悬索结构和膜结构施工项目技术交底

1悬索结构的形形式和特点2悬索结构的构构造3悬索结构施工工4悬索桥的构造造5悬索桥的施工工悬索结构和膜膜结构施工项项目技术交底底课程内容悬索结构：以一系列受拉钢钢索为主要承承重构件，按照一定规律律组成各种不不同形式的布布置方式，并并悬挂在边缘构构件或支承结结构上而形成成的一种空间间结构。钢索一一般采用由高高强钢丝组成成的钢丝束，，钢绞线或钢线线绳用圆钢筋筋或带状的薄薄钢板。边缘缘构件或支承结结构用于锚固固钢索并承受受悬索的拉力，其结构形形式可依据建建筑物不同类类型采用圈梁、拱、桁架架或框架等。。3.1悬索结构的形形式和特点3.1.1概述悬索结构单层悬索结构双层悬索结构构3.1.2悬索结构的分分类一、单层悬索索体系:由一系列按一一定规律布置置的单根悬索索组成，悬索索两端锚挂在在稳固的支承承结构上。在在悬索结构中中，单层悬索索体系在构造造和理论计算算上都比较简简单。单层悬悬索体系又可可细分为单层层单向悬索结结构、单层辐辐射状悬索结结构和单层网网状悬索结构构三种。①单层单向悬索索结构。由一一群平行走向向的承重索组组成，并构成成单曲下凹屋屋面。如图所示：图5-1单层单向悬索索结构②单层辐射状悬悬索结构。当当屋盖为圆形形或椭圆形平平面时，悬索索一般按辐射射状布置，整整个屋面形成成下凹的旋转转曲面，悬索索支承在周边边构件受压圈圈梁上。如图所示：图5-2辐射式布置的的单层索体系系③单层网状悬索索结构。网状状布置的单层层索形成下凹凹的双曲率曲曲面，两个方方向的索一般般是正交布置置，适用于圆圆形、矩形等等各种平面。。单层网状悬悬索结构其边边缘构件的弯弯矩大于辐射射式布置，但但省去了中心心拉环。如图所示：图5-3网状布置的单单层索体系图5-4淄博市化纤厂厂的单层悬索索屋盖单层悬索体系系与单根悬索索相似，其稳稳定性较差：a)单层悬索体系系是一种可变变体系，平衡衡形式随荷载分布方式式而变。b)单层悬索体系系抗风能力差差。作用在屋屋盖上的风力主要是吸力力，而且分布布不均匀，会会引起较大的的机构性位移，，降低屋盖稳稳定性。当屋屋面较轻时，，甚至可被风力力掀起。为增大单层悬悬索体系的稳稳定性，一般般可采取如下下措施：a)采用重屋面，，如装配式钢钢筋混凝土屋屋面板等；b)采用预应力钢钢筋混凝土悬悬挂薄壳；；c)采用横向加劲劲构件（如图图5-5）。图5-5预应力横向加加劲单层索系系横向加劲单层层索系一般有有三个工作阶阶段：a)第一阶段在锚锚固好的索上上敷设横向构构件b)第二阶段为预预应力阶段C)第三阶段为荷荷载阶段横向加劲单层层索系不但受受力合理，用用料经济，施施工也比较方方便。我国是是世界上首先先成功地将预预应力横向加加劲单层索系系应用于工程程实践的国家家之一。先后后在1989年、1992年建成安徽省省体育馆、潮潮州体育馆，，上海杨浦体体育馆等工程程。如图所示：图5-6安徽省体育馆馆的结构示意意图双层悬索体系系是由一系列列下凹的承重重索和上凸的的稳定索以及它们们之间的连系系杆组成。双双层索系中的的每对承重索、稳稳定索一般位位于同一竖向向平面，二者者之间通过受拉或或受压的连系系杆相连（图图5一8)，其外形与受力特点点类似于承受受横向荷载的的传统平面桁桁架，所以又称称为索桁架。。二.预应力双层悬悬索体系图5一8预应力双层悬悬索体系的平平面布置简图图图5一9预应力双层悬悬索体系的一一般形式☆双层索系的布布置也有平行行布置、辐射射式布置和网网状布置三种种形式:①双层单向悬索索结构（平行行布置）。双双层单向悬索索结构是由一一群平行走向向的索桁架组组成，图5一10，多用于矩形形、多边形建建筑平面，并并可用于单跨跨或多跨建筑筑结构（图5一11）。图5一10双层单向悬索索结构图图5一11平行布置的多多跨双层索系系②双层辐射状悬悬索结构。当当平面为圆形形时，常将承承重索、稳定定索沿辐射状状布置，周边边锚固在受压压圈梁上，中中心宜设置受受拉环。