大跨度預應力鋼結構張拉技術研究

1、<p>　　大跨度預應力鋼結構張拉技術研究</p><p>　　摘要：張拉是大跨度預應力鋼結構拉索施工最關鍵的工序之一，不僅拉索施工的其他工序(如拉索的制作、安裝、索長誤差調節(jié)和預緊等)服務于張拉，而且拉索錨具形式、鋼構節(jié)點構造等也須滿足張拉的要求。以下根據工程實踐，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>　　關鍵詞：大跨度；預應力鋼

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

3、</p><p>　　1)拉索張拉前，必須進行相關的施工分析，制定施工方案，確定張拉的方法、順序、程序、施工張拉力、張拉控制項目以及對鋼構安裝的要求、張拉作業(yè)平臺等。 </p><p>　　2)若拉索分批張拉，則應充分考慮先后批張拉的索力相互影響。宜在不影響最終設計狀態(tài)和保證張拉過程中結構安全的情況下，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，保證結構成型時的索力與設計相

4、符。 </p><p>　　3)張拉前，應調整被動張拉索的索長誤差，預緊主動張拉索。 </p><p>　　4)正式張拉前，應做好以下工作: </p><p>　　①搭設張拉作業(yè)平臺，該平臺架應與結構脫離，不應影響結構張拉變形; </p><p>　?、趶埨敖Y構的狀態(tài)(如結構的位形、支撐條件和支座約束條件等)，應與施工方案要求的一致;否則，

5、不能進行張拉; </p><p>　?、蹖ψ璧K結構張拉變形的支撐，在張拉前應主動脫空，主動脫空距離應保證不阻礙結構張拉變形; </p><p>　?、軕宄摌嬌陷^重的堆置物或吊掛物，避免影響張拉時結構狀態(tài); </p><p>　?、輳埨Ы镯敽陀蛪罕響谟匈Y質的試驗單位進行配套標定，且必須配套使用，標定記錄有效期為 6 個月，主動油壓表應采用精密油壓表，千斤頂的額

6、定張拉力應不小于最大施工張拉力標準值的 1. 2 倍。 </p><p>　　5) 張拉工裝及其各部件的設計承載力不應低于最大施工張拉力標準值的 1. 3 倍。 </p><p>　　6)應先將張拉工裝、千斤頂、油泵、油壓表等在地面預組裝，進行試張拉操作。各部件和機具檢查合格，且整體工作正常，方可進行正式張拉。 </p><p>　　7) 為彌補調節(jié)裝置中螺牙間隙引

7、起的預應力損失，可采用超張拉。超張拉比例應根據調節(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;當拉索長度 ＜ 60m 時，應根據調節(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>　?、趯τ谛o套筒的調節(jié)裝置(如可調套筒熱鑄錨)，宜超張拉 3% ～ 5% ;對于旋緊螺桿的調節(jié)裝置 ( 如單螺桿式熱鑄錨)，宜超張

8、拉 1% ～3% ; 對于旋緊螺母的調節(jié)裝置 ( 如雙螺桿式熱鑄錨、冷鑄錨)，可不超張拉。 </p><p>　　8) 當張拉千斤頂和油泵存在較大高差，油泵上的油壓表值應予以調整，以彌補高差引起的千斤頂和油泵之間油壓差異，或者在千斤頂的進油口增設油壓表。 </p><p>　　2. 群索結構中拉索被動張拉技術 </p><p>　　2. 1 拉索被動張拉技術的定義

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

10、他拉索則被動張拉。 </p><p>　　拉索被動張拉技術，就是通過主動張拉部分索，在其他索中乃至整個結構中建立所需的預應力，滿足初始態(tài)結構位形的要求。拉索被動張拉技術實現了“牽一發(fā)而動全身”，可大大減少拉索張拉量、工裝和機具的數量，節(jié)約勞動力，縮短工期，具有明顯的經濟性和先進性，但該技術需要較高的技術要求。 </p><p>　　2. 2 拉索被動張拉技術的關鍵控制 </p>

11、<p>　　為達到設計初始態(tài)的力和形，且力是在形上的平衡，因此拉索被動張拉技術同樣要對力和形進行雙控。當然，拉索被動張拉技術中僅僅通過張拉主動索來實現力和形的雙控是不行的，需要貫穿制作、安裝、調整和張拉整個拉索施工工序。由于被動索不直接進行張拉，在索長誤差調整且固定后，其無應力索長(即索原長) 不再改變，僅僅通過張拉主動索，使被動索彈性伸長，從而在被動索中建立所需的預應力，因此，被動索的施工關鍵是其索長，而索長誤差調整是主

12、要控制措施之一。只有被動索的索長得到有效控制，張拉成型后索桿系子結構的位形才能得以保證，而形一定，索桿系的內力平衡關系(內力比值)才能與設計一致。在索桿系子結構的形一定和內力平衡關系一定時，通過張拉主動索，可在索桿中建立明確的預應力值。可見，被動索施工關鍵是根據制作和安裝等誤差調整索長，保證索桿子結構的位形和索桿內力比值關系，即以控制形為目的;而主動索施工關鍵是張拉力，根據索桿內力平衡關系來保證被動索的拉力，即以控制力為目的。拉索被動張

13、拉技術體現了形和力的雙控、控制的過程性、被動索和主動索的同等重要性，具有技術的經濟性和先進性。 </p><p>　　2. 3 主動索和被動索的確定原則 </p><p>　　由于拉索被動張拉技術并不對結構中的每根索都進行張拉，因此就存在哪些索應該主動張拉，哪些索應該被動張拉的問題。 </p><p>　　形一定、索桿內力平衡關系一定，是拉索被動張拉技術得以應用的關

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

15、張拉，已不能再稱之為被動索。 </p><p>　　故確定主動索和被動索的基本原則為:被動索和桿構成的被動體系應為靜定體系，即其自應力狀態(tài)數 S = 0。如一個空間索桿系子結構(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 為主動索，則 S2 ～ S8 和桅桿構成被動體系。初始態(tài)下去除 S1，則被動

16、體系的索力關系為:F2= F8＞ F，F3= F7= F，F4= F6＜ F，F5＜F，部分被動索需要主動張拉方能將索長調整到位，甚至 S2 和 S8 的張拉力超過了初始態(tài)的目標索力?？梢姡粍芋w系存在自應力狀態(tài)，為靜不定體系，需從被動索中再挑出主動索。若選擇 S1 ～ S3 為主動索，則 S4 ～ S8 和桅桿構成被動體系。初始態(tài)下去除S1 ～ S3，則被動體系的索力關系為:F4= F8= F，F5= F6= F7= 0?？梢姡粍芋w

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

18、;<p>　　拉索施工須在結構分析和施工過程分析中，掌握結構特點、施工過程狀態(tài)和關鍵施工參數，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、安裝和誤差調整及相關索節(jié)點構造、索頭形式、張拉工裝等服務于張拉。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　?。?］郭正興，石開榮，羅斌，等．武漢體育館索承網殼