北京機(jī)場(chǎng)南站站場(chǎng)張拉施工模擬驗(yàn)算

北京機(jī)場(chǎng)南站站場(chǎng)張拉施工模擬驗(yàn)算

1錨索梁端設(shè)計(jì)北京機(jī)場(chǎng)南路支線位于北京新t3大樓南側(cè)。它是北京新機(jī)場(chǎng)的主要入口和出口，有24條車道。整個(gè)建筑采用了目前極具創(chuàng)意的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理念,鋼、索、膜三者有效結(jié)合,造型美觀,作為北京2008奧運(yùn)會(huì)的重要配套項(xiàng)目,反映出北京的新氣象、設(shè)計(jì)的新思維和新水平,具有標(biāo)志性特征。1)整個(gè)建筑平面呈曲殼形,道路兩邊立4根桅桿,前后為邊環(huán)索束,每根桅桿頂部交叉下拉7根吊索,拉住邊環(huán)索,膜頂中間設(shè)置1根谷索,谷索與邊環(huán)索之間由聯(lián)系索連接,每根桅桿頂部有2根下拉索與外側(cè)的錨座節(jié)點(diǎn)相連。建筑效果如圖1所示。2)鋼桅桿共4根,對(duì)稱布置,支座為鉸接。柱頂標(biāo)高35.96m,柱長約30.359m,單根重約38t,鋼桅桿通過拉索與地面錨座相連。主要鋼索構(gòu)件由邊環(huán)索、下拉索、吊索、谷索、聯(lián)系索等共165根鋼索組成,總重約109t。其中,邊環(huán)索共2組,前后對(duì)稱布置,每組分為18段,每段各2根,由16個(gè)索夾串聯(lián)而成。邊環(huán)索通過4組吊索與4根鋼桅桿拉接,每組吊索由7根吊索組成(見圖2)。3)本工程跨度為149.6m,邊環(huán)索中心標(biāo)高為17.097m,谷索中心標(biāo)高為15.705m,膜投影面積約3275m2設(shè)備投入的壓力本工程施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)是鋼索體系的安裝以及體系預(yù)張力的形成,所需投入的設(shè)備數(shù)量多、噸位大。結(jié)合本工程鋼索體系安裝的特點(diǎn),首先根據(jù)鋼索體系中每根主索的預(yù)應(yīng)力數(shù)值及其特點(diǎn)確定鋼索的施工順序,并從設(shè)計(jì)上以及施工模擬驗(yàn)算上確保鋼索安裝的順利實(shí)現(xiàn)。2.1吊索和谷索力本工程鋼索體系如圖2所示。在預(yù)應(yīng)力荷載狀態(tài)下,邊環(huán)索、下拉索、吊索的內(nèi)力如圖3所示。從圖3中可以看出,拉索、邊環(huán)索的內(nèi)力都比較大,吊索內(nèi)力最大為2220kN,對(duì)于高空安裝也是很困難的,谷索內(nèi)力為1000kN,在地面張拉比較容易。同時(shí)在鋼桅桿、下拉索、吊索、邊環(huán)索安裝完成后,可獨(dú)立形成穩(wěn)定的體系,谷索、聯(lián)系索和膜沒有安裝之前,下拉索、邊環(huán)索的內(nèi)力應(yīng)小于圖中內(nèi)力,因此鋼索安裝分2大步,即先安裝鋼桅桿、下拉索、吊索、邊環(huán)索,形成獨(dú)立的穩(wěn)定體系,再安裝谷索、聯(lián)系索給體系逐步施加預(yù)張力。2.2施工模擬狀態(tài)根據(jù)上述安裝順序,對(duì)吊索安裝、下拉索張拉、邊環(huán)索張拉、谷索張拉4個(gè)狀態(tài)進(jìn)行了施工模擬驗(yàn)算,作為張拉設(shè)備選擇、測(cè)量監(jiān)控和應(yīng)力監(jiān)測(cè)的依據(jù),4個(gè)施工模擬狀態(tài)如下:(1)狀態(tài)1桅桿內(nèi)傾、邊環(huán)索放置于承重腳手架上時(shí)吊索的安裝索力。(2)狀態(tài)2吊索安裝完畢后,鋼桅桿下拉索張拉到位且邊環(huán)索脫離腳手架時(shí),下拉索的張拉索力。(3)狀態(tài)3邊環(huán)索兩端張拉到位時(shí),邊環(huán)索的張拉索力。(4)狀態(tài)4體系已形成,谷索兩端張拉時(shí),谷索的張拉索力。具體施工狀態(tài)模擬驗(yàn)算結(jié)果如圖4所示。3膜工程的安裝程序3.1減少重拉索的張拉設(shè)備1)通過調(diào)整鋼索預(yù)留張拉量和施工順序,盡量減小下拉索、邊環(huán)索、谷索等索的起重張拉設(shè)備,并盡量使用同一型號(hào)的張拉設(shè)備。2)高空安裝的吊索、聯(lián)系索等索盡可能使用輕型設(shè)備進(jìn)行安裝。3.2安裝桿力確定1)利用鋼桅桿下支座的鉸接方式,將鋼桅桿頂部內(nèi)傾,以縮短吊索上部與下部的直線距離。2)將下拉索支座設(shè)計(jì)為可調(diào)螺桿方式,預(yù)留螺桿長度可根據(jù)施工過程中安裝索力要求綜合確定。3)將邊環(huán)索兩端支座處設(shè)計(jì)成可調(diào)螺桿方式,使邊環(huán)索在吊索安裝時(shí)內(nèi)力盡可能小,同時(shí)通過邊環(huán)索的加長,可使邊環(huán)索向內(nèi)、向高擺放,縮短吊索的安裝距離,便于吊索的安裝。通過以上設(shè)計(jì)以及施工順序的合理安排,可有效地將索系大噸位預(yù)應(yīng)力分散,有利于起重設(shè)備的選擇。