北京某大型展览馆大跨度管桁架预应力施工技术

北京某大型展览馆大跨度管桁架预应力施工技术**展览中心(新馆)展馆屋面为大跨度预应力管桁架结构，结合该工程的特点，本文详细介绍了大跨度管桁架预应力的施工技术。1工程概况**展览中心（新馆）项目位于北京***区。总规划分三期建设，总建筑面积约870000㎡，其中一期主要包括8个展馆(2个综合展馆和6个普通展馆),中心餐饮和东、南、西、北四个登录厅。单个展馆长168m，宽70.2m。纵向柱距两端为21m，其余均为18m。综合馆柱顶标高为16.000～19.500m，普通馆柱顶标高为13.000～17.000m，柱顶预设锚固钢板，上设成品球型铰支座与钢屋盖相连。展馆钢屋盖为大跨度空间预应力管桁架结构，每个展馆钢屋盖主要由10榀主桁架和18榀边桁架及4榀次桁架组成，单馆用钢量约75kg/㎡，总重920吨。桁架布置如图1所示。次桁架边桁架主桁架次桁架边桁架主桁架图1展馆钢屋盖桁架布置图展馆主桁架为预应力管桁架，跨度为70.2m，桁架两端高3505mm，跨中高4500mm，上弦宽4000mm，横截面成倒三角形，单榀桁架重50.57t。管桁架上弦杆为圆管，下弦杆为方管，方管内穿预应力拉索，拉索由21束7Φ5无粘结钢铰线组成，fptk=1860MPa，低松弛，且有良好的冷镦性能，钢绞线外包PE护套层，具有良好的抗老化寿命。采用两端张拉，锚具均为冷铸锚，螺纹锚固，配有调节螺母以进行索力调整。图2支座节点大样图2工程特点2.1预应力拉索预拉力值的确定难度大本工程屋面主桁架为大跨度预应力管桁架，由于此类结构在目前国内工程中尚不多见，尤其是如此大的跨度，要保证桁架在吊装过程中挠度控制在合理范围内,这对预应力拉索预拉力值的确定提出了很高的要求。2.2拉索安装难度大由于主桁架跨度达70.2m，其下弦矩形钢管内有加劲肋，且托管与拉索之间间隙较小，21根7Ø5的钢索需集中从一根Ø151X6的托管中穿过，穿索时容易对索体造成损伤，如何减小这种损伤对穿索施工提出了很高的要求。2.3施工中需严格保证结构性能虽然通过理论分析计算可以确定各阶段较为合理的张拉值，但索力存在同向之间、平行与垂直方向间索张拉的相互影响，理论和实际往往会产生一定程度的偏差，因此除了事先制定张拉方案外，张拉过程中还需采取相应的措施以确保各张拉阶段结构各性能处于正常状态，保证张拉安全。3施工工艺捕3肉.蹈1湖贪施工前扮的两张拉过程计算丹机仿真模拟分然析幕由于宜预应力钢结构居的施工比普通嘉钢结构一般要呀复杂得多，从拉钢结构的安装相到预应力施加假完成，期间结所构漂要经历很多受胁力状态摇，遮为了保证施工嫂过程的安全以来及工程质量能淋够满足各方面恋的要求，丢在魄本工程施工前繁期对预应力的竖施加过程进行毛了计算机仿真裕模拟计算荣。撒在施工模拟过壶程中，考虑了险结构自重以及炉施工过程中所群可能出现的荷容载，并由落MIDAS/骆Gen凑自动计算，婚通过张拉良全赶过程的仿真模泻拟计算确定了哑各张拉阶段所醒需的张拉值，誓以及结构在张轿拉过程中的位汇移、应力以及弦拉索内力堵的理论值嫁，可验证了张拉过德程的安全性。拍图慈3周是某榀桁架在邪初张拉后的结妄构位移和拉索临内力模拟计算峰时的实图。胀图揭3香罚仿真模拟计算虹中单榀主桁架炊初张拉后的位缠移和盟拉索程内力浆3肢.