(钱英欣)预应力技术应用-20131106.ppt

北京市建筑工程研究院有限责任公司钱英欣 预应力技术的发展与应用回顾 一 预应力技术应用的意义 1 十二五规划中强调继续加大基础建设的投资 预应力前景广泛 房建 地产 市场 交通基础建设 能源 海工等领域 城市基础建设 一 预应力技术应用的意义 2 十二五规划重点工作 推广城乡建设与管理科技创新成果投资发展现代服务业 提升服务业产业核心竞争力 3 新型产业化住宅结构体系与抗震技术及其生产工艺与质量控制技术等 开展集成技术研究与基地建设 2 高性能混凝土 高性能预应力钢材在复杂建筑结构中的应用技术 4 大跨度地下空间施工技术 高速铁路道路施工新技术 快速道路及桥梁施工技术 复杂结构和桥梁结构健康监测与维修加固等新技术 1 特大型复杂建筑结构体系的抗震设计及施工关键技术 5 整合科技咨询 投融资 科技条件 生产力促进 知识产权等各类科技中介服务资源 为企业技术创新提供全程协同服务 二 预应力技术应用领域 1 十二五期间 北京及全国的民用住宅 会议中心 体育场馆 展览馆 机场 火车站等设施投资逐年增长 二 预应力技术应用领域 2 桥梁 隧道等交通设施和能源 海工工程投资增长 二 预应力技术应用领域 北京高碑店污水处理厂 桥下土坡锚固支护 3 电视塔 高耸水塔 污水处理厂的曝气池和消化池 水利电站大坝 核电站核反应堆 煤矿矿井支护 大型储煤仓需求旺盛 三 预应力技术的优势 预应力混凝土楼板 1 预应力技术是实现大跨度 大空间建筑性能的重要手段 1 能提升结构梁 板的承载能力和耐久性能 较普通梁板结构降低层高 施加高强预应力 节约钢筋 减小梁板高度 获得大空间的使用功能 三 预应力技术的优势 2 预应力技术还能改善钢结构屋盖的受力性能 预应力张弦结构 预应力空间张弦结构 预应力吊挂结构 预应力索穹顶结构 三 预应力技术的优势 2 预应力技术具有节能 节材 具有环保 循环经济的性能 1 具有先进性的结构体系 高性能的建筑材料 高效率的施工工艺 12伦敦奥运主场馆用钢量 索膜结构 4000吨 08北京奥运主场馆用钢量 钢结构 30000吨 三 预应力技术的优势 2 具有较好的经济性 按全国建筑投入30000亿 其中预应力技术应用工程占1000亿计算 结构工程造价约300亿 钢筋节约20万吨 混凝土80万方 节约造价15 30亿 单项工程节约统计 钢筋 25 混凝土 20 模板支架 15 结构造价 5 10 预应力钢索体 预应力钢绞线 三 预应力技术的优势 3 预应力技术作为建筑业先进技术和关键技术 能够带动相关行业的产业链发展 预应力技术投入1万元 将带动相关产业120万元的行业产出 工程技术进步 检测技术产品 产品机具生产 汶川地震建筑物损坏照片 三 预应力技术的优势 3 预应力的技术特性 对大型建筑公共安全有重要作用 1 预应力结构体系可提高建筑工程的强度 刚度和整体抗震性能 绵阳九州体育馆 预应力结构 作为震后避难所 坍塌的重型钢结构屋盖 轻质 整体性好的预应力空间结构 三 预应力技术的优势 推广至对复杂建筑物进行仿真计算 实现全过程监控系统 可保障工程安全 国家体育馆施工过程及服役期全过程监测 2 预应力工程的索力监控 是工程质量的保障 四 预应力技术的应用实例 1 在大型公建中的成果显著 应用广泛 如 北京中央电视塔 国家大剧院 国家会议中心 中石化办公楼 北京华贸中心等众多大型 地标式建筑 四 预应力技术的应用实例 预应力技术在北京奥运场馆建设中取得辉煌成就 为科技奥运 绿色奥运做出贡献 1 在大型公建中的成果显著 四 预应力技术的应用实例 1 在大型公建中的成果显著 北京北站 北京南站 徐州火车站 