示。其中上弦桁架的節(jié)點號如圖3所示。在下面的受荷計算中，將給出張弦桁架的各管元的軸向力、軸向平均應力圖和節(jié)點位移圖。準確的數值可查閱相應的表。圖1圖2圖3張弦式屋架在施工過程中所受的荷載情況如下：1.自重荷載：張弦桁架重量為1.33×105kg；2.單純平行鋼絲索張拉力荷載由施工方案確定；3.鋼檁條荷載：鋼檁條荷載為5.42×105N，均布于屋架模型上部節(jié)點；4.屋面板恒載：屋面恒載為4.0×102N/m2，每跨荷載為7.56×105N，均布于張弦桁架上部節(jié)點。3.張拉施工方案在初步計算結果分析基礎上制訂的預應力張拉施工的步驟如下：上弦桁架在地面胎模上拼裝；張拉下弦平行鋼絲索，張拉結束時屋架跨中到達按施工方案設定的豎向位移值；屋架上吊柱上就位后，安裝檁條；如需要，進行預應力張拉調整；鋪設屋面板。施工時6榀屋架為一個BLOCK單元，各單元間施工獨立。根據設計施工安排的不同，胎模的形狀曲線是最終屋面加荷后目標形狀曲線。根據有限元計算結果知，檁條和屋面板荷載作用下，屋架跨中將會產生-217.8mm豎向位移。既然胎模形狀為原屋架形狀，在胎模上張拉時應使屋架跨中起拱217.8mm，以抵消以后檁條和屋面板荷載產生的豎向位移。按此方案張拉后張弦式桁架的內力如圖4，應力如圖5，豎向位移如圖6。圖4圖5圖6素按此方案張拉配，張弦桁架端盛平行鋼絲索的辦張拉力池為茄166.76舒×10覽4燥N情；張拉端鋼絲駝索和桁架的水率平相對位移量燙為竹207mm南，總相對位移彈量估算為御250mm壟（因鋼絲索傾蜻斜）。屋架右估端的絕對位移遮量為閑-148.9補mm貫；最大拉應力驟發(fā)生在鋼絲索適端程為肢127Mp糊a充；最大壓應力棉發(fā)生在上弦桁男架端起第三豎乞桿處卻為缺-87Mp除a騰，如忘圖譽7蔽所示。按此方機案張拉時，構筆件的應力均小臘于設計強度。圖7看經計算，屋架焰安裝檁條后鋼漿絲索的張拉力倡為暈231.39取×10朽4毛N俯，此為調整張良拉時，張拉端骨所需張拉力值桐下限。蹦4睛.堆覺屈曲分析焰對于超長跨且凱無側向支撐的冬張弦屋架下弦莖預應力張拉與脾吊裝施工，為棍慎重之，應進樂行屈曲復核驗瞇算。設定屋架環(huán)的二端桁架下圾面擱置點為固款定點（右端可貍沿屋架水平位隙移），張拉桁株架的自重為不雖變荷載，張拉貢力為可變荷載義，想知道張拉遼荷載多大時，適屋架屈曲失穩(wěn)珠，變形狀態(tài)如慮何。屈曲計算臟采用特征值刺Eigenv槽alueB廈ucklin薦g估方法。經計算恩，當張拉力達匯到午0.99×1姨0揚7脆N植時，屋架的第脖一屈曲變形見脆圖擱8到，為俯視圖，做變形在俯視平啄面上呈中心對盜稱。當張拉力裹達妙到界1.0×10班7順N論時，第二屈曲水變形見答圖肚9振，為立面圖，胡屋架在豎向平冊面內屈曲變形頁。兩個屈曲形厚態(tài)的張拉力值怠非常接近。圖8圖9榮建立屋架有限爹元模型時，一星根桿件為一個盆單元閘PIPE16斜，因此計算結線果力不含桿件詠的局部失穩(wěn)。嚷特征值屈曲計精算為線性計算尖。相應的靜態(tài)嗎計算表明，屈盈曲時的屋架桿柜件第三主拉應賊力最大值走為傘-3325莖Mpa難，遠遠大于鋼奪材的壓屈強度笑，因此張拉力嶄在遠小淋于敬0.99×1技0舟7濁N溪前，屋架就會醒因鋼材達到屈食服強度而率先排破壞。顆在施工方案里頭已計算出最大鎖拉應力和最大妥壓應力值均小勿于材料設計強哈度值，因此，壞在屋架張拉施疤工及吊裝過程丑中，既不會發(fā)榴生屈曲失穩(wěn)，蛙也不會發(fā)生超雕越材料強度而攝破壞。疲5贏.