慨2故拉索芒安装与防腐日无粘结钢绞线苹在专业预应力芬拉撤索厂进行下料羊，冶下料时要按施裤工图上结构尺旨寸并考虑每个跟张拉端预留张就拉长度进行下挤料茂，课具体窝钢绞线奥下料长度计算鞠公式如下钳:祖L归＝管道内无粘梁结筋长度估＋伟2惯×马张拉端工作长皮度家＋次2孤×巨锚具厚度。宫主桁架在地面祖拼装、焊接完改成后，开始主导桁架下弦杆内给的预应力拉索鹿安装嚼，穿索前将每鞠根钢索编号，怖便于张拉时对另号张拉，同时敢将索头用胶带节裹住，防止钢姐绞线在穿索过刺程中损瑞坏四PE颤护套。穿索用冬人工精牵引按顺序一猜次完成即可。图4两种钢绞线示意图恒预应力钢绞线羽的防腐问题在踪预应力结构中稼也是一个不可讲忽视的问题，弟为了纠对预应力钢绞预线起到趋更好的防护或效果，本工程饭采用了芯内涂膛油的无粘结预塞应力钢绞线，催其与传统方法册的钢绞线相比句，钢绞线内部沟的芯丝也能均淹匀的涂抹上油否脂，而传统方吸法的涂脂方法辛则在内部的芯垂丝上油脂涂抹株不均匀，因此泻芯内涂油的无掏粘结预应力钢扒绞线的每根钢膝丝都能均匀的香受到保护，其赠防腐能力也更巡强。两种涂抹性方法示意图如届图他4订所示：图4两种钢绞线示意图筋此外，到无粘结钢绞线秧外护套对里面贩的钢绞线起着胞防腐作用构，辞一旦破坏将使谎钢绞线失去原寄有的保护而降文低结构的安全版性殖，含因此拉索安装嘴时要严格做好得钢绞线愧的保护工作膀。莲首先穿索前要窃先仔细检查狭P粘E擦护套层俭有无个心别破损处，如领有必须及时用怨胶带封裹紫。另外尊，命为防止穿索时荡划伤鸽P跟E捧护套层佩，灵在穿索前项将所有托索节石点处的吃托管芝φ网151*润6挪焊接连接约并在静管内壁涂润滑傍油贷，编同时牵引穿索匙过程中父尽量使追预应妻力索保持直线肢状态咏的方法迫，从而昂减小奴了殖索体与托管的控摩擦怨，更好的保护准索体看。唱待所有坊钢绞线泻穿完后在两端骑安上锚具援，松调试好张拉设誓备贡，吉等待张拉韵。容如炭图戚5避所示：图5准备张拉两3均.既3特预应力吓张拉施工图5准备张拉翁3虚.屑3律.腾1让拌悠预应力初张拉稻为了减小主桁够架在吊装过程望中的变形父，洁穿束完成后，畜桁架吊装前要租对钢束进行初也张拉膏，双张拉值由先前逃的计算机仿真敏计算确定冈，遭其值巴为控制应力等的随30%众。帆各挑钢铰线呢张拉顺序如图大6胡所示撤。图6张拉顺序图图6张拉顺序图坏预应力钢索疤张拉设备采用并相应的千斤顶留和配套油泵。陡张拉前要先茄根据设计和预醉应力工艺要求勾的实际张拉力伸对千斤顶、油抹泵进行标定。泥实际使用时，范由此标定曲线柏上找到控制张含拉力值相对应秋的值，并将其设打在相应的泵骤顶标牌上，以糕方便操作和查锋验。跳主要张拉设备缸见逢表迫1曲：歇表争1身主要张拉设备穿编号然名称篮规格弱数量氧备注莫1湿千斤顶、油泵徒、压力表牢230kN/沃38朴0版v/寒750售w锻4校套出2拘电线盘贞220趁v怜4塌套劈3狱电线盘番380舰v叼4它套蒸4跑工具箱蛙2塔个浅扳手、螺丝刀扯的常用工具休5灾钢卷尺建5倒m仓4蜜把棕检测合格怪6营全站仪最1惧台品钢结构配合提故供摊7纵应变计格BGK400若0歪2当0贩个件应力检测机8搞读数仪耍BGK408确3仓台哑应变计读数鹊本工程中僵预应力坡拉庄索张拉采用双浅控瓜技术蚁，即控制贪拉初索的拉力钻和鸭伸长值。峰其中以控制拉辰力为扭主裙,僚伸长值为附归。与在张拉过程中键除了要记录好掩张拉长度，还庭应该对压力传扒感器测得压力抄和全站仪测得父钢结构变形脚进行记录违，以档便创对结构施工期区行为进行监测酱。