张弦梁安装安全专项方案

.计算结果1）应力结果混凝土应力云图（最大应力为6.44MPa）梁顶托、龙骨应力云图（最大应力为6.81MPa）脚手架应力云图（最大应力为-64.31MPa）路基箱应力云图（最大应力为163.82MPa）结论：结构应力均在本身材料允许应力设计值范围之内，且具有充足的安全储备，结构强度满足现场施工需求。2）变形结果结构变形云图（最大变形值为1.15mm）结论：结构变形较小，能够满足现场施工要求8.稳定性分析脚手架步距为1.5m，有效计算长度为：长细比为：其中：即：查表有：轴力云图（最大轴力为28.36kN）计算结果为：长细比满足脚手架稳定性要求。吊耳索具确定吊耳选择：深化模型对比，单根张弦梁段最大重量为28.2t，长度为28m。考虑二个吊点，每个吊点双吊耳：单吊耳吊重为F=G根据《钢结构工程施工规范》GB50755-2012卡环选型：选取D型16t规格卡环，卡环吊重为16t，销轴直径为45mm，卡环高度为112mm。吊耳选型：吊耳材质选用Q345B材质，孔半径30mm，吊耳外半径为100mm；则拉曼公式：σ=kF焊缝三向应力（第四强度理论）：σ=74.72MPa<钢丝绳选型：选用6*19+FC钢丝绳，直径36mm，则钢丝绳最小破断力为71.4t；[P]=[P破]φ修K对72m张弦梁中最长段进行吊装复核，长度39m，重量26t两边吊点双吊耳，吊耳规格同上，单吊耳吊重为F=G4*cos30钢丝绳结构力学性能表具体技术措施桁架拼装平台标准节支撑架焊接吊篮铰接支撑杆（节点）支撑架底部底座结构钢索安装前准备找型计算找型计算是指索结构施工前确定索材在零应力状态下的长度确定，因为索结构的拓扑性较强，该过程一般需要通过计算分析得出，是索结构前期准备工作的核心内容。一旦索结构的下料不准确会导致索构件安装不上或得不到设计张拉值，将造成严重施工质量问题。本方案根据本工程的特点通过midas有限元分析软件对该模型进行整体建模和找型计算，并确定每个索构件的下料长度。张弦梁支座处处理本工程张弦梁施工，为避免拉索在张拉施工过程中对两端的钢柱产生不利的影响，故需要采取处理措施，即张弦梁一端固定（铰支座下板与钢柱顶焊接完成，铰支座上板与张弦梁底座焊接完成，铰支座上、下板采用钢板条临时焊接固定，防止张拉过程造成支座破坏，最终张拉完成后割除），另一端在张拉阶段设置滑动措施，将铰支座上板与张弦梁底板焊接完成，在钢柱顶板上设置滑动措施（铰支座上、下板采用钢板条临时焊接固定，防止张拉过程造成支座破坏），如下：张拉前位置图张拉完成后就位图1.铰支座上板与张弦梁底板焊接完成。2.铰支座底板张拉前就位位置（就位点与张拉完成后形心水平距离）根据索模拟计算确定，使其张拉后与钢柱形心重合，调整方式为通过调节高空对接处标高使其延伸端满足就位尺寸要求。3.滑动端铰支座两侧焊接临时限位卡板，两端焊接防脱挡板，满足张拉过程滑动要求并限制张弦梁底座左右移动，在铰支座底板与钢柱顶板间设置3mm厚聚四氟乙烯板，作为滑动层。4.在张拉安装前，在钢柱内、外侧拉设缆风绳，增加钢柱顶端的侧向刚度，减小水平方向荷载对钢柱的不利影响。5.张拉完成后，将外漏聚四氟乙烯板采用切割机切割并打磨，打磨清理干净后进行铰支座下板与钢柱顶的焊接。特殊位置分析跨度45m张弦梁第1、8榀张弦梁下方无钢柱，在张弦梁两端桁架下方均设置支撑架，在一端支撑架上设置滑动装置，实现张拉过程的滑移。支撑架采用标准节拼装，支座底座与地面可靠固定，支撑架顶部设置操作平台并布置滑移轨道。