嶼張拉施工方案籮5.1委施工準備技術準備魔施工進場前應抓做好的技術準振備工作：秤1勉)梁桁架施工圖交基底工抄作穿;每2對)陳桁架制作、吊懸裝及張拉工藝趁流程的交底工毯作豎;京3檢)奶施工設備檢修視及千斤頂的標遣定工伏作替;技4占)焰張拉反力支撐構體系及專用工錘具的設膽計塌;真設備及工具準匹備兄：擋選用見下表資序號激主要設備名稱蠶型號擔數量悶單位企備注勺1今支撐反力架柔4真臺衰2浮穿心式千斤頂塘YC-400饅5俯臺堪廣西柳州建筑稀機械廠捏3憲電動高壓油泵珠ZB-500辮5辱臺蔬廣西柳州建筑肝機械總廠廠光4益防震型精密壓堡力表定1.應0蛾級途5特只熟上海田林儀表唐廠錦5準電箱堪38送0眾伏桌5濕臺豪6爬電箱律22念0犯伏獵2猜臺茄7俘對講機廚4沃對膝8豆充電器斧4丹對銅9倚手動葫蘆鴉0.5多t閣24有臺趨10師高壓油管踩6m藝20之根騰11氏照明燈具鞠5站套連12鍋專用工具趣5毫套人員準備朗若中標承擔本糟工程的預應力侵索張拉施工，耕將抽調精干技閑術人員組成項陪目預應力施工清部。（詳見項靜目經理及主要屋管理人員簡介合）。另外調尼配綠2納0標名經驗豐富的注技術工人參與障本項目施工。綿5.2糞預應力索的選肺用挎按目前設計，祝結構槽沿移1胞軸矛～崗2績0駕軸，分卵為駁5校個比Block提,舊每抵一秩Bloc裝k怕布裙置滋6揀榀鋼桁架。整聲體結構由下弦次張力索桿和上消部壓桿組成，硬跨度為耕126m吩。其中，張力越索桿采用平行府高強鋼絲拉索藥，下弦配帽置距1凈股，規(guī)格圾為族33鴿7太Ф閘7終。錨具采榨用齒L茅M岡－嚇33魯7歇冷鑄錨體系，筒實行兩端張拉醉。敲5.楚3棄預應力索張拉匯總體設想張拉階段嘆按照有限元的嗚計算分析結果堂，下弦索桿張壤拉建議分為以紹下方案進行。將1已)稅地面胎模制作顏、張拉、吊裝雜階段：學按照設計曲哲線習1布拼裝制作；療考慮結構在全拼部豎向荷載作籍用下的豎向位口移進行預應力遵張拉，結構變充形由曲香線考1釣變化曲國線害4券。雜計算索壇力戶KN酸起拱生量離(珠mm)枕跨度位臟移辜(語mm)拳1667.6株217.沫8曾-72.5毫2置)球屋面檁條荷載勞作用、索力調滴整階段：數險安裝檁條及屋給面支撐材料依披按實際變形情交況索力調整園怖結構由曲厚線奔4怕變形為曲趟線度3肯計算索院力舞KN血起拱雪量布(譯mm)看跨度位忠移師(醫(yī)mm)慨2313.9堵118.76到-59.1尿3端)外使用荷載作用齊階段：只傻安裝屋面所有既材料眼燥結構由曲輕線懼3稈變形為曲件線望1咽計算索誤力幕KN竄起拱攔量律(叉mm)徑跨度位濟移文(覺mm)圓3215.3翅0穗-40.4間此方案，可在布地面一次張拉豆完成，胎模無理需在制作過程鴉中按設計最終急曲線進行預拱棍，一次成型。成并同樣在荷載在作用過程中保竟持結構變形為求同方向進行。短但相對而言張鋪拉力較大。預應力張拉：累1建)慨設備標定：蹲在進場前應進量行設備標定紫,掩千斤頂、油泵疾配套標定采用態(tài)誤差斬1%街的液壓式壓力綿試驗機進行標嬌定。發(fā)生下列償情況時應重新吸標定：曲油壓表不歸零羊或損壞、失靈鄭；述千斤頂嚴重漏甜油或修理后；油泵修理后；威千斤頂張拉設飯備由上海建筑若工程檢測中心鉛負責進行標定齊，使用期限成為甜6屑個月。亂2)狼被張拉工藝：抹呀罷張拉采用二端昨同時、同步張末拉。做年張拉過程局按應0服→宣2爛0間％揚σ秤con章→閥6洗0悶％遼σ雄con廁→刺10憶0桌％厚σ棟con毀分段讀芹數摘,牙并以同步檢測抗的結構位移量荒進行控制。既湯馳張拉時，二端都采用對講機進代行操作聯系。3)張拉設備轉姻張拉采用由柳弱州建筑機械廠膏生產燥的娃ZB檔500能油泵及私Y逼C出—喂400發(fā)躺千斤頂。并配蔬備專用操作扳繡手。寺翻張力支撐反力粗架由本公司自憲行設計加工。銜詳見附圖。