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施工工艺伸3.1悔趟施工前的查张拉过程泰计算机仿舟真模拟分寻析剩由于预应许力钢结构栋的施工比撒普通钢结仆构一般要芬复杂得多踩，从钢结共构的安装贝到预应力接施加完成捷，期间结沫构要经历逐很多受力陆状态，为撞了保证施绑工过程的押安全以及肠工程质量船能够满足坐各方面的述要求，在侨本工程施封工前期对矩预应力的冲施加过程宅进行了计淘算机仿真柔模拟计算暖。在施工虹模拟过程片中，考虑佛了结构自饭重以及施和工过程中乞所可能出崭现的荷载开，并驼由桑MIDA哑S/Ge敌n参自动计算刃，通过张令拉全过程软的仿真模岩拟计算确狠定了各张宅拉阶段所捡需的张拉辅值，以及枕结构在张通拉过程中痕的位移、词应力以及童拉索内力储的理论值粱，验证了蚁张拉过程爬的安全性悠。虚图栽3贺是某榀桁火架在初张辜拉后的结牙构位移和趁拉索内力宁模拟计算秒时的实图阁。拥图括3女就仿真模拟蒙计算中单浆榀主桁架临初张拉后夫的位移和柏拉索内力旁3.2润鹊拉索安装汗与防腐少无粘结钢杆绞线因在专业预迹应力拉索晃厂进行下深料，下料赵时要按施旺工图上结桂构尺寸并督考虑每个惹张拉端预眼留张拉长绸度进行下厘料，皮具体钢绞河线下料长惕度计算公奔式如下们:巨L腊＝管道内均无粘结筋肝长度幕＋膀2馆×柱张拉端工高作长度针＋旷2罩×艳锚具厚度邮。馅主桁架在流地面拼装插、焊接完俩成后，开冬始主桁架抚下弦杆内归的预应力沿拉索安装腔，穿索前题将每根钢名索编号，舞便于张拉宜时对号张叶拉，同时衫将索头用这胶带裹住舅，防止钢则绞线在穿域索过程中宁损姐坏攀P焰E浆护套。穿贵索用人工租牵引按顺内序一次完备成即可。图4两种钢绞线示意图翅预应力钢棍绞线的防怒腐问题在宵预应力结稠构中也是姓一个不可刮忽视的问物题，为了踩对预应力芝钢绞线起俗到更好的各防护效果但，本工程轿采用了芯住内涂油的冰无粘结预楼应力钢绞辩线，其与饶传统方法猾的钢绞线奉相比，钢健绞线内部霸的芯丝也皂能均匀的印涂抹上油辣脂，而传怨统方法的浙涂脂方法什则在内部果的芯丝上知油脂涂抹乎不均匀，奸因此芯内栏涂油的无储粘结预应仁力钢绞线放的每根钢急丝都能均仆匀的受到穗保护，其崭防腐能力风也更强。拘两种涂抹婚方法示意涝图如食图强4渣所示：图4两种钢绞线示意图献此外，无豆粘结钢绞景线外护套嫩对里面的飞钢绞线起腰着防腐作泼用，一旦藏破坏将使视钢绞线失贩去原有的巾保护而降茄低结构的夕安全性，脾因此拉索瞒安装时要咬严格做好狸钢绞线的利保护工作牧。奶首先穿索维前要先仔转细检岛查问P骆E挪护套层有缘无个胜别破损处筛，如有必梦须及时用互胶带封裹抄。另外，略为防止穿贯索时划欠伤央P冶E屑护套层，废在穿索前歼将所有托殊索节点处木的妇托管声φ惹151*抖6烛焊接连接允并在管内冒壁涂润滑简油，同时章牵引穿索辆过程中尽婶量使朋预应波力索保持摧直线状态拐的方法目，从而减秘小了索体宗与托管的过摩擦，更万好的保护及索体倘。轿待所有钢宽绞线穿完她后在两端运安上锚具熟，调试好丙张拉设备仇，等待张冤拉。如语图继5赞所示：图5准备张拉骂3.3住摄预应力张蔬拉施工图5准备张拉臣3.3.跌1什师预应力初龄张拉泽为了减小陵主桁架在剩吊装过程秩中的变形穗，穿束完波成后，桁配架吊装前样要对钢束腊进行初张驼拉，张拉惠值由先前贴的计算机气仿真计算念确定，其俱值为控制线应力稻的句30童%饮。各钢铰祥线张拉顺形序如侨图届6劫所示。图6张拉顺序图图6张拉顺序图租预应力钢秤索张拉设尘备采用相朋应的千斤草顶和配套娇油泵。张公拉前要先乏根据设计趴和预应力图工艺要求嘉的实际张运拉力对千片斤顶、油插泵进行标听定。实际雾使用时，县由此标定搭曲线上找士到控制张松拉力值相阿对应的值院，并将其衰打在相应穴的泵顶标霸牌上，以滚方便操作跨和查验。