3.3拉索張拉下拉根據(jù)上述安裝過程中的4個(gè)主要狀態(tài)的施工模擬驗(yàn)算結(jié)果,張拉設(shè)備選型如下:(1)下拉索張拉(索力4340kN)4臺(tái)320tQF型分離式油壓千斤頂;(2)邊環(huán)索張拉(索力5350kN)4臺(tái)320tQF型分離式油壓千斤頂;(3)谷索張拉(索力1060kN)2臺(tái)100tQF型分離式油壓千斤頂。3.4鋼桅桿吊裝梁端安裝環(huán)索下方搭設(shè)承重腳手架→擺放索夾→邊環(huán)索吊裝連接→鋼桅桿吊裝→吊索安裝→鋼桅桿下拉索張拉到位→腳手架拆除→邊環(huán)索兩端張拉→谷索安裝→聯(lián)系索安裝→谷索張拉→膜片安裝。3.5安裝步驟3.5.1標(biāo)高搭設(shè)、搭設(shè)沿邊環(huán)索下方搭設(shè)4m寬承重腳手架,按邊環(huán)索的形狀、標(biāo)高進(jìn)行搭設(shè)。腳手架的搭設(shè)形狀、標(biāo)高應(yīng)進(jìn)行施工模擬,以保證桅桿及下拉索張拉到位時(shí)邊環(huán)索脫離腳手架,有利于腳手架的拆卸為原則。腳手架搭設(shè)時(shí)需預(yù)留聯(lián)系南北的通道。3.5.2循環(huán)邊界的懸掛按照模擬計(jì)算中各索夾的坐標(biāo)位置進(jìn)行索夾擺放,擺放位置需較為精確,可用全站儀跟蹤監(jiān)測(cè)。3.5.3連接邊緣環(huán)的連接使用25t汽車式起重機(jī)自中間向兩邊分別吊裝并連接邊環(huán)索,最后將邊環(huán)索兩端的LS-1索與錨座螺桿連接。3.5.4鋼桅桿吊裝及吊裝鋼桅桿就近現(xiàn)場(chǎng)拼裝,鋼桅桿根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提前吊裝,與腳手架搭設(shè)同時(shí)進(jìn)行。吊裝時(shí)將桅桿頂內(nèi)傾,使用纜風(fēng)繩將鋼桅桿固定牢固,同時(shí)將桅桿下拉索與錨座螺桿連接。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選用300汽車式起重機(jī)或250t履帶式起重機(jī)。鋼桅桿吊裝完畢后,弦桿內(nèi)澆筑C40混凝土,并養(yǎng)護(hù)。3.5.5吊索的安裝模擬驗(yàn)算因桅桿內(nèi)傾,吊索安裝的直線距離縮短(縮短距離見圖5括號(hào)內(nèi)數(shù)字,單位為mm),此時(shí)吊索安裝最大力約為50kN,故使用10t倒鏈可完成吊索的安裝(此時(shí)吊索內(nèi)力詳見狀態(tài)1模擬驗(yàn)算結(jié)果)。吊索按照從內(nèi)到外、交叉進(jìn)行、對(duì)稱安裝的原則進(jìn)行,安裝順序如下:DS1→DS1A,DS2→DS2A……DS7→DS7A。3.5.6下拉索張拉到位吊索安裝完畢且C40鋼管混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到要求后,進(jìn)行鋼桅桿下拉索的張拉,此時(shí)LS2,LS3索的張拉力分別為226,4340kN,故可分別使用4臺(tái)20t、4臺(tái)320tQF型分離式油壓千斤頂將鋼桅桿下拉索張拉到位,同時(shí)鋼桅桿頂部恢復(fù)到設(shè)計(jì)位置(此時(shí)下拉索內(nèi)力詳見狀態(tài)2模擬驗(yàn)算結(jié)果)。張拉節(jié)點(diǎn)形式如圖6所示。3.5.7拆除框架墻經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算,下拉索張拉到位后,外環(huán)索及其索夾等構(gòu)件脫離腳手架約5cm,此時(shí)可進(jìn)行腳手架的拆除。3.5.8邊環(huán)索張拉到位驗(yàn)算腳手架拆除到一定階段后,可進(jìn)行邊環(huán)索的張拉,邊環(huán)索張拉到位時(shí)的力值為5350kN,使用4臺(tái)320tQF型分離式油壓千斤頂可將邊環(huán)索張拉到位(邊環(huán)索內(nèi)力詳見狀態(tài)3模擬驗(yàn)算結(jié)果)。邊環(huán)索張拉節(jié)點(diǎn)如圖7所示。3.5.9與谷索夾接1)在谷索安裝位置投影下方的地面上將谷索擺放到位,安裝谷索夾,并將聯(lián)系索與谷索夾連接。2)使用32臺(tái)10t倒鏈將谷索(連同聯(lián)系索)提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。3)連接谷索兩端的開式接頭(此時(shí)放到最長)。4)使用5t倒鏈將聯(lián)系索與邊環(huán)索連接到位。3.5.1谷索張拉到位模擬驗(yàn)算聯(lián)系索安裝完畢后,進(jìn)行谷索的張拉,此時(shí)谷索的張拉力為1060kN,使用2臺(tái)100tQF型分離式油壓千斤頂可將谷索張拉到位(谷索內(nèi)力詳見狀態(tài)4模擬驗(yàn)算結(jié)果),至此,索系安裝完畢。3.5.11.膜安裝本工程共分62個(gè)膜片單元,其中PTFE膜片共32片,最大膜片面積約為100m4施工模