大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)張拉技術(shù)研究

1、<p>　　大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)張拉技術(shù)研究</p><p>　　摘要：張拉是大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)拉索施工最關(guān)鍵的工序之一，不僅拉索施工的其他工序(如拉索的制作、安裝、索長誤差調(diào)節(jié)和預(yù)緊等)服務(wù)于張拉，而且拉索錨具形式、鋼構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等也須滿足張拉的要求。以下根據(jù)工程實(shí)踐，提出拉索張拉的基本要求，以及滿足不同條件和需求的多種拉索張拉方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大跨度；預(yù)應(yīng)力鋼

2、結(jié)構(gòu)；張拉；拉索施工 </p><p>　　中圖分類號： TU319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　1. 拉索張拉基本要求 </p><p>　　與拉索相連的鋼構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、拉索錨具形式及其構(gòu)造等必須能滿足張拉工藝的要求。制定張拉方案時(shí)，拉索張拉單位必須予以核實(shí)。若不能滿足，則由拉索張拉單位提出合理的構(gòu)造措施，由設(shè)計(jì)、總包、監(jiān)理等單位予以確認(rèn)。

3、</p><p>　　1)拉索張拉前，必須進(jìn)行相關(guān)的施工分析，制定施工方案，確定張拉的方法、順序、程序、施工張拉力、張拉控制項(xiàng)目以及對鋼構(gòu)安裝的要求、張拉作業(yè)平臺等。 </p><p>　　2)若拉索分批張拉，則應(yīng)充分考慮先后批張拉的索力相互影響。宜在不影響最終設(shè)計(jì)狀態(tài)和保證張拉過程中結(jié)構(gòu)安全的情況下，采取措施盡量減小先后批張拉的索力相互影響，從而減小張拉次數(shù)，保證結(jié)構(gòu)成型時(shí)的索力與設(shè)計(jì)相

4、符。 </p><p>　　3)張拉前，應(yīng)調(diào)整被動(dòng)張拉索的索長誤差，預(yù)緊主動(dòng)張拉索。 </p><p>　　4)正式張拉前，應(yīng)做好以下工作: </p><p>　?、俅钤O(shè)張拉作業(yè)平臺，該平臺架應(yīng)與結(jié)構(gòu)脫離，不應(yīng)影響結(jié)構(gòu)張拉變形; </p><p>　?、趶埨敖Y(jié)構(gòu)的狀態(tài)(如結(jié)構(gòu)的位形、支撐條件和支座約束條件等)，應(yīng)與施工方案要求的一致;否則，

5、不能進(jìn)行張拉; </p><p>　?、蹖ψ璧K結(jié)構(gòu)張拉變形的支撐，在張拉前應(yīng)主動(dòng)脫空，主動(dòng)脫空距離應(yīng)保證不阻礙結(jié)構(gòu)張拉變形; </p><p>　?、軕?yīng)清除鋼構(gòu)上較重的堆置物或吊掛物，避免影響張拉時(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài); </p><p>　?、輳埨Ы镯敽陀蛪罕響?yīng)在有資質(zhì)的試驗(yàn)單位進(jìn)行配套標(biāo)定，且必須配套使用，標(biāo)定記錄有效期為 6 個(gè)月，主動(dòng)油壓表應(yīng)采用精密油壓表，千斤頂?shù)念~

6、定張拉力應(yīng)不小于最大施工張拉力標(biāo)準(zhǔn)值的 1. 2 倍。 </p><p>　　5) 張拉工裝及其各部件的設(shè)計(jì)承載力不應(yīng)低于最大施工張拉力標(biāo)準(zhǔn)值的 1. 3 倍。 </p><p>　　6)應(yīng)先將張拉工裝、千斤頂、油泵、油壓表等在地面預(yù)組裝，進(jìn)行試張拉操作。各部件和機(jī)具檢查合格，且整體工作正常，方可進(jìn)行正式張拉。 </p><p>　　7) 為彌補(bǔ)調(diào)節(jié)裝置中螺牙間隙引

7、起的預(yù)應(yīng)力損失，可采用超張拉。超張拉比例應(yīng)根據(jù)調(diào)節(jié)裝置的旋緊方式和索長等綜合確定: </p><p>　?、賹τ陂L度 ＞ 60m的拉索，可不超張拉;當(dāng)拉索長度 ＜ 60m 時(shí)，應(yīng)根據(jù)調(diào)節(jié)裝置的旋緊方式確定超張拉比例，索長取低值，索短取高值; </p><p>　　②對于旋緊套筒的調(diào)節(jié)裝置(如可調(diào)套筒熱鑄錨)，宜超張拉 3% ～ 5% ;對于旋緊螺桿的調(diào)節(jié)裝置 ( 如單螺桿式熱鑄錨)，宜超張

