大跨空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)分析

梅世霞

首鋼水城鋼鐵（集團(tuán)）賽德建設(shè)有限公司 貴州 六盤水 553000

目前，大跨空間預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)正得到越來越廣泛的應(yīng)用，但其不僅形式多種多樣，而且力學(xué)特性存在明顯差異，工程施工條件及特點(diǎn)基本無一相同，所以要以結(jié)構(gòu)形式及工程特點(diǎn)為依據(jù)，采用合理可行的技術(shù)措施。

1 拉索的制作

對于拉索制作，除了要滿足現(xiàn)行規(guī)范相關(guān)要求，還應(yīng)采用有效技術(shù)措施，符合安裝及張拉施工要求，以確保張拉后的成型質(zhì)量。

索長的制作需要以張拉過程中的彈性變形及節(jié)點(diǎn)位移為依據(jù)來確定，并采用調(diào)節(jié)裝置對誤差及間隙進(jìn)行調(diào)整。施工單位向制作方提供的長度應(yīng)包含：調(diào)節(jié)量，表示為Ac；制作索長，表示為Lc；索長張力，表示為Nc；索長溫度，表示為Tc。對于制作索長，一般按照三種方式進(jìn)行提供，分別為初始狀態(tài)、零狀態(tài)與無應(yīng)力狀態(tài)。其中，初始狀態(tài)即以初始的位形為依據(jù)來確定，Nc和初始狀態(tài)時的索力相等；對于零狀態(tài)，即以零狀態(tài)的位形為依據(jù)來確定，Nc和等效預(yù)張力相等；對于無應(yīng)力狀態(tài)，即以虎克定律為依據(jù)來確定索長，將有應(yīng)力狀態(tài)下的索長換算成無應(yīng)力狀態(tài)下的索長，其索長張力此時為零。初始狀態(tài)下與零狀態(tài)下的索長均屬有應(yīng)力索長，一般予以優(yōu)先考慮。如果無法滿足要求，需按照無應(yīng)力長度一致等基本原則，調(diào)整索長及張力[1]。

拉索制作完成后，其長度的允許誤差為：對于鋼絞線、鋼絲束與鋼絲繩索，如果成品長度小于100m，則誤差不能超過20mm，如果成品長度大于100m，則誤差不能超過成品長度的1/5000；對于鋼拉桿，如果桿體長度不超過5m，則允許誤差為±5mm，如果桿體長度在5-10m范圍內(nèi)，則允許誤差為±10mm，如果桿體長度超過10m，則允許誤差為±15mm。

拉索組裝完成后，開始超張拉試驗(yàn)。其試驗(yàn)力為設(shè)計荷載120%-140%，也可確定為破斷荷載的45%-60%。完成超張拉以后，錨板的實(shí)際回縮量必須控制在5mm以內(nèi)，索體與錨具間的壓接位置不能產(chǎn)生滑移。

2 拉索的安裝

2.1 基本要求

（1）以結(jié)構(gòu)特征、控制位置、安裝方案為依據(jù)，確定合理可行的安裝施工方案。

（2）在進(jìn)行拉索安裝以前，需要對對鋼構(gòu)做如下檢查與驗(yàn)收，確認(rèn)合格后才能開始安裝：節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和焊接與螺栓連接質(zhì)量；在安裝拉索之后，一般很難進(jìn)行施工與驗(yàn)收，需在安裝前進(jìn)行施工與驗(yàn)收；針對直線索，安裝前，需對直線度進(jìn)行檢查，要求不超過1/1000。

（3）如果在安裝拉索以前，和拉索連接的鋼構(gòu)無法保持穩(wěn)定，則不可進(jìn)行安裝。若強(qiáng)行安裝，需要采用合適的支撐結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定體系，并且要在松弛的情況下進(jìn)行安裝，此外還要以節(jié)點(diǎn)拉力為依據(jù)對承載力進(jìn)行驗(yàn)算，對節(jié)點(diǎn)位移進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（4）所有運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場的拉索都要按照相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，未經(jīng)檢查和檢查結(jié)果不合格的，一律不得在施工中使用。

