钢桁架钢管内预应力索施工技术研究

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摘要：结合工程实例，对钢管内预应力索的规格及参数进行分析，从预应力索的安装、节点处理、预应力索的张拉及测量和检测进行阐述。

关键词：钢桁架；预应力索；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

本工程为合肥体育中心综合馆，建筑面积约26330平方米，地上三层混凝土结构，屋顶为钢结构和铝合金屋面板体系，屋顶标高最高33.330m。屋顶钢结构由纵向屋脊主桁架、横向次桁架组成主传力体系，桁架间通过水平撑、H型钢檩条连接形成屋面板支撑体系。整个屋盖坐落在体育馆四角的四个核心筒、尾部的中空方形混凝土扁柱及南北两排混凝土柱上。

桁架的外型不规则标高参差不齐，主桁架截面较大、长度最长157米，为了减小结构正常使用时的挠度，桁架中间段下弦钢管内穿预应力钢铰线,钢绞线净长度为64.226m。如图

预应力索布置图

二、预应力索的规格及参数

预应力索采用SNS/D-7*121扭绞型拉索。直径为103mm，标称破断力不小于4000KN，工具索破断荷载不小于1000KN。工作索大样图及技术要求详预应力索布置图。

三、预应力索安装

1.分段安装屋脊桁架，斜钢柱支撑。

2.在需穿工作索的分段桁架下弦管内预先放置钢丝绳，桁架对接前先将两桁架下弦管内的钢丝绳进行连接。张紧管内钢丝绳，使其悬于管中，进行整榀桁架的焊接和连接，包括与支撑结构的焊接。

3.已吊装的拱桁架和次桁架与屋脊桁架采用临时连接的方式进行连接。

4.在桁架索节点板处将预先放置的钢丝绳与钢索连接，卷扬机在桁架的另一端牵引钢丝绳，将工作索调整到位。

5.预应力张拉完成后，拱桁架、次桁架与屋脊桁架焊接连接。

四、节点处理

1.下弦杆的断开和连接：考虑张拉对钢桁架的影响，必须在索节点端板外100mm处将下弦管断开, 根据下弦杆的受力情况西段桁架下弦断点设置在距索节点端板6.1m，东段桁架下弦断点设置在支撑柱的铸钢件处，张拉完成后再将进行断开部分弦杆的对接。

2.索连接节点的加强处理如右图所示

3.管内索节点处理方式如下图所示

五、预应力的张拉及测量

1.张拉原理

张拉控制应力为1000KN，采用三级张拉，首级张拉力为总控制应力的20%即200KN,二级张拉力为40%即400KN,三级张拉力为40%即400KN,各级张拉力可根据施工测量结果进行调整。

安装张拉设备－液压千斤顶，将钢绞线用锚具固定在被张拉物上；千斤顶上锚具顶紧，下锚具松开；千斤顶顶升，被张拉物被拉动一个千斤顶行程千斤顶下锚具顶紧，上锚具松开千斤顶回油。重复张拉达设计状态。

2.测量控制要素

预应力张拉过程中以拉力控制为主、位移控制为辅。各分级施加预应力后，需测试张弦梁的如下几个主要参数：梁端相对位移量、梁侧向位移、梁的反拱量、油泵读数等，及时找出异常张拉状态，以避免结构施加预应力时的结构失稳。

3.位移的全量法测试

采用全站仪直接测得测点的绝对位移，通过电子测角系统和电子测距系统来定位各施工阶段的结构、构件位置与安装精度。

六、预应力的检测

采用应变法测试应力，应变片先于卸载前粘贴上，在卸载过程及卸载后，可动态跟踪该处的应力变化过程。

应变测试过程应保证测试技术的稳定性，如应变片的完整性，导线伸长对应变的影响，现场电焊机对电压的影响，测试电压由自带稳压电源保证，应变片用环氧树脂树脂保护，该部分节点的应变测试仪器摆放在屋架上，以避免导线伸长带来的不真实数据。

应变采集采用全自动采集仪与分析采集系统，可在同时间内扫描全部通道，数据同步性高。

七、结束语

本文介绍了安徽合肥体育中心综合体育馆钢结构主桁架预应力索部分的施工。施工过程中根据实际情况对预应力索和相关钢结构部分关键节点进行了设计，张拉过程中以拉力控制为主、位移控制为辅对张拉进程进行监控，并采用位移的全测量法监控各阶段相关结构、构件的位置与安装精度，同时采用应变法测试应力，进一步保证了施工质量。施工后的检测结果表明，采取的措施收到了良好的效果，为类似的预应力索施工积累了一定的经验。

参考文献：

［1］《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）.中国计划出版社。

［2］《钢结构设计手册》（第三版）. 中国建筑工业出版社。

［3］《预应力钢结构技术规程》（CECS212：2006）。

作者简介：方震（1976-），男，安徽合肥人，毕业于华东交通大学，工程师