③双层双向悬索索结构。双层层双向悬索结结构是将平面面索桁架沿相相互正交的两两个方向布置置的结构形式式鞍形索网是由由相互正交，，曲率相反的的承重索和稳定索叠交而而形成的负高高斯曲率的曲曲面悬索结构构。下凹的钢索为为承重索，上上凸的钢索为为稳定索，两两组索在交点处相相互连接在一一起，索网周周边悬挂在强强大的周边构件上上。常见的鞍鞍形索网形式式如图21所示。为了保证索网网具有足够的的刚度和稳定定性，必须对索网施加预预应力。由于于两组索的曲曲率相反，因因此可以对其中任任意一组或同同时对两组索索进行张拉，，均可实现预应力力。三.预应力鞍形索索网组合悬索结构构是指将悬索索体系（索网网、单层索系系、双层索系等））与中间支承承结构组合在在一起而形成成的一种新型结构构。中间支承承结构由于要要承受较大载载，因此多采用刚刚度大，受力力合理的拱、、刚架、索拱拱体系等结构形式式。四.组合悬索结构构混合悬挂体系系是由柔性悬悬索与刚性构构件组合而成。在这类体体系中，或用用钢索悬挂其其他构件，或或由钢索对其他构构件提供附加加支点，以减减轻这些构件件的担；或用刚性性的受弯构件件来加强悬索索的稳定性，，以减少不均匀荷荷载作用下的的机构性位移移。混合悬挂挂结构常见的形式式有索拱体系系、吊挂式混混合结构和斜斜拉式混合结构等等。★索拱体系包括括平面索拱体系系和鞍形索拱体系系两种。五.混合悬挂体系系★吊挂式混合结结构应用悬索索桥的结构原原理，用一系系列吊杆把刚刚性的屋面构构件连接在悬悬索，由悬索索承担大部分分刚性屋盖构构件荷载，不不仅节省了结结构所占空间间，而且总体体受力较为合合理。★斜拉式混合结结构应用斜拉拉桥的结构原原理，由塔柱柱顶部挂下斜斜拉索直接与与刚性的屋盖盖构件相连，，大部分刚性性屋盖构件荷荷载经斜拉索索传递到塔柱柱，最终传至至基础。①预应力悬挂薄薄壳②悬挂薄膜结构构（钢悬膜结构构、涂层织织物悬挂薄膜膜）六.悬挂薄壳与薄薄膜结构3.1.3悬索结构的特特点①受力合理，经经济性好，悬悬索结构依靠靠高强度钢索索的轴向拉伸伸来抵抗外荷荷载作用，最最充分地利用用了钢材的强强度，因而可可以较经济地地跨越很大的的跨度。②施工方便。③建筑造型多样样、美观。④悬索结构的边边缘构件或支支承结构受力力较大，一般般需要强大的的截面，耗费费较多的材料料，而且其刚刚度对悬索结结构的受力影影响较大，因因此边缘构件件或支承结构构的设计极为为重要。⑤悬索结构设计计计算理论相相对复杂。一、钢索的分类用于悬挂结构构的钢索有如如下数种：圆钢、型钢、、钢绞线、钢钢丝绳及钢丝丝束等。3.2悬索结构的构构造3.2.1钢索二、钢索的制作钢钢索索制作一般须须经下料、编编束、预张拉拉力及防护等等几个程序。。3.2.2锚具一、螺杆式锚具二、镦头式锚具三、夹片式锚具四、锥销式锚具五、其他形式的锚锚具3.2.3其他节点构造造一、钢索与钢索连连接二、钢索连接件三、钢索与屋面板板连接图5-47连接板连接图5-48混凝土板内伸伸出钢筋连接接四、钢索与中心环环的连接图5-49钢索与中心环环的连接之一一五、钢索的锚固钢索的锚固可可根据拉力的的大小、倾角角和地基土等等条件采用下下列方法：重重力式；板式式；挡土墙式式；桩式。3.3悬索结构施工工3.3.1单层单向悬挂挂屋盖结构施施工①钢索的制作。。钢丝的下料长长度L可由下式计算算：L=两锚头之间钢钢丝束的净长长＋2(锚头长＋锚头头端部露露出钢丝丝长＋垫圈厚厚〕例如，本工程程钢丝束中钢钢丝的下料长长度为：L=54.8+2(0.155+0.05+0.036)=55.282(m)②装锚具（又称称挂锚）。③挂索。（图5-52）④铺槽形板。⑤槽板加荷。⑥挂稳定索。（图5-53）⑦槽形板灌缝。。⑧预留孔道灌浆浆。⑨卸去红砖。3.3.2双层辐射式悬悬索屋盖结构构施工双层辐射式悬悬索屋盖适用用于圆形的建建筑平面，它它由外环、内内环、辐射形形承重索及稳稳定索等构成成。