（5）在進(jìn)行拉索安裝時，需要采取有效措施確保彎曲直徑不小于索體直徑20倍，并且在彎曲后，外形不能有太大的變化。

（6）拉索的安裝通常穿插于鋼結(jié)構(gòu)整體安裝施工中，即伴隨安裝流水進(jìn)行施工。

（7）使用起重機(jī)進(jìn)行安裝施工時，拉索應(yīng)整體吊裝，拉索的綁扎應(yīng)達(dá)到牢固，防止索體散開；如果拉索要進(jìn)行展開吊裝，則應(yīng)采取有效措施防止索體與錨具產(chǎn)生晃動。

（8）針對主動張拉索體，需盡可能的放長調(diào)節(jié)裝置，以此有效減小牽引力。

2.2 平索安裝

因拉索的抗彎剛度相對較小，所以平索完成展開之后，對其進(jìn)行提升，是安裝施工的主要難點(diǎn)。此外，在平索安裝過程中，線形為懸鏈線，垂度較大，和張拉成型以后的線形有較大的差異。因垂度較大且調(diào)節(jié)量有限，所以很難對節(jié)點(diǎn)和索頭進(jìn)行連接，并且索體還會對索頭產(chǎn)生水平方向上的拉力，這也是安裝施工主要難點(diǎn)。對此，在實(shí)際工程中，以結(jié)構(gòu)形式為主要依據(jù)，分別采用以下安裝工藝：兩端同時牽引、多點(diǎn)整體提升、設(shè)置軌道索等，以此在沒有支架與起重機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速其穩(wěn)定的安裝[2]。

2.3 斜索安裝

對于斜索，它主要具有以下特點(diǎn)：斜索處在鋼構(gòu)上部，兩端存在很大的高差，上部索頭的位置相對較高，而且屬于典型的直線索。對此，其安裝和平索安裝會有很大的不同。因斜索處在鋼構(gòu)的上部，無法在地面上先展開再進(jìn)行安裝，而且在鋼構(gòu)上也很難直接展開施工，長度與重量均較大的斜索在安裝時會有很大的困難。施工中，以索體結(jié)構(gòu)形式為依據(jù)，采用一端牽引工藝與天輪循環(huán)工藝，以此在沒有支架等條件下，快速完成安裝施工。

3 拉索的張拉

張拉為拉索施工主要工序，其他所有工序都為張拉服務(wù)，并且錨具的形式與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造也要滿足拉索張拉具體要求。現(xiàn)圍繞以往工程經(jīng)驗(yàn)，提出張拉時必須滿足的要求。

和拉索連接的構(gòu)造、錨具都應(yīng)滿足張拉要求。在方案制定的過程中，施工單位應(yīng)予以核實(shí)。如果無法滿足要求，則要由施工單位提出相應(yīng)的構(gòu)造措施，并由設(shè)計單位、建立單位進(jìn)行確認(rèn)。

（1）在張拉開始前，應(yīng)做好施工分析，確定相應(yīng)的施工方案，包括張拉方法、張拉順序、張拉長須、張拉力和控制項(xiàng)目，為正式的張拉施工做好準(zhǔn)備。

（2）如果拉索需要分批次進(jìn)行張拉，則要對張拉索力影響進(jìn)行充分考慮和分析。應(yīng)在對最終的設(shè)計狀態(tài)沒有影響的基礎(chǔ)上，采用技術(shù)措施減小或避免不利影響，減少張拉的次數(shù)，確保成型后索力和設(shè)計完全相符[3]。