马主要张拉鲜设备见盘表蚕1学：蛇表别1量主要张拉虚设备用编号司名称炒规格讽数量纪备注塌1牌千斤顶、隆油泵、压矮力表渡230k洞N/友38动0祸v/钳750酒w愈4扒套缝2谎电线盘坛220群v蓬4偿套昨3你电线盘困380溜v违4亲套粱4筑工具箱号2墨个皮扳手、螺趁丝刀的常笼用工具财5应钢卷尺翼5唇m猛4信把拒检测合格划6誓全站仪投1拼台幅钢结构配臭合提供亮7紫应变计菊BGK4斜000狐2辞0局个穿应力检测敏8翠读数仪衰BGK4醋08钳3医台掌应变计读惜数元本工程中僵预应力拉敌索张拉采带用双控技拐术，即控薪制拉索的键拉力和伸吨长值。其她中以控制盾拉力为观主逢,仁伸长值为凯附。在张丝拉过程中杀除了要记禽录好张拉桃长度，还骨应该对压臣力传感器杏测得压力缘和全站仪遮测得钢结肤构变形进敏行记录，姨以便对结赛构施工期行行为进行穴监测。榨待一榀桁县架中的所饼有预应力膨钢绞线张鲁拉完成后抵，要对索贡头进行保纱护，将索常头外露部成分全部用尺胶布封存悼起来，防室止索头由晕于受潮而赛生锈。均3.3.颂2劈预应力终给张拉施工或待整个屋询面钢结构库所有桁架退及檩条安亏装焊接完撤成后，对浊所有主桁牧架中的拉斯索进行整演体对称终饰张拉。释张拉采用非小顶逐根泥两端同时膛张拉，土整体张拉掠顺序由两叛端主桁架质向中间主纳桁架对称脾进行，张订拉一次完学成，施加车到控制应堪力湾的慧100总%牢，并超张就拉慰至搂10余3杨％，使预潮应力值及间结构的变墓形符合设胜计要求的渗状态。整逐体张拉顺世序如捉图困7专所示。图7图7整体张拉顺序图序图樱3.3.探3千匀张拉施工户过程应力澡应变监测闪虽然通过隶理论分析脖计算可以葡较为合理麻地确定各裁阶段所需俱的张拉值框，但由于苦索张拉的买相互影响黎，理论和址实际往往晴会产生一热定程度的匀偏差。因魔此，为保亮证预应力幸钢结构的财安装精度窗以及结构笨在施工期瓣间的安全惊，并使张攻拉完成后湿的预应力耀状态与设壤计要求相蜘符，对张文拉过程中牙采取了一舍系列措施拴对结构的辞整体变形垒、钢结构拢的应力及搞下弦拉索番的索力进壳行监测，抄以保证所婶有数值均情在受控范讽围内，以铅便及时应守对各类突禁发情况，夸保证整个笋施工过程服的安全。伴在各张拉志阶段，严阻格通过油览压传感器雪读数对拉庄索的索力咬进行实时谈控制，并斑采用双控粒法，即在链以控制油脾压传感器眼读数的前像提下，辅逃以拉索变障形监测，贵当实测伸秩长值与计型算伸长值瓶相差超过改允许误差倡时立即停饰止张拉，太对出现的浆异常情况篮进行分析谊，找出原秤因并解决犯后再继续葵张拉。元在桁架进岭行张拉时觉，采用振浸弦式应变资计对钢结淹构的应力瘦进行监测解，如抬图缸8忆所示。图8桁架上的应变片序图材由于根据酬先前的仿仰真模拟计穿算结果，售钢结构应议力在张拉伟过程中变足化不大，国而且各主众桁架型号盘均相同，血因而只选系取第一个秒展馆的两机榀主桁架姐对其应力卫进行监测呢。同时为借了消除弯滩矩的影响布，在每个谦杆件上对返称布置两铜个振弦传穴感器。单符榀主桁架款应力测点青布置如境图各9并图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话在整个张踩拉过程中原对结构整败体变形的缴监测主要泼采用激光合全站仪，弹对挠度的辱监测控制盈主要有以棋下两个阶栏段自:现1榨)洪桁架吊装圈前的同条核件挠度监燃测厕由于本工粗程预应力华主桁架跨弄度达到惊了虫70.2叮m卷，而且采冤用弹250晌t未履带吊整游体吊装，面为了减小阁桁架吊装黎后的挠度幻，除了桁伴架在地面胞拼装时按画设计要求碍预起妄拱竿50m该m萝外，在吊腥装前还要粘对桁架预纸应力拉索献进行初张管拉，初张霜拉值根据喝仿真的结观果计算取匠控制应力砖的疯30限%设。为了保臣证吊装过浪程中的安失全，以及嚼吊装后桁阿架的挠度拉在预控范横围内，对莫吊装的第浴一榀桁架你进行了同尚条件挠度闭测试。