支撑侧向拉设缆风绳，增加侧方稳定性：45米跨度张弦梁示意图钢桁架下弦支撑结构图滑动节点细部图标准节搭设高度至桁架下弦以下，支撑架顶部设置工字钢（工字钢型号根据现场实际间距确定，不小于工16），工字钢与支撑架临时固定，工字钢上扣槽钢，槽钢与桁架临时焊接，槽钢与工字轨道之间放置3mm厚聚四氟乙烯板，作为滑动层，减小张拉过程中滑动产生的摩擦力。标高通过在轨道下铺设垫铁进行调整。标高调整完毕后与支撑架进行点焊焊接。施工工器具设计与制作本工程施工工器具的设计与制作内容如下：1）拉索提升就位节点支架设计与制作；2）拉索张拉着力架和反力架：3）展索盘的设计与制作；4）各类索夹具等。构件名称节点形式备注拉索提升就位节点拉索提升就位装置拉索张拉节点叉耳索具张拉装置钢拉杆张拉节点钢拉杆张拉装置吊装护索装置索吊装过程装置操作平台搭设施工操作平台本工程采用整体同步提升的方式将拉索安装就位，在施工过程中，工人需要在就位索头处施工，故在这些地方需要搭设施工操作平台，本工程需要搭设平台的地方有拉索安装就位施工操作平台；拉索张拉处施工操作平台；索夹安装施工操作平台。根据提升张拉设备重量、工装重量、作业人员数量以及设备和工装的几何尺寸，吊索作业平台，平台要求满足3m×3m（两个1.5m*3m的），考虑最多同时上5人和一些零星工器具及设备，总承重取1200kg，利用在钢构件作为支承，悬挑或点挂来实现。施工操作平台验算平台计算模型1）荷载正常使用状态：恒载：自重活载：楼面活荷载取值：以1200kg质量荷载均布作用在施工操作平台面上，q=3KN/m2荷载组合1：恒载+活载荷载组合2:1.2*恒载+1.4*活载最不利情况：人和设备都处在同一横梁上恒载：自重活载：以1200kg质量荷载全部作用在一根横梁上，取线荷载q=15KN/m荷载组合1：恒载+活载荷载组合2:1.2*恒载+1.4*活载工况钢构最大应力（Mpa）平台最大竖向位移（mm）正常使用状态1041最不利情况1422正常使用状态平台钢构件应力（Mpa）正常使用状态平台竖向位移（mm）最不利情况钢构件应力（Mpa）最不利情况平台竖向位移（mm）类似工程是施工操作平台搭设示意图钢结构支撑架布置钢结构采用两榀为一组进行空中拼装施工，对于90米跨的张弦梁区域，中间布置2个强支撑，位置约为跨度的1/3处，如下图所示：90米跨张弦梁支撑架布置图对于空中安装拉索需要穿过支撑架,故对支撑架的设计要满足拉索安装要求，每个支撑架设置两个塔式支撑架，间距为500mm，拉索可以从这500mm的间隙中穿过。穿索示意张弦梁钢柱使用前措施张弦梁张拉施工时，对其钢柱可能会产生负面影响，故需要对钢柱做临时固定措施，除上文述说在钢柱平面内设置可滑动支座，可以避免拉索张拉时对钢柱在平面内没有弯矩，然而在钢柱平面外只有两道连接杆件相连，平面外约束较小，故在钢索施工时应在钢柱平面外设置临时约束措施，在钢柱平面外设置缆风绳，张拉完成后拆除，如下图示意：缆风绳缆风绳钢柱侧向临时约束钢索安装预应力钢索进场检验与材料报验拉索进场后，需对索体、锚具及零配件的出厂报告、产品质量保证书、检验报告以及品种、规格、色泽、数量进行验收，如检查无误，应及时整理资料和材料产品检验批，报审到监理单位和总包等相关单位，进行物资资料报验。1.拉索尺寸复核此步骤对每根钢索长度逐根复核，由制作方进行监查，钢索质量控制服务人员进行旁站监督和记录。将浇注锚具之后的拉索重新张拉至设计要求的制作荷载，采用专用计量工具对拉索两端锚具孔中心之间的长度进行实测并记录，实测尺寸与图纸尺寸之间的最大误差不应超过±10mm，否则应视为不合格。