（3）在進(jìn)行張拉之前，對索長誤差進(jìn)行調(diào)整，將主動張拉索完全預(yù)緊。

（4）在正式進(jìn)行張拉作業(yè)前，需要做好下列各項(xiàng)工作：其一，搭設(shè)作業(yè)平臺，這一平臺需要和結(jié)構(gòu)相脫離，對結(jié)構(gòu)的張拉變形不能有直接影響；其二，張拉之前結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)需要和方案要求完全一致，如不一致，則不允許張拉；其三，對有礙張拉變形的所有支撐，都需在張拉之前實(shí)現(xiàn)主動脫空，其距離需要確保對張拉變形沒有影響；其四，清除鋼構(gòu)上重量較大的吊掛物，以免對張拉過程中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)造成影響；其五，千斤頂與油壓表需要在試驗(yàn)單位完成標(biāo)定，同時要配套使用。

（5）所有和張拉有關(guān)的工裝和部件承載力都應(yīng)達(dá)到張拉力1.3倍以上。

（6）張拉前，在地面上進(jìn)行工裝組拼，然后再開始試張拉。通過試張拉，能確定適宜的施工參數(shù)，保證施工質(zhì)量。檢查確認(rèn)所有部件及機(jī)具均合格后，即可開始正式張拉施工。

（7）為有效彌補(bǔ)預(yù)應(yīng)力損失，建議進(jìn)行超張拉。對于超張拉的比例，需要以調(diào)節(jié)裝置為依據(jù)來確定。當(dāng)拉索長度大于60m時，可不進(jìn)行超張拉，當(dāng)拉索長度小于60m時，需以調(diào)節(jié)裝置為依據(jù)確定比例，拉索較長時取低值，拉索較短時取高值；當(dāng)調(diào)節(jié)裝置采用旋緊套筒時，需進(jìn)行3%-5%的超張拉。當(dāng)調(diào)節(jié)裝置采用旋緊螺桿時，需進(jìn)行1%-3%的超張拉。當(dāng)調(diào)節(jié)裝置采用旋緊螺母時，可不進(jìn)行超張拉。

（8）如果千斤頂與油泵有很大的高差，油壓表需要進(jìn)行調(diào)整，彌補(bǔ)由于高差造成的差異，也可在進(jìn)油口處設(shè)置油壓表。

（9）若施工時的風(fēng)力超過5級，或在雨雪天氣下，環(huán)境溫度超過50℃或在-5℃以下，則不允許進(jìn)行張拉施工，否則將產(chǎn)生安全隱患。

（10）以標(biāo)定記錄為依據(jù)，將張拉力換算成控制油壓表的數(shù)值，按照這一數(shù)值進(jìn)行拉索的張拉施工。

（11）在張拉的同時對調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行旋緊，確保張拉時拉索和節(jié)點(diǎn)始終保持可靠連接，防止因張拉工裝或機(jī)具設(shè)備失常導(dǎo)致安全事故。

（12）張拉必須按照方案進(jìn)行，如果需要對方案進(jìn)行變更，則要得到所有相關(guān)單位的合適與確認(rèn)。

（13）在張拉過程中，需對結(jié)構(gòu)發(fā)生的變形進(jìn)行同步監(jiān)控，以相關(guān)控制項(xiàng)目為依據(jù)，監(jiān)督并嚴(yán)格控制整個張拉過程[4]。

（14）單次張拉完成后，實(shí)際索力和理論張拉力之間的誤差要控制在5%以內(nèi)；在結(jié)構(gòu)張拉成型以后，實(shí)際索力和理論索力之間的誤差應(yīng)控制在10%以內(nèi)，同時變形量誤差要控制在15%以內(nèi)。

4 結(jié)束語

綜上所述，拉索施工需要在結(jié)構(gòu)形式分析與施工中，明確結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)、施工狀態(tài)與相關(guān)施工參數(shù)，同時從最初的分析制作，到張拉施工，達(dá)到協(xié)調(diào)一致，將張拉作為核心，對節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和索頭形式進(jìn)行分析和制作。