广州火车站 长沙火车站 福州火车站 济南火车站 长春火车站 大连火车站 聊城火车站 宁波火车站 青岛火车站 石家庄火车站 西安火车站 苏州北站 天津西站 银川火车站 天津南站 预应力技术在铁路站房建设中的部分工程 四 预应力技术的应用实例 迁曹铁路跨纳潮河大桥预应力梁 拉杆 2 近年在市政桥梁工程建设中的缆索施工业绩 张家口通泰大桥预应力拉索 美国路易斯安那州跨河管道桥悬索的检测与更换 美国阿拉巴马州管道桥悬索的更换 京包北京上地大桥预应力拉索 四 预应力技术的应用实例 文莱国水泥仓预应力拉杆 3 在特种工程中的部分业绩 北京十三陵山顶蓄水坝 北京某度假村景观 煤矿深井锚固支护 北京高碑店污水处理厂 桥下土坡锚固支护 四 预应力技术的应用实例 4 在施工过程监测和服役期健康监测的部分项目 应力 风速 温度监测 支座裂缝 倾角监测 加速度监测 集成监测 深圳大运会主场馆全过程检测 深圳湾体育中心施工监测 布达拉宫监 检测 北京机场A380机库 通泰桥施工监测 结构卸载过程监测 天津西站施工监测 国家体育馆1 10模型试验 常州体育馆1 10模型试验 四 预应力技术的应用实例 5 科学研究活动 科研创新 是支撑企业进步的动力结合工程实践 开展科研试验活动十几项 包括有 新型结构形式 索穹顶技术推广应用和实验研究 6 广州火车站预应力工程 48m有粘结预应力梁 无粘结预应力楼板 预应力拉索 四 预应力技术的应用实例 东西落客平台平 剖面图 主站房21m高架候车层 大梁为48m跨预应力梁 最大截面1200 x5000 4250mm楼板为无粘结预应力平板 四 预应力技术的应用实例 地铁层 轨道层 候车层 四 预应力技术的应用实例 8 石家庄火车站预应力工程 大跨度有粘结预应力梁楼板为无粘结预应力平板 四 预应力技术的应用实例 有粘结预应力梁施工工艺 四 预应力技术的应用实例 无粘结预应力板施工工艺 四 预应力技术的应用实例 四 预应力技术的应用实例 9 缓粘结预应力工程 缓粘结钢绞线在施工期间钢绞线与混凝土母材相互可滑动 经过一定时间后 外包涂层发生化学反应 可以与混凝土实现握裹 缓凝结预应力钢绞线构造1 钢绞线 2 缓凝结粘合剂 3 护套h 肋高 l 肋间距 a 肋宽 四 预应力技术的应用实例 10 现浇预应力空心楼板工程 金属管芯 薄壁水泥箱体芯材 发泡箱体芯材 薄壁水泥管芯 1 空心率30 40 可减轻楼板自重 2 预应力平衡荷载 可抵消外部荷载 四 预应力技术的应用实例 11 体外预应力工程 体外预应力加固体系具有以下优点 1 锚固构件尺寸小 自重增加少 但可有效的大幅提高结构承载能力 2 简化预应力筋曲线 预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连 减小摩阻损失 提高预应力使用效率 3 对原结构损伤小 不影响桥下净空 4 预应力布置灵活 可以根据桥梁病害进行全桥加固也可以进行局部加固 5 与混凝土无粘结 由荷载产生的应力变化分散在预应力筋全长上 应力变化值小 对结构受力有利 6 索力根据情况可以进行调整 预应力索可以更换 便于使用期间维护 东营黄河口140米跨单项张弦结构 12 预应力钢结构 单向张弦结构 张弦梁结构是近二十余年来发展起来的一种新型的大跨度预应力钢结构 它由弦 撑杆和梁组合而成的新型自平衡体系 梁是由刚度较大的压弯构件 通常为梁 拱 桁架 网壳等多种形式 弦是柔性的的索或拉杆 撑杆一般为钢管 下弦索 四 预应力技术的应用实例 国家体育馆114 144双向张弦结构 下弦索 四 预应力技术的应用实例 13 预应力钢结构 双向张弦结构 北京大学体育馆 奥运乒乓馆 空间张弦结构 下弦索 