所个谓同条件窃挠度测试公，就是在雀第一榀桁歉架预应力锁钢索伸按栗30闸%锡张拉完成喘后，用激众光全站仪放对此状态颠下的桁架田挠度进行孩测量，然阅后将该桁矩架两端头脚下弦杆支路座处的两劣个胎架支左撑进行加锄固后，架将拼装胎币架的其余幅支撑点去繁除，仅保谜留该支个撑仪(援此条件相宪当于桁架骂吊装后搁伯置在两端滤支座上时甘的条肾件隔)航，然后用守激光全站底仪对桁架载挠度再次彻进行测量熔，比较分扰析前后两再次测量所蛙得挠度值牢，如果挠甲度值在预稻计范围之恳内即说明降所取初张铸拉值符合滑条件。相挺反，如果静挠度值超秤过了预计闹值，说明既还得适当骆增大初张爆拉值。需浸要注意的优是在去除袜桁架胎架焦支撑点前之务必将两尾端头支撑奸点加固，佛且做好防伙止桁架倾狠倒措施。绿2帝)仇桁架安装拖就位到预号应力终张怠拉完成后吨桁架的挠俗度跟踪测喂量僚本色为了确定厉每榀桁架嫩终张拉前哗的挠度值效，在桁架辩安装就位悬后，每隔低一定时间寒便对桁架未挠度值进慌行一次测祸量，直到兵桁架挠度咳值变化趋迈于稳顾定劳(2柿4估小时内挠芳度增量值妇小于等死于灵1.0m籍m爆)残为止。再图碎1吃0梁为对第一协榀桁架安托装就位后普的挠度跟剃踪测量值躲。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致数兴待预应力崭终张拉以局后，需要权再次对桁箱架挠度进芽行测量，订确定屋面蚀桁架的最馋终挠度，岁保证挠度伤值满足预简控要求。嫁表正1判是本工程灭中犹5沫#息展僚馆税1蒸0腔榀预应力抬主桁架终凶张拉前后岩的挠度值侵。从表中欧数据可以渐看出，桁梳架终张拉北后能使桁辞架普遍上籍挠茎20m龟m祝左右。董表伟25的#抄展虹馆骆1牲0久榀预应力给主桁架终泪张拉前后利挠度值晶轴线绿终张拉前拢主桁架下氧弦杆上表策面绝对标偏高款（玩m牛）统终张拉前您跨中挠度剑（虽mm炉）萄终张拉后悠跨中挠度航（域mm筝）洋终张拉后盐主桁架下依弦杆上表焰面绝对标辜高返（仗m尼）板北端病跨中昆南端身北端圾跨中厚南端态16泡13.8对68摊13.8辟39匙13.8叮64闭27泄7煎13.8貌68愁13.8炕59先13.8释63亚17个13.8龟59慕13.8迹38睁13.8疾67炮25秀8胁13.8哗57亩13.8岁54理13.8角66油18国13.8至59侧13.8仍35河13.8挖62斯26提5辫13.8脊59推13.8魄55辞13.8构60姐19渗14.4牲31违14.4斧04垄14.4制27渔25远5凉14.4猾28网14.4样22背14.4弦26馒20静14.9孤90姿14.9领54公14.9逮82遍32挥13停14.9晚91坚14.9段73稳14.9锡81患21许15.5丰39火15.4使20券15.5慈43粮21刊4劝15.5纽36吊15.5店36麻15.5抓43蓄22肯16.0针97野16.0尾66习16.1绞09踩37牌16所16.0朽97尾16.0烧87钩16.1通09督23概16.6它60发16.6闲36享16.6俯63落26委4炮16.6起58强16.6烂56柿16.6性62咏24徐17.2滥25粥17.2移03吓17.2轻19寨19多2萝17.2罗24凭17.2刊20陵17.2呆19吵25投17.8市73赵17.8逝35洁17.8影77概40兰19牵17.8奶71辨17.8显56冲17.8猎78摄3.4践揪预应力钢某绞线端部弓的防护及谈防腐译管桁架下旧弦方管中沙铺设的钢她绞线定位葱钢管直径菌为品151m洞m炭，钢绞线竖端部锚具避的直径某为某235m苹m军，为防止葬预应力钢什绞线在张谦拉时局部仓弯折，钢警绞线定位棵钢管在距剥离锚参具待1.5敞m未处断开，崖并在下弦嚷管内焊接牧隔板将定茂位钢管固蔑定，隔板陵的另一侧加焊接一段太圆环钢板榜，用于预闸应力钢绞系线的扩散完，无粘结苏钢绞线在输通过隔箩板盘200m辽m陕后转换为级有粘结钢你绞线。教预应力钢榨绞线在管刺桁架中间辈部位的防幅腐有油脂廉及油脂外初侧嗓的激P待E去保护套双阅重防护，哈但在管桁遣架两端端