8、拉 1% ～3% ; 對于旋緊螺母的調(diào)節(jié)裝置 ( 如雙螺桿式熱鑄錨、冷鑄錨)，可不超張拉。 </p><p>　　8) 當(dāng)張拉千斤頂和油泵存在較大高差，油泵上的油壓表值應(yīng)予以調(diào)整，以彌補(bǔ)高差引起的千斤頂和油泵之間油壓差異，或者在千斤頂?shù)倪M(jìn)油口增設(shè)油壓表。 </p><p>　　2. 群索結(jié)構(gòu)中拉索被動(dòng)張拉技術(shù) </p><p>　　2. 1 拉索被動(dòng)張拉技術(shù)的定義

9、</p><p>　　在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的索桿系子結(jié)構(gòu)中，同桿(撐桿或桅桿)各索的索力關(guān)系是直接相關(guān)的，桿力和索力是平衡的。在索桿系位形一定的條件下，當(dāng)其中某些索的索力已知，則根據(jù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)力平衡，相連其他索的索力即可確定。如弦支穹頂結(jié)構(gòu)中同環(huán)的環(huán)向索和徑向索，斜拉桅桿結(jié)構(gòu)(桅桿底端鉸接)中同桅桿的前索和背索，以及各類全張力結(jié)構(gòu)。對于這樣的索桿系子結(jié)構(gòu)，無需對所有的拉索都進(jìn)行主動(dòng)張拉?？蛇x擇其中部分拉索進(jìn)行主動(dòng)張拉，而其

10、他拉索則被動(dòng)張拉。 </p><p>　　拉索被動(dòng)張拉技術(shù)，就是通過主動(dòng)張拉部分索，在其他索中乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)中建立所需的預(yù)應(yīng)力，滿足初始態(tài)結(jié)構(gòu)位形的要求。拉索被動(dòng)張拉技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，可大大減少拉索張拉量、工裝和機(jī)具的數(shù)量，節(jié)約勞動(dòng)力，縮短工期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性，但該技術(shù)需要較高的技術(shù)要求。 </p><p>　　2. 2 拉索被動(dòng)張拉技術(shù)的關(guān)鍵控制 </p>

11、<p>　　為達(dá)到設(shè)計(jì)初始態(tài)的力和形，且力是在形上的平衡，因此拉索被動(dòng)張拉技術(shù)同樣要對力和形進(jìn)行雙控。當(dāng)然，拉索被動(dòng)張拉技術(shù)中僅僅通過張拉主動(dòng)索來實(shí)現(xiàn)力和形的雙控是不行的，需要貫穿制作、安裝、調(diào)整和張拉整個(gè)拉索施工工序。由于被動(dòng)索不直接進(jìn)行張拉，在索長誤差調(diào)整且固定后，其無應(yīng)力索長(即索原長) 不再改變，僅僅通過張拉主動(dòng)索，使被動(dòng)索彈性伸長，從而在被動(dòng)索中建立所需的預(yù)應(yīng)力，因此，被動(dòng)索的施工關(guān)鍵是其索長，而索長誤差調(diào)整是主

12、要控制措施之一。只有被動(dòng)索的索長得到有效控制，張拉成型后索桿系子結(jié)構(gòu)的位形才能得以保證，而形一定，索桿系的內(nèi)力平衡關(guān)系(內(nèi)力比值)才能與設(shè)計(jì)一致。在索桿系子結(jié)構(gòu)的形一定和內(nèi)力平衡關(guān)系一定時(shí)，通過張拉主動(dòng)索，可在索桿中建立明確的預(yù)應(yīng)力值?？梢?，被動(dòng)索施工關(guān)鍵是根據(jù)制作和安裝等誤差調(diào)整索長，保證索桿子結(jié)構(gòu)的位形和索桿內(nèi)力比值關(guān)系，即以控制形為目的;而主動(dòng)索施工關(guān)鍵是張拉力，根據(jù)索桿內(nèi)力平衡關(guān)系來保證被動(dòng)索的拉力，即以控制力為目的。拉索被動(dòng)張