该结构体系分分两种：拉环体系和压环体系悬索各阶段进进行施工3.3.3索网悬索屋盖盖结构施工该结构由索网网和它的支承承结构（边梁梁或边梁与拱拱组合）组成成，索网由承承重索（负高高斯曲率）和和稳定索（正正高斯曲率））组成。稳定定索的作用是是使索网屋面面在各种荷载载作用下能维维持预定的曲曲面。①制索。②②穿索。。③标高控控制。④张张拉。3.4悬索桥的构造造3.4.1概述悬索桥主要由由悬索（主缆缆）、塔柱、、吊杆、锚碇碇和桥道系组组成。悬索包包括主索、边边索和锚索；；桥道系包括括桥面、桥道道和加劲梁。。新世纪大跨度度桥梁的发展展趋势世界桥梁发展展的历史是桥梁跨度不不断增大的历历史，是桥型型不断丰富的的历史，是结结构不断轻型型化的历史。。发展现状预示示本世纪将迎来来世界桥梁更更大规模的建建设高潮。洲际跨海、建建立全球交通通网的构想跨海工程不是是可望而不可可即的宏伟蓝蓝图。大跨度桥梁向向索结构方向向发展特大跨桥梁采采用以斜缆为为主的空间网状承重重体系或采用悬索加斜拉的的混合体系。采用流线型钢箱或采用轻型而而刚度大的复合材料作加劲梁。采用自重小强强度高的碳纤维材料做主缆。斜拉桥在密索体系的基础上采用用开口截面，，减小梁的高高跨比。大跨度桥梁上上部结构轻型化问题。大跨度桥梁的的动力稳定性性问题跨海工程常年年受台风、海海浪频繁袭击击；海峡地震带，，多支地震力力激励；多车、快车、、重车等行车车动力作用；；研究特大跨桥桥梁气动特性性，改善气动弹性性稳定性。跨海结构振动动控制，抗震、减震震、抑震。避免车激共振振，增大特大跨跨桥梁刚度。。大型深水基础础工程的难点点突破目前世界桥梁梁基础工程实实践尚未超过过100m深海。直布罗陀海峡峡桥的悬索桥桥和多跨斜拉拉桥方案，基基础深达300m。美国将在墨西西哥湾修建的的石油钻井平平台基础，水水深达411m.解决100~300m深海基础施工工难题迫在眉眉睫。基础及桥墩分分大块预制安安装。大跨度桥梁应应是建筑艺术术精品空间艺术精品品增添湖光山色色、海空景观观；成为世界名城城永久的标志性建筑；重视建筑艺术术造型，重视视桥梁美学和和景观设计，，重视环境保保护，达到人文景观同环环境景观的完完美结合。杰出的桥梁工工程师，也应应是卓越的桥桥梁建筑师。。3.4.2悬索桥的构造造特点一、主缆主缆是悬索桥桥的主要承重重构件，除承承受自重和吊吊索（吊杆））重外，又通通过吊索承受受加劲梁、桥桥面系恒载及及活载。悬索索桥一般采用用双面主缆，，一般是一侧侧布置一根，，分别有一侧侧用两根主缆缆的设计，对对称设置在加加劲梁的上方方，主缆下的的吊索吊挂加加劲梁的上弦弦或上弦伸出出的抚架。悬悬索桥主缆主主要有三种类类型：①平平行钢丝；②②平行钢丝丝束；③钢钢丝绳。二、加劲梁加劲梁由均匀匀间隔的分布布吊索悬挂在在主缆的索夹夹上，其主要要功能是提供供桥面系和防防止桥面发生生过大的挠曲曲和扭曲变形形。悬索桥加劲梁梁主要有两种种形式：钢桁桁架和扁平钢钢箱梁三、吊索吊索也称吊杆杆，是主要传传力杆件，通通过吊索将桥桥面荷载传给给悬索。吊索索有直吊索和和斜吊索两种种，如图66，其上端通过过索夹与悬索索相连，下端端与加劲梁连连接。图5-68吊索与主缆连连接方式四、索塔索塔是支承主主缆的重要构构件，恒载和和活载大都通通过索塔传到到塔墩和基础础。索塔还承承受作用于塔塔身、加劲梁梁及主缆上的的风力。主塔塔顶设有鞍座座，底部支承承于主墩，由由立柱、横撑撑组成平面框框架。五、锚碇锚碇是主缆的的锚固体，与与索塔一样是是支承主缆的的重要部分，，它将主缆的的拉力传递给给地基。锚碇碇一般由锚碇碇基础、锚块块、主缆的锚锚碇架及固定定装置、遮棚棚等部分组成成。当主缆需需要改变方向向时，锚碇中中还包括主缆缆支架和锚固固鞍座。六、鞍座①塔顶鞍座。由主缆传来的的很大的竖直直力通过鞍座座均匀分布到到塔柱顶截面面。②主缆支架架鞍座。