2.成品检测索构件的加工制作精度和材料属性是否与设计图纸及本方案的深化设计一致，是本工程能否顺利实施的关键，然而，索构件一般均是在工厂内形成成品后运至现场，一旦出厂时出现偏差或精度不能满足要求，设计意图难以实现，将会给工程的质量、工期带来不利影响。我司在结合类似工程的相关经验，在索构件生产过程中拟派专职工程师和索材生产商共同进行成品索的出厂检验，包括成品索的索长确定、标记点位置、超张拉和索材弹性模量监测实验等。（1）成品索长度量测索长量测方法为径超张拉后成品拉索，卸载至20%的超张拉力时测量拉索长度，然后再换算成20℃，零应力时的拉索长度。在成品索长度测量时，根据本方案出具的深化设计图纸中索规格型号、装配形式，对每根成品索进行长度检验。（2）检查标记点标记点是索在下料状态下的节间长度特定标记，指导安装施工，一般在工厂加工时根据给定的条件（标记力）下进行标记，如图所示。若标记点遗漏或标记位置不准确，将给预应力钢索施工带来较大困难，因此标记点是索生产时一项重要的工作内容，索材出厂之前必须进行严格检查。根据类似工程经验，我司在索材生产时，与生产厂商进行沟通，约定时间按照深化图纸要求进行核查。工程索构件标记（3）拉索弹性模量监测在成品索超张拉时，取1根作弹性模量试验监测，试验方法为利用超张拉监测时取得的索力与索长变化的数据，算出拉索的抗拉弹性模量，成品拉索的抗拉弹性模量不小于1.6×105MPa。临时存放与防护（1）钢索在防护前必须表面处理，认真除污。本工程钢丝束直接裸露在外。在施工过程中，为了避免对裸露钢索造成损伤，在钢索出厂时，首先在钢索外面缠绕一层塑料薄膜，然后在外面增加薄毛毡及塑料带。到达现场后，在放索过程中也要对索体进行保护，防止其摩擦破坏。（2）预应力钢索及配件运输及吊装、运输过程中尽量避免碰撞挤压。（3）为了防止在钢结构焊接过程中飞溅的火花灼伤索体，一方面要在索体表面缠绕防火布防护；同时如果焊接部位正下方有索体经过时，要在焊接部位下面搭设防止火花飞落的防火板，避免火花直接飞落到索体上。（4）预应力钢索及径向钢拉杆在铺放使用前，应妥善保存放在干燥平整的地方，下边要有垫木，上面采取防雨措施，以避免材料锈蚀；切忌砸压和接触电气焊作业，避免损伤。（5）避免拉索与其它坚硬的物质碰撞，摩擦，以免划伤索体的表面。当发现拉索两端锚具出现变形、扭曲、磨损，索体出现跳丝、散股、划伤、碰伤时，应立即通知专门人员进行检修确定修复后继续使用或报废。展索施工拉索运输到现场后，在指定位置进行堆放。展索的盘圈直径不小于拉索直径的30倍，即本工程最大索直径为82mm，盘圈直径不小于2.4m。单根拉索重量约为3t，对展索盘的要求比较高。根据现场场地布置要求，摆放拉索，保证拉索在安装过程中避开障碍物，同时保证拉索顺利放开并安装。将所有拉索放置在对应安装位置竖向投影位置处，完成放索工作。拉索放开过程中，将索头置于小型平板车，并固定，采用5t卷扬机通过吊装带牵引平板车，将钢索在地面上慢慢放开，为防止索体在移动过程中与地面接触，索头用软性材料包住，在沿放索方向铺设展索小车，以保证索体不与地面接触。展索示意图为避免展开的预应力钢索与地面摩擦而损坏钢索，在展开的索下每隔5~6m放置展索小车。展索小车展索注意事项及方法：1）采用脱胎成圈包装运输时，应将拉索的两端锚具固定。2）拉索在运输到工地后，应将放置拉索的地方清理干净再将拉索取出水平放置在垫板上，带有索盘的拉索随索盘一起取出。如拉索运输到工地暂时没有使用应及时做好保护措施，存储在干燥、清洁、通风的仓库中。