本待一榀桁架中侍的所有预应力兽钢绞线听张拉完成后尽，泛要对索头进行减保护队，截将索头外露部夫分全部用胶布僵封存起来失，辣防止雪索头由于受潮报而生锈该。挽3宽.默3诉.枣2啦盼预应力终张拉拨施工闯待整个乱屋面钢结构录所有桁架若及檩条安装拣焊接牲完成后，课对所有主桁架扫中的拉索进行素整体对称挣终络张拉。倦张拉采用小顶健逐根两端同时野张拉占，无整体张拉让顺序旁由两端主桁架从向中间主桁架泽对称进行驴，暖张拉亦一次完成，施驴加循到控制应力膛的鞭100丙%妄，并超张拉枯至外10扶3财％，使预应力偿值及结构的变退形符合设计要链求的状态。拜整体张拉顺序萍如图羞7监所示余。图7图7整体张拉顺序图序图施3兽.哗3秃.遥3榴旅升张拉施工熊过程应力应变振监测或虽然通过理论逆分析计算可以踢较为合理地确淘定各阶段所需表的张拉值寨，等但禁由于朝索张拉的相互烛影响，理论和壶实际往往会产冬生一定程度的锡偏差声。舒因此存，许为保证预应力霸钢结构的安装小精度以及结构竖在施工期间的渐安全，并使张萝拉完成后的预赚应力状态与设腿计要求相符，矩对张拉过程中益采取了一系列俘措施对浅结构的整体变心形、钢结构的腹应力及下弦海拉索烟的留索匆力进行监测谣，象以保证所有数轻值均在受控范校围内士，孩以便及时应对摇各类突发情况伴，厨保证整个施工喊过程的安全鞠。借在各张拉阶段延，狂严格肯通过油压传感庙器熄读数对淘拉索若的绘索烈力孙进行民实时控制大，左并采用双控法洗，折即在以控制油倡压传感器读数嫁的前提下直，变辅以土拉袄索变形监测肤，疤当句实测伸长值与歇计算伸长值相瓜差超过允许误比差时用立即停止张拉懒，摄对出现的异常湖情况进行分析木，翼找出原因并解兔决后再继续张驳拉盼。枣在桁架进行张推拉时欺，炭采用振弦式应扒变计惠对钢结构的应助力进行监测燕，如图忌8行所示亿。图8桁架上的应变片序图逗由于殃根据驶先前的仿真模的拟漆计算结果，钢巨结构应力在张芬拉过程中变化警不大，膀而且各却主困桁架型号均相深同蚁，乓因而沃只选取第一个堪展馆的两榀主肃桁架体对其准应力进行监测蔑。蹈同时拣为了消除弯矩葬的影响，在每乱个杆件上对称偏布置两个振弦健传感器。躬单榀主桁架应些力测点布置如玩图店9妹图8桁架上的应变片序图图9主桁架应力测点布置图序图图9主桁架应力测点布置图序图卫在整个张拉过胶程中对结构整斯体变形的监测玩主要采用激光京全站仪卫，后对挠度的监测后控制主要有以搬下两个阶姓段芦:吼1)无桁架吊装前的灵同条件挠度监受测删由于本工程预喂应力主桁架跨携度达到了惭70漂.益2m握，栗而且采猴用骤250辨t岩履带吊整体吊佛装坑，及为了减小桁架选吊装碑后揪的挠度挡，鸟除了挖桁架在地面拼植装时顺按设计要求脏预起拱重50mm老外妻，感在吊装前贿还要对桁架预滤应力展拉或索进行初张拉董，跌初张拉值根据邪仿真糟的结果贿计算取思控制应力的坛30%眯。双为了保证吊装搜过程中的安全手，道以及吊装后桁透架的挠度在考预控徒范围内凤，怒对吊装的第一朽榀桁架进行了乡同条件挠度测爆试猾。所谓同条件临挠度测试，航就是在第一榀泽桁架预应力钢雄索要按芬30因%叔张拉完成后滋，忠用激光全站仪槐对此状态下的舒桁架挠度进行殊测量哪，像然后角将该顽桁架倡两毁端头下弦杆支搭座处的两个胎余架支撑进行加捕固后左，访将沙拼装胎架的其仗余支撑点去除衔，肚仅保留桶该支辅撑膛(绳此条件相当于选桁架吊装后搁腐置在两端支座伶上时的条培件泼)怒，报然后用激光全败站仪对桁架挠篮度再次进行测薯量脑，谢比较分析前后杠两次测量所得台挠度值眯，谦如果挠度值在廉预计范围之内惜即说明所取初乱张拉值符合条他件棋。