主缆支架鞍座座主要功能是是改变主缆方方向，并把主主缆的钢丝束束股在水平及及竖直方向分分散开来，然然后把这些钢钢丝束股引人人各自的锚固固位置。其构构造类同塔顶顶鞍座。七、桥面多用钢板铺设设，也有浇筑筑沥青混凝土土和铺设木板板等的。目前前，大跨度吊吊桥一般采用用正交异性板板作行车桥面面。正交异性性板在桥宽内内是一块很薄薄的钢板，在在板下全长内内用连续、间间距很密的纵纵肋加固，使使它足以承受受活载的压力力，且能减轻轻桥梁自重。。3.5悬索桥的施工工3.5.1悬索的施工一、悬索的制制作悬索由缆索制制成。缆索在在运输、丈量量、切割和安安装中应注意意避免扭转、、松散。钢缆缆索安装时应应做破断试验验，要检查破破断所在部位位，总破断力力是否达到设设计要求，钢钢索应不致从从锚头中拔出出。①下料；；②切割。。二、锚头的制制作锚头制作是将将钢索端部钢钢丝散开并理理直做成锚头头套筒相似的的锥形，以便便插入套筒后后浇铸合金时时能均匀分布布。三、索鞍的安安装索鞍的安装与与斜拉桥相同同，有强制法和预偏法。四、主索的安安装安装主索时，，要检查锚碇碇，索鞍和索索塔的中心线线，标高、距距离。五、索夹和吊吊杆的安装索夹和吊杆可可在施工索道道上安装。3.5.2索塔的施工索塔材料可用用金属、钢筋筋混凝土或预预应力混凝土土。钢索塔需要用用铆、栓、焊焊等连接形式式进行装配，，截面一般是是由型钢组成成的桁架和框框架形式。混凝土索塔施施工大体上可可分为搭架现现浇、预制吊吊装、滑升模模板浇筑等几几种方法。一、搭架现浇浇二、预制吊装装三、滑模施工工这种方法的最最大优点是施施工进度快，，适用于高塔塔的施工。3.5.3加劲梁的架设设加劲梁架设的的主要工具是是缆载起重机机。架设顺序序可以从主跨跨中中开始，向桥桥塔方向逐段段吊装；也可以从桥塔塔开始，向主主跨跨中及边边跨岸边前进进。一、架设方方式二、缆载起起重机缆载起重机机由主梁、、端梁及各各种运行、、提升机构构组成。3.5.4支座、桥面面和锚碇的的施工一、支座固定和活动动支座、混混凝土垫块块等均要在在吊桥全部部构件的安安装、加劲劲梁的建筑筑拱度调整整、桥端标标高的调整整和临时支支座垫搁置置等工序全全部完成后后，再安装装。二、桥面安装正交异异性板桥面面时，可将将正交异性性板作为加加劲梁的上上弦杆或上上翼缘的一一部分，使使之与梁共共同受力。。板上设一一层38一51mm厚的沥青磨磨耗层使之之与钢板牢牢固粘结在在一起。三、锚碇空间膜结构构3.6.1概述膜结构又叫叫张拉膜结结构（TensionedMembranestructure），是以以建筑织物物，即膜材材料为张拉拉主体，与与支撑构件件或拉索共共同组成的的结构体体系，它以以其新颖独独特的建筑筑造型，良良好的受力力特点，成成为大跨度度空间结结构的主要要形式之一一。膜结构构是一种建建筑与结构构完美结合合的结构体体系。它是是用高强度度柔性薄膜膜材料与支支撑体系相相结合形成成具有一一定刚度的的稳定曲面面，能承受受一定外荷荷载的空间间结构形式式。其造型型自由轻巧巧、阻燃、、制作简易易、安装装快捷、能能易于施工工、使用安安全等优点点，因而使使它在世界界各地受到到广泛应用用。这种结结构形式特特别适用于大大型体育场场馆、入口口廊道、小小品、公众众休闲娱乐乐广场、展展览会场、、购物中心心等领域。。3.6.2膜结构的分分类膜结构按其其支承方式式的不同，，一般可以以分为空气膜结结构、悬挂挂膜结构、、骨架模结结构和复合膜结构（（索穹顶））等。一、空气膜膜结构图5-85空气膜结构构二、悬挂膜膜结构一般采用独独立的桅杆杆或拱作为为支承结构将将钢索与膜膜材悬挂起起来，然后利利用钢索向向膜面施加加张力将其绷绷紧，这样样就形成了了具有一定刚刚度的屋盖盖图5-86悬挂膜结构构三、骨架支支承膜结构构以钢骨架代代替了空气气膜结构中中的空气作作为膜的支支承结构，，骨架可按按建筑要求求选用拱、、网壳之类类的