3）工地放索时应先将拉索放在放索盘上，然后沿索盘圈的反方向使索盘旋转打开，禁止拉索没有打开时直接竖直吊拉拉索。吊拉时应对两端锚具做好相应的保护措施，防止刮伤，碰撞。4）不允许索体出现打结的现象，防止索体出现散股引起跳丝。严禁拉索直接在地面上拖拽，严禁随意乱放、乱扔。5）避免拉索与其它坚硬的物质碰撞，摩擦，以免划伤索体的表面。当发现拉索两端锚具出现变形、扭曲、磨损，索体出现跳丝、散股、划伤、碰伤时，应立即通知专门人员进行检修确定修复后继续使用或报废。6）拉索索头出厂时为热喷锌加环氧富锌底漆处理，属基本的防腐处理，待张拉安装完成后应再随钢结构一起做整体的防腐处理。7）拉索在工地现场施工时，难免会出现索体表面局部划伤的问题，如出现此类情况，可采用两种方式进行处理：（1）、将划伤表面清洁干净后，再喷涂CRC冷镀锌漆；（2）、将划伤表面清洁干净后，再喷涂不低于100μm厚度的环氧富锌底漆。8）对于大直径拉索，出厂前索体上每隔2米左右会用铁丝扎紧，到工地现场后，建议施工张拉前不要将铁丝解开，防止索体吊装时表层钢丝松散引起跳丝现场。9）严禁工程现场电焊时用索体作为导线使用，如作为电焊导线使用会引起表层钢丝断裂。张弦梁体系拉索安装施工根据本方案施工部署，拉索在地面铺放完成，利用两台50t吊车同时提升预应力拉索，在提升至合适位置时，连接就位耳板处的提升工装装置，采用千斤顶提升就位索头。第一步：地面预应力拉索展开；第二步：1台50t吊车固定端就位；第三步：从固定端开始逐步就位索夹；第三步：就位张拉端时，吊车提升至合适位置时，连接就位耳板处的提升工装装置；第四步：就位索头；第五步：按照标记点位置进行安装拧紧索夹，安装完成。拉索的安装拉索在地面展开完毕后，利用1台吊车辅助提升安装拉索。施工时需注意以下几点问题：1）吊点位置折角太大，容易对索体照成损害；2）在吊点处拉索上设置一个类似钢管装置，使拉索以一个缓和的曲线下去，避免有过大的折角出现。（将圆管中间切开，并反向曲弧）3）准备吊装时确保拉索已全部展开，拉索内没有残余应力，选择合适的吊装起吊方向，避免拉索局部残余应力过大，造成对索体的伤害。吊装护索装置索夹安装本工程索夹安装是在拉索索头就位完成后开始安装，利用吊车或吊篮安装，安装顺序如下：第一步：在索体上画好辅助标记线，因索材出厂时仅在索夹中心位置进行标记，中心标记点在索夹安放后被遮挡，故在对应索夹边缘位置进行辅助标记，以便安装。第二步：索夹在吊车的辅助下，根据辅助标记线进行细部的对位与调整，并将索夹盖板螺栓进行初拧，初拧力值不大于设计力值的40%；安装过程中随时进行索头的位置进行调整，使拉索索夹定位点处于索夹安装位置。标记点钢索提升、就位工作过程：拉索地面展开吊车提升拉索吊车就位固定端索头从固定端逐步安装索夹就位张拉端索头拧紧索夹张拉并拆除支撑架张拉施工张拉施工整体方案索结构除了构件自身的几何参数和力学特性、构件之间的几何拓扑关系和连接节点之外，预应力也是结构构成的重要内容。索结构结构的“力”和“形”是统一的，“力”是在对应的“形”上平衡。因此，索结构施工要对“力”和“形”实行双控，即控制索力和结构状况。本工程施工的张拉特点是：通过张拉径向拉索来达到结构“形”的控制，建立与设计相符的“力”和“形”的统一。