四 预应力技术的应用实例 14 预应力钢结构 空间张弦结构 营口体育场吊挂结构 吊挂结构常用于体育场结构 通过桅杆和连接于桅杆的拉索 来改善体育场罩棚的变形和结构受力性能 四 预应力技术的应用实例 15 预应力钢结构 吊挂结构 悬索结构以一系列受拉的索作为主要承重构件 这些索按一定规律组成各种不同形式的体系 并悬挂在相应的支撑结构上 悬索屋盖结构通常由悬索系统 屋面系统和支撑系统三部分构成 拉索 拉索 四 预应力技术的应用实例 16 预应力钢结构 悬索结构 四 预应力技术的应用实例 良乡污水处理厂屋面悬索结构 典型的弦支穹顶结构体系由一个单层网壳和下端的撑杆 索组成的体系 其中各层撑杆的上端与单层网壳相对应的各层节点径向铰接 下端由径向拉索与单层网壳的下一层节点连接 同一层的撑杆下端由环向箍索连接在一起 环索 四 预应力技术的应用实例 17 预应力钢结构 弦支穹顶结构 索穹顶内部结构符合一般的张拉整体体系的特点 即 由一组不连续的受压杆件与一组连续的受拉单元组成的自支承自应力的空间网格体系 四 预应力技术的应用实例 18 预应力钢结构 索穹顶结构 四 预应力技术的应用实例 鄂尔多斯伊金霍洛旗体育中心76米直径索穹顶结构 四 预应力技术的应用实例 盘锦体育场椭圆马鞍形索膜结构长轴方向最大尺寸约270米 短轴方向最大尺寸约238米 最大高度约57米 18 预应力钢结构 索膜结构 以单索或者索桁架作为幕墙的承重抗风结构体系 适用于大型公用建筑 不锈钢拉索幕墙 四 预应力技术的应用实例 19 幕墙 索撑结构 四 预应力技术的应用实例 20 桥梁 大跨度预应力结构 索结构 G7京新高度上地斜拉桥主跨230米 副跨180米1 有粘结预应力大跨度梁2 索规格7 409 张拉力1300吨 施工难度很大 五 预应力技术的发展 1 随着工程建设的进程 缆索大桥和轻型索网结构屋盖工程需求增多 但其结构形式新颖 过程分析复杂重要 整体施工工艺先进 所需设备规格大 非常规 操控性能强 1 继续促进预应力技术进步的的紧迫感 迫切需求满足工程需要 模型试验 工艺研究 设备系统更新完善 2 考察国际同行业公司 以预应力技术为核心 辐射相关专业和产品 采用高强材质 性能卓越的设备 其施工工艺方法先进 操控性强 工程技术先进 工程应用领域广泛 迫切需求掌握先进技术 结构特性 高性能材料和高效设备的使用 整体施工及控制方法 监控体系的研发 五 预应力技术的发展 2 学习国外先进技术 吸收 转化 对比国际先进技术 还有我们未曾掌握的新型结构体系 其受力更合理 更加节材环保 对比国际先进技术 还有我们未曾掌握的先进施工技术 其具有经济 简便 高效和快捷的特点 以及与之配套的施工设备和工艺方法 对比国际先进技术 还有我们未曾掌握的新型材料受力特性 以及结构安全监测手段和方法 VSLSTAYCABLESSI2000SYSTEM Completeindependenceofthestrands Replaceabilityofeachstrand Highcorrosionprotection upto100years Compactanchorage Fullyprefabricatedanchorageinworkshop 更强 更高 更快 五 预应力技术的发展 3 研发建筑领域智能化健康监测与安全评估系统 建立咨询服务中心 建立复杂结构仿真计算中心 健康诊断监控中心 动漫演示系统 社会咨询服务系统 将研究成果和产品市场化 参与行业标准编制 为建筑安全保驾护航 更安全 更经济 更可靠 由于监测及评估系统的复杂性和资金投入大 智能系统研发及产业化可将仅用于大型重点项目的监测推广应用于建筑领域各种工程