预应力索施工

1、悬索结构安装施工悬索结构安装施工1一、钢索与锚具11、钢索的种类与制作12、钢索的锚具2二、钢索安装31、预埋索孔钢管32、挂索33、钢索与中心环的连接34、钢索与钢索的连接3三、施加预应力3四、钢索与屋面构件连接4悬索结构安装施工与其结构特点密切相关。在各种悬索结构中，尽管结构体系不同，但它们都是以悬挂在支承结构上的钢索作为主要承重构件。由于钢索本身是柔性材料，在自然状态下没有刚度，且形状也不确定，故必须施加一定的预应力才能赋予其一定的形状，成为在外荷作用下具有必要刚度和形状稳定的结构。因此悬索结构的安装施工，主要是解决钢索的架设及如何施加预应力的问题。由于悬索结构采用高强钢索和轻质屋面材料

2、，自重较轻，安装时不需要大型起重设备及脚手架和模板，故安装方便，施工费用较低。悬索结构的施工程序是：建立支承结构(柱、圈梁或框架)并预留索孔或设置连接耳板，把经预拉并按准确长度准备好的钢索架设就位，调整到规定的初始位置并安上锚具临时固定，然后按规定的步骤进行预应力张拉和屋面铺设。一、钢索与锚具1、钢索的种类与制作(1)钢索的种类钢索一般采用平行钢丝束、钢绞线或钢绞线束等。1)高强钢丝(用符号p表示)。高强钢丝是用优质高碳钢盘条经多次冷拔，并经矫直回火处理制成。平行钢丝束是由多根高强钢丝制成。近年来，开发的新品种有低松弛钢丝和镀锌钢丝。高强钢丝的直径常用的有5mm、6mm和7mm，强度标准值为1

3、570MPa与1670MPa，高强钢丝的性能应符合预应力混凝土用钢丝(GB/T5223-1995)的规定。2)钢绞线(用符号s表示)。钢绞线是用多根高强钢丝在绞线机上成螺旋形绞合，并经回火处理制成。常用的1×7钢绞线是由6根外层钢丝围绕着一根中心钢丝绞成(图8-72a)。近年来，开发的新品种有低松弛钢绞线、镀锌钢绞线、铝包钢绞线和模拔钢绞线(图8-72b)等。钢绞线的直径常用的有12.7mm和15.2mm，强度标准值为1720MPa和1860MPa。钢绞线的截面面积：12.7为98.7mm2，对15.2为139mm2，重量分别为0.774kg/m和1.101kg/m。15.2模拔钢绞

4、线的截面面积为2，重量为1.295kg/m。钢绞线的性能应符合预应力混凝土用钢绞线(GB/T5224-1995)的规定。(2)钢索的制作一般须经下料、编束、预张拉及防护等几个程序。编束时，不论钢丝柬或钢绞线束均宜采用栅孔梳理，以使每根钢丝或多股钢绞线保持相互平行，防止互相交错、缠结。成束后，每隔lm左右要用铁丝缠绕拉紧。钢索的张拉一般取极限强度的5055。钢索在下料前应抽样复验，内容包括外观、外形尺寸、抗拉强度等，并出具相应的检验报告。下料前先要以钢索初始状态的曲线形状为基准进行计算，下料长度应把理论长度加长至支承边缘，再加上张拉工作长度和施工误差等。另外在下料时还应实际放样，以校核下料长度是

5、否准确。钢索应采用砂轮切割机下料，下料长度必须准确。在每束钢索上应标明所属索号和长度，以供穿索时对号入座。钢索的防护有以下几种做法：1)灌水泥浆法。钢索张拉后，在钢套管内进行压力灌浆，钢套管外表面刷防锈漆。2)涂油裹布法。钢索表面涂防锈油脂，裹麻布或玻璃布。涂油、裹布应重复23道。每道包布的缠绕方法与前一道相反。3)涂油包塑法。采用机械化涂抹防锈油脂并外包热挤成型的高密度聚乙烯(PE)套管，商品化生产单根钢绞线或7q)5钢丝束无粘结预应力筋。必要时，可在整束钢索上加包PE套管，采用双层做法。一般内层PE套管厚1.2mm，外层PE套管厚0.40.8mm。4)PE料包覆法。钢索用PE料进行包覆，P

6、E料厚度一般为5mm，机械化生产，成品索供应。5)多层防护做法。采用镀锌钢绞线或涂环氧钢绞线，再灌水泥浆或涂油包塑；在无粘结钢绞线束外加钢套管或PE套管，内灌水泥浆或液体氯丁橡胶。钢索的防护做法应根据钢索所在的部位、使用环境及具体施工条件选用。不论采用哪种方法，在钢索防护前均应做好除污、除锈工作。2、钢索的锚具钢索的锚具有钢丝束镦头锚具、钢丝束冷铸锚具与热铸锚具、钢绞线夹片锚具、钢绞线挤压锚具、钢绞线压接锚具等。1)钢丝束镦头锚具。钢丝束镦头锚具是利用钢丝的镦粗头来锚固钢索的一种支承式锚具。常用的锚具类型有锚杯型(A型)与锚板型(B型)，见图8-73。A型锚具用于张拉端，张拉时利用工具式拉杆拧