张拉步骤本工程张拉施工时跟随着钢结构施工过程，即每拼装两榀张弦梁后开始对预应力拉索的第一次张拉，以便于张弦梁形成一个独立的自平衡结构，具体张拉施工步骤如下：两榀张弦梁上弦梁安装完成；连接这两榀张弦梁连接杆件；第一次100%张拉预应力拉索（每根拉索分三步张拉，一部张拉约60%，二步张拉80%，三步张拉100%，每步之间时间间隔15分钟）；拆除支撑架；按照以上步骤安装下一组张弦梁结构，张拉完成后；连接第一组和第二组连接杆件，暂不焊接；以以上步骤安装完成整个张弦梁区域；局部调整。同时张拉：本工程会展中心张弦梁拉索每组同时张拉施工；预应力张拉施工对于拉索的预应力施加，根据模型仿真验算和设计相互校核得出预应力拉索的预拉力值。施加预应力的方法是：通过油泵将油压传给两个千斤顶，然后调节自身的调节套筒达到所要施加的力。张拉设备安装：由于本工程张拉设备组件较多，因此在进行安装时必须小心安放，使张拉设备形心与钢索重合，以保证预应力钢拉杆在进行张拉时不产生偏心；在油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到钢索设计拉力时，超张拉5％左右，然后停止加压。张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。类似工程张拉照片预应力损失及处理措施（1）张拉过程种预应力损失产生拉要原因如下：1）索体松弛；2）拉索锚具回缩变形：主要是调节螺杆变形；3）油压损失。4）节点摩擦使预应力产生损失。（2）控制措施为保证张拉力达到设计要求，并且根据大量工程经验，实际张拉过程中，采取超张拉的方法，每拉超张理论计算张拉力的5％。预应力拉索施工注意事项1、提升张拉前的准备（1）检查支座约束情况，考虑提升、张拉时结构状态是否与计算模型一致，以免引起安全事故；（2）提升和张拉设备张拉前需全面监查，保证张拉过程中设备的可靠性；（3）在一切准备工作做完之后，且径过系统的、全面的监查无误后，现场安装总指挥监查并发令后，才能正式进行预应力索提升和张拉作业；（4）结构提升和张拉前，应严格检查临时通道以及安全维护设施是否到位，保证张拉操作人员的安全；（5）最后提升和张拉前，应清理场地，禁止无关人员进入，保证索张拉过程中人员安全；（6）张拉过程应严格按照方案进行，防止张拉过程中出现其它问题；（7）在预应力索提升和张拉过程中，测量人员应通过测量仪器配合测量各监测点位移的准确数值。2、张拉过程中可能出现的问题（1）张拉设备故障，包括油管漏油，设备故障；（2）现场突然停电；（3）张拉过程不同步；（4）张拉后结构变形、索力与设计计算不符；3、张拉设备故障张拉过程中如油缸发生漏油、损坏等故障，在现场配备三名专门修理张拉设备的维修工，在现场备好密封圈、油管，随时修理，同时在现场配置2套备用设备，如果不能修理立即更换千斤顶。4、张拉过程不同步由于张拉没有达到同步，造成结构变形，可以通过控制给泵油压的速度，使索力小的加快给油速度，索力比较大的减慢给油速度，这样就可以到达同步控制的目的。6、张拉时结构变形、索力与设计不符如果结构变形及钢结构应力与仿真计算不符，超过20％以后，应立即停止提升，同时报请设计院，找出原因后并采取有效措施后，再重新进行预应力提升工作。施工过程监测施工过程监测的目的和意义通常预应力钢结构，是从确定的一个初始状态开始的，习惯上是根据建筑要求和经验使结构曲面具备一定的初始刚度。但是仅此而获得的结构刚度是不够的，这就必须对柔性的预应力钢索施加预应力，使结构进一步获得刚度，以便在荷载状态对各种不同的荷载条件下结构任何段钢拉杆的任一单元均满足强度要求及稳定条件。本工程经计算可得，预应力拉索的张拉设计力值控制可变性因素多，故张拉施工过程中对结构“形”的控制极为重要。