旅5域.4蠅張力支撐反力少架的設計附圖1張力支撐反力架軸測圖附圖1張力支撐反力架軸測圖天附版圖粘3癢管張拉端支座節(jié)皺點量6.先預應力施工檢騙測方案盤6話.1拍鋼屋架預應力仿張拉施工檢測奶項目鉛鋼屋架節(jié)點位雹移、鋼屋架桿饞件與鋼索內力艦。斬6.2刻鋼屋架預應力辮張拉施工檢測撤部位驕鋼屋架位移控忌制檢測節(jié)點如跡圖方1州所示，圖殺中是4忘個節(jié)點為代表廳性節(jié)點。在鋼畜屋架預應力張始拉不同的施工盡階段，都以殃此互4物個節(jié)點的位移稈限量作為鋼屋眠架位移檢測的胳控制指標。驕圖列1滋睜位移控制節(jié)點點鋼屋架內力檢釣測以靠圖乳2驟中丈5季根桿件而、訴2燦根鋼索為代表呆，在鋼屋架預營應力張拉不同贊的施工階段，陜檢測別此全5圣根桿件御、阿2廳根鋼索的內力忽。姻圖撤2氣達內力控制桿件齒6.3擱鋼屋架預應力項張拉施工檢測未6.礦3形.1古鋼屋架預應力技張拉施工檢測耗分胎模張拉和判安裝張拉兩個股階段妨。譯6.吃3需.2遙稠胎模張拉階段芬主要對張拉前翅和胎模拆除烏后扮2冰個施工狀況下犬的鋼屋架位移肯及內力進行檢找測。太1)僚花張拉前：對布圖域1注中四個鋼屋架栗節(jié)點進行坐標動測量，對滾圖夜2絹中五根桿件、徹兩鋼索段進行昌內力測試，以贏得到張拉前被我測鋼屋架結構儀節(jié)點初始坐標煮值和被測桿件跟初始內力值（拐調零起始值）載。乞2)紅搏胎模拆除后：晝對上述節(jié)點和劇桿件再進行一售次坐標和內力薦檢測，以檢測叫張拉施工是否吧達到預期值。宅測試值和理論敲值進行比較分瓦析，用以調整葡后續(xù)測試的預賽期值。累安裝張拉階段果主要對屋架、瞞檁條已安裝就辨位后再進行的城調整性張拉前掘后的鋼屋架位膝移及內力進行儲檢測。脊1)惱眾屋架、檁條安窩裝就位，調整框性張拉前：對趟圖泛1輝中四個鋼屋架昂節(jié)點進行坐標扛測量，對鷹圖宰2稍中五根桿件、誘兩鋼索段進行產內力測試，以厚得到屋架安裝外就位且檁條安言裝后各榀鋼屋餓架節(jié)點和桿件陪、鋼索初始狀增態(tài)值。躬2)年聚屋架、檁條安君裝就位，調整咐性張拉后：在曾調整性張拉后杜對上述節(jié)點和陷桿件、鋼索進蹄行坐標和內力吵測試，以檢測戀調整性張拉后警的屋架形態(tài)是墊否滿足設計要搜求出,副穿桿件、鋼索內亞力是否符合設較計值。蒙6.躲4楚鋼屋架預應力旨張拉施工檢測岔方法清6.繡4.1支鋼屋架節(jié)點位澇移史:威1)秘推胎模張拉階段來采用全站儀對痕被測節(jié)點進行砌三維坐標測量岔。以胎模張拉誘前被測節(jié)點的掘三維坐標值作諒為初始值，胎烘模拆除后被測貌節(jié)點的三維坐箭標值作為檢測共值，檢測值與按初始值馬間怪X沖、姥Y章、菠Z穗變化量既為節(jié)蓮點仙在誤X賢、左Y牌、棉Z軌三個方向的位幕移量。叢2)懼擊安裝張拉階段美采用全站儀對座被測節(jié)點進行竄三維坐標測量冒，以得到屋架掠、檁條安裝就俯位，調整性張活拉前六榀屋架疑初始狀態(tài)。通行過計算求出六林榀屋架被測節(jié)形點設計坐標值策，設計坐標值虹與初始狀態(tài)坐延標值間的差值勤既為張拉所須字的調整值。張記拉后通過對被欺測節(jié)點坐標的別復測，檢查張堤拉是否達到設混計要求。誤鋼屋架桿件、醫(yī)鋼索內繭力安:章1)倚帝鋼屋架桿件：林在被測鋼屋架挎桿件同一截面孕表面對稱的兩哪個方向上遵貼唇4尊片應變片，通附過卷對改4潮片應變片測試蕉，得到被測截迷面的平均（或熟不同方向）的泊應變量，由此勁計算得到鋼屋候架桿件的內力缺。眉2)紛霉鋼屋架鋼索：悔在鋼索兩端的校支座處與螺母伍間安裝電阻式刃壓力傳感器，捧每榀桁架安裝漆兩只，當鋼索雕張拉后，擰緊謝螺栓