钞相反随，猛如果挠度值超纷过了预计值腔，奔说明还得适当掠增大初张拉值套。圾需要拖注意残的是戏在乎去漂除桁架胎架支诊撑点前务必将坡两端头支撑点棒加固丰，释且做好防止桁铜架倾倒措施被。野2)萝桁架安装就位闻到预应力终张扣拉完成后桁架垃的挠度罚跟踪菊测童量蹲庸为了确定每榀斑桁架终张拉前奖的挠度值者，慰在桁架安装就渔位后挣，蝴每隔一定时间泊便对桁架挠度候值进行一次测胖量桶，联直到桁架挠度淡值变化趋于稳州定辅(2白4也小时内挠度增平量描值咏小于定等于活1酸.膨0mm边)称为止政。低图僻10势为秀对第一榀桁架茄安装就位后的霜挠度跟踪测量翁值泉。图10桁架安装就位后挠度时间变化关系图图10桁架安装就位后挠度时间变化关系图序图知捷待预应力终张插拉以后炒，涨需要吓再次对桁架挠输度进行测量爆，阻确定屋面桁架怒的最终挠度眼，情保证挠度值满症足违预控键要求现。丈表眠1须是本工程中凶5#羞展扩馆系1启0味榀预应力主桁鲁架终张拉前后粒的挠度值夸。俩从表中数据可贫以看出，桁架稀终张拉后能使近桁架普遍上挠栽20mm悟左右。拦表先2暖5贝#乘展勒馆表1辛0窑榀预应力主桁食架终张拉前后无挠度值恢轴线锯终张拉前主桁蔑架下弦杆上表哲面绝对标高石（蜡m餐）菜终张拉前跨中妨挠度（穷mm存）持终张拉后跨中明挠度（偿mm受）听终张拉后主桁刺架下弦杆上表创面绝对标高做（坟m偏）欺北端剃跨中批南端券北端润跨中宿南端旷16历13.868型13.839朱13.864版27年7逝13.868足13.859赵13.863援17预13.859坟13.838恨13.867党25盘8女13.857扎13.854韵13.866壁18陕13.859汉13.835得13.862沿26席5惜13.859蛾13.855拼13.860块19琴14.431挺14.404累14.427陵25愿5仰14.428症14.422宁14.426摇20网14.990拣14.954克14.982光32尼13躁14.991横14.973扁14.981贷21狼15.539渠15.420逆15.543蛋21叙4押15.536询15.536芦15.543烦22差16.097倦16.066帽16.109法37段16啄16.097齿16.087哪16.109蠢23幻16.660寸16.636局16.663迫26箱4倚16.658仿16.656鄙16.662热24寄17.225冶17.203攀17.219欲19柱2们17.224吼17.220呀17.219晨25救17.873上17.835滴17.877昏40财19萝17.871饼17.856召17.878盘3面.戚4喉预应力钢绞线渴端部的防护及压防腐爬管桁架下弦方较管中铺设的钢款绞线定位钢管各直径为免151mm爱，钢绞线端部勒锚具的直径为拣235mm宿，觉为防止预应力臭钢绞线在张拉蛋时局部弯折，较钢绞线定位钢姜管在距离锚具霉1.5m杀处断开，并在顿下弦管内焊接返隔板将定位钢泉管固定，隔板叶的另一侧焊接利一段圆环钢板绘，用于预应力艇钢绞线的扩散丰，无粘结钢绞棕线在通过隔板搏200mm某后转换为有粘狡结钢绞线。困预应力钢绞线信在管桁架中间世部位的防腐有烂油脂及油脂外慰侧亡的之P夜E舅保护套耽双重防护饲