施工监测原则为满足预应力施工过程的需要，保证工程顺利进行，施工监测布点时采取以下原则：变形监测：以变形监测为拉，保证结构张拉完成的结构“形”与设计相符。索力监测：以应力监测为辅，通过监测结构应力来验证结构“形”的情况。监测提升过程中工装索的索力，张拉过程中拉索的索力。重点监测位置施工开始后，针对每一区段，对前两榀着重监测，将前两榀作为实验数据采集单元，获得详细的各个施工阶段的实际操作数据。获得数据后与计算数据进行对比分析，根据分析结果，对后续施工进行对应调整，确保后续施工精度的进一步提高。施工过程监测方法钢索索力监测索力有两种测量方法：1、直接在张拉千斤顶油泵上的压力表直接读出，这是施工过程中最直观的读数方法。2、采用磁通量传感器来进行读取索力。拉索结构通常使用液压千斤顶张拉，由于千斤顶张拉油缸的液压和张拉力有直接关系，所以，只要测定张拉油缸的压力就可以求得拉索索力。千斤顶标定证书磁通量传感器：索力监测所应用的传感器技术拉要有：振动频率法、压力传感器（振弦式、应变片、液压式、光纤光栅）、磁通量传感器等。各种索力测量方法，各有其特点，振动频率法是通过建立拉索的简化模型，实测拉索的振动频率，经过计算间接得出索力，因为受减震器、拉索实际长度、外护套等影响，其测量精度比较差。压力型传感器是比较传统的传感器技术，需要串接在受力结构中，将传递到传感器上面的力直接测量出来，短期精度高、动态性好，但由于受荷载长期作用、材料徐变、形变传递失真等方面的影响，耐久性和长期精度很难保证，在受力状态下无法重新校准，无法更换，因此压力型的传感器用于长期监测有一定的局限性，只能在桥梁建设或换索时预装。针对传统测力仪器的局限性，磁通量传感器较好的解决了以下这些问题：通过非接触式测量解决传统传感器受力疲劳影响使用寿命问题；用模拟标定实现来实现运营状态的数据校核；可以设计成哈佛式传感器，直接在已受力的拉索上制作及安装，实现过程监控等；可以实现体内（体外）多截面应力监测。磁通量传感器原理：磁通量传感器基于铁磁性材料的磁弹效应原理进行测量，当受到外力作用时，铁磁性材料内部会发生机械应力和应变，其磁导率会发生变化，通过磁导率的变化来反映索力变化。磁通量法所用的材料是电磁传感器,这种传感器由两层线圈组成,除磁化拉索之外,它不会影响拉索的任何特性。磁通量传感器的测试系统如下图所示：磁通量传感器测试系统磁通量传感器内部结构当通入电流时,在激磁线圈中会引起磁化力。根据电磁感应原理,就会在构件纵向产生磁场,进而在测量线圈中产生感应电压。当磁心的磁通量渗透变化时,输出电压就会发生变化。所以,只要测量出输出电压,就可以测得磁心的外加力。铁磁材料的磁通量渗透系数与应力、温度、外加磁场强度有。磁导率与应力关系曲线磁导率与温度关系曲线磁通量技术特点：1、磁通量非接触性测量，不损伤结构；不需对被测构件进行表面处理，不破坏原构件的反腐保护层；传感器维护成本低、使用寿命长；抗干扰能力强、精确性高、重复性好；系统可自动测量和自动温度补偿；可直接显示力值；可与计算机直接连接，进行多通道数据采集和远程健康监测。磁通量传感器本工程在每根拉上布置一个监控点，共计73个监控点。用于监测拉索索力与设计状态是否吻合。磁通量传感器监控点布置结构位移监测位移监测贯穿于整个结构的施工过程，包括安装施工和张拉施工过程，监测内容为各监测点的三维控制坐标。位移监测点布置在对应上部钢构件表面，构件上粘贴反射片然后用全站仪直接读取监测点的坐标信息，本工程为张弦梁结构，每榀张弦梁布置3个监控点。变形监控点布置图全站仪进行施工过程位移监测焊接工艺焊