13、拉技術(shù)體現(xiàn)了形和力的雙控、控制的過程性、被動(dòng)索和主動(dòng)索的同等重要性，具有技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。 </p><p>　　2. 3 主動(dòng)索和被動(dòng)索的確定原則 </p><p>　　由于拉索被動(dòng)張拉技術(shù)并不對結(jié)構(gòu)中的每根索都進(jìn)行張拉，因此就存在哪些索應(yīng)該主動(dòng)張拉，哪些索應(yīng)該被動(dòng)張拉的問題。 </p><p>　　形一定、索桿內(nèi)力平衡關(guān)系一定，是拉索被動(dòng)張拉技術(shù)得以應(yīng)用的關(guān)

14、鍵。可把單個(gè)桿(桅桿或撐桿)上的局部索桿系分為單桿、主動(dòng)索和被動(dòng)索 3 部分。拉索被動(dòng)張拉技術(shù)中，被動(dòng)索通過張拉主動(dòng)索而建立預(yù)應(yīng)力，則在主動(dòng)索未張拉前，被動(dòng)索應(yīng)呈松弛狀態(tài)，因此由被動(dòng)索和桿組成的體系(可稱為被動(dòng)體系)不應(yīng)存在自應(yīng)力狀態(tài)，即被動(dòng)體系的自應(yīng)力狀態(tài)數(shù) S = 0，為靜定體系，此時(shí)被動(dòng)索在無應(yīng)力狀態(tài)下調(diào)整索長到位。若被動(dòng)體系為靜不定體系(S ＞ 0)，則部分被動(dòng)索需要在有張力條件下方可將其索長調(diào)整到位，這樣這些索其實(shí)也進(jìn)行了主動(dòng)

15、張拉，已不能再稱之為被動(dòng)索。 </p><p>　　故確定主動(dòng)索和被動(dòng)索的基本原則為:被動(dòng)索和桿構(gòu)成的被動(dòng)體系應(yīng)為靜定體系，即其自應(yīng)力狀態(tài)數(shù) S = 0。如一個(gè)空間索桿系子結(jié)構(gòu)(見圖 4)，其中 1 根桅桿和 8 根拉索，拉索以桅桿為圓心均勻分布，初始態(tài)下各索索力為 F。 </p><p>　　若僅選擇拉索 S1 為主動(dòng)索，則 S2 ～ S8 和桅桿構(gòu)成被動(dòng)體系。初始態(tài)下去除 S1，則被動(dòng)

16、體系的索力關(guān)系為:F2= F8＞ F，F(xiàn)3= F7= F，F(xiàn)4= F6＜ F，F(xiàn)5＜F，部分被動(dòng)索需要主動(dòng)張拉方能將索長調(diào)整到位，甚至 S2 和 S8 的張拉力超過了初始態(tài)的目標(biāo)索力?？梢姡粍?dòng)體系存在自應(yīng)力狀態(tài)，為靜不定體系，需從被動(dòng)索中再挑出主動(dòng)索。若選擇 S1 ～ S3 為主動(dòng)索，則 S4 ～ S8 和桅桿構(gòu)成被動(dòng)體系。初始態(tài)下去除S1 ～ S3，則被動(dòng)體系的索力關(guān)系為:F4= F8= F，F(xiàn)5= F6= F7= 0?？梢?，被動(dòng)體

17、系仍存在自應(yīng)力狀態(tài)，仍為靜不定體系，需從被動(dòng)索中再挑出主動(dòng)索。若選擇 S1 ～ S4 為主動(dòng)索，則 S5 ～ S8 和桅桿構(gòu)成被動(dòng)體系，此時(shí)其中不可能存在自應(yīng)力狀態(tài)，為靜不定體系，S5 ～ S8 可在無應(yīng)力狀態(tài)下調(diào)整索長，通過 S1 ～S4 主動(dòng)索的張拉而建立所需的預(yù)拉力。顯然，從被動(dòng)索中再選擇出索作為主動(dòng)索，也是可行的。 </p><p><b>　　3. 結(jié)語 </b></p>

18、;<p>　　拉索施工須在結(jié)構(gòu)分析和施工過程分析中，掌握結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工過程狀態(tài)和關(guān)鍵施工參數(shù)，而且從分析、制作、安裝到張拉必須保持一致性，其中以張拉為核心，分析、制作、安裝和誤差調(diào)整及相關(guān)索節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、索頭形式、張拉工裝等服務(wù)于張拉。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　?。?］郭正興，石開榮，羅斌，等．武漢體育館索承網(wǎng)殼