7、在锚杯的内螺纹上，将钢丝束拉出来用螺母固定。B型锚具一般用于固定端。如用于张拉端，锚板要带外螺纹，锚固时可用半圆环固定。2)钢丝束冷铸锚具与热铸锚具。钢丝束冷铸锚具的构造见图8-74。锚环内壁呈锥台型，灌环氧铁砂冷铸料。当钢丝受力时，借助于楔形原理，对钢丝产生夹紧力。钢丝尾部镦头，形成抵抗拉力的第二道防线。锚杯利用梯形螺纹与螺母固定。张拉端锚具要有内螺纹，以便于张拉杆连接。钢丝束热铸锚具的原理同上，但在锚环内浇锌铜合金，温度以450oC为宜。尾部有镦头和不镦头两种方法。3)钢绞线夹片锚具。钢绞线夹片锚具是利用夹片来锚固钢绞线的一种楔紧式锚具，常用的是多孔夹片锚具，也称群锚(图8-75)。在锚板

8、的每一个锥形孔内装一副夹片夹紧一根钢绞线。夹片有二片式和三片式，夹片内表面为倒锯形细齿，自锚性能好。在低应力状态下，夹片的齿形应特制，并用防松装置压紧。如仅夹持单根钢绞线，可采用单孔夹片锚具。多孔夹片锚具的型号主要有XM、QM、OVM、YM、I'M、HVM等，可锚固1860MPa的钢绞线束，每束钢绞线根数一般为312根，也可更多些。4)钢绞线挤压锚具。钢绞线挤压锚具是利用挤压机推动挤压套通过喇叭型模具挤压在钢绞线端头的一种握裹式锚具，仅用于固定端(图8-76)。.5)钢绞线压接锚具。钢绞线压接锚具是利用压力机将套筒径向压接在钢绞线端头的一种握裹式锚具。图8-77所示钢绞线压接锚具的端头

9、为螺杆(用于张拉端)或耳环(用于固定端)。上述各类锚具的锚固性能，应符合国家标准预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T14370-2000)的规定。二、钢索安装1、预埋索孔钢管对于混凝土支承结构(柱、圈梁或框架)，在其钢筋绑扎完成后，先进行索孔钢管定位放线，然后用钢筋井字架将钢管焊接在支承结构钢筋上，并标注编号。模板安装后，再对钢管的位置进行检查和校核，确保准确无误。钢管端部应用麻丝堵严，以防止浇混凝土时流进水泥浆。对于钢构件，一般在制作时先将索孔钢管定位固定，待钢构件吊装时再测量对正，以保证索孔钢管角度及位置准确；也可在钢构件上焊接耳板，待钢构件吊装定位后，将钢索的端头耳板用销子与焊接耳板连

10、接。2、挂索当支承结构上预留索孔安装完成，并对其位置逐一检查和校核后，即可挂索。在高空架设钢索是悬索结构施工中难度较大、并且很重要的工序。挂索顺序应根据施工方案的规定程序进行，并按照钢索上的标记线将锚具安装到位，然后初步调整钢索内力及控制点的标高位置。对于索网结构，先挂主索(承重索)，后挂副索(稳定索)，在所有主副索都安装完毕后，按节点设计标高对索网进行调整，使索网曲面初步成型，此即为初始状态。索网初步成型后开始安装夹具，所有夹具的螺母均不得拧紧，待索网张拉完毕经验收合格后再拧紧。3、钢索与中心环的连接对于设置中心环的悬索结构体系，钢索与中心环的连接可采用两种方法，即钢索在中心环处断开并与中心

11、环连接，见图8-78；钢索在中心环处直接通过，见图8-79。4、钢索与钢索的连接在正交索网中，为使两个方向的钢索在交叉处不产生相互错动，应采用夹具在交叉处连接固定，其节点构造见图8-80。三、施加预应力施加预应力是悬索屋盖结构施工的关键工序。通过施加预应力，可使各索内力和控制点标高或索网节点标高都达到设计要求。对于混凝土支承结构，只有在混凝土强度达到设计要求后才能进行此项工作。在悬索结构中，对钢索施加预应力的方式有张拉、下压、顶升等多种手段。其中，采用液压千斤顶、手动葫芦(倒链)等张拉钢索是最常用的一种方式；采用整体下压或整体顶升方式张拉，是一种新颖的施工方法，具有简易、经济、可靠等优点。如安

12、徽体育馆、上海杨浦体育馆等索桁屋盖，利用钢桁架整体下压在悬索上，对悬索施加预应力，见图8-24。具体做法是借助于边柱顶部预埋螺杆，通过拧紧螺母将每榀桁架端支座同时压下。张拉千斤顶常用的有：100250t群锚千斤顶(YCQ、YCW型)(图8-81)、60t穿心千斤顶(YC型)、1825t前卡千斤顶(YCN、YDC型)(图8-82)等。前两者可用于钢绞线束与钢丝束张拉，后者仅用于单根钢绞线张拉。钢索的张拉顺序应根据结构受力特点、施工要求、操作安全等因素确定，以对称张拉为基本原则。钢索的张拉方法：对直线束，可采取一端张拉；对折线束，应采取两端张拉。张拉力宜分级加载；采用多台千斤顶同时工作时，应同步加载。实测张拉伸长值与计算值比较，其允许偏差为510。张拉结束后切断两端多余钢索，但应使其露出锚具不少于50mm。为保证在边缘构件内的孔道与钢索形成有效粘接，改善锚具受力状况，要进行索孔灌浆和端头封裹。这两项工作一定要引起足够的重视，因为灌浆和封裹的质量直接影响到钢索的防腐措施是否有效持久，从而影响到钢索的安全与寿命。四、钢索与屋面构件连接悬索结构张拉后，可铺设檩条和屋面板及悬挂吊顶。屋面板可以采用预制钢筋混凝土薄板、彩色压型钢板等轻质材料。屋面板采用预制钢筋混凝土薄板时，可在预制板内预埋挂钩，安装时直接将屋面板挂在悬索上即可。连接