高釩索在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中的施工應(yīng)用

侯佩

摘 要：隨著大型建筑逐漸增多，藝術(shù)性和結(jié)構(gòu)性建筑成為未來發(fā)展的主流。而為了能夠支撐起整個(gè)建筑體，保持受力平衡，利用高釩索、支撐桿組成預(yù)應(yīng)力體系，將建筑體結(jié)構(gòu)完美展現(xiàn)出來，是現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)。文章通過介紹武漢市軌道交通8號(hào)線宏圖大道站下沉廣場(chǎng)上蓋預(yù)應(yīng)力弦支單層網(wǎng)殼高釩索的施工來闡述高釩索在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系中的重要性。

關(guān)鍵詞：高釩索；張拉過程；馬鞍形網(wǎng)殼；預(yù)應(yīng)力

中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）07-0149-02

Abstract： With the increasing of large buildings， artistic and structural architecture will become the mainstream of the future development. In order to support the whole building and maintain the force balance， the use of high vanadium cable and support rod to form a prestressed system to display the structure of the building perfectly is the trend of modern building steel structure. This paper describes the importance of high vanadium cable in prestressed steel structure system by introducing the construction of high vanadium cable for prestressed chord support single layer latticed shell on the subsidence square of Hongtu Avenue Station on Line 8 of Wuhan Rail Transit.

Keywords： high vanadium cable； tensioning process； saddle reticulated shell； prestress

引言

高釩索是建筑結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力的重要受力構(gòu)件，因?yàn)槠渚邆漭^好的防腐效果、較強(qiáng)的防火性能以及優(yōu)越的摩擦性，此外，高釩索的規(guī)格也會(huì)隨著建筑規(guī)模而不斷變化，這是高釩索在建筑結(jié)構(gòu)中良好表現(xiàn)的重要例證。武漢市軌道交通8號(hào)線宏圖大道站下沉廣場(chǎng)上蓋結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系為弦支單層網(wǎng)殼，由中鐵四局機(jī)電設(shè)備安裝有限公司施工。其采用的就是高釩索作為預(yù)應(yīng)力拉索進(jìn)行張拉。

1 高釩索的簡(jiǎn)述

高釩索是我國(guó)新型的拉索產(chǎn)品，其索體由多層鋼絲旋鈕而成，而錨具則是由高強(qiáng)度壓制固結(jié)，是索體專用錨具。其中，索體中鋼絲的表面含有金屬元素鋅、鋁以及稀土合金，具有較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力和防腐、防摩擦、防火等效果。在建筑施工中，較強(qiáng)的建筑性能成為諸多建筑設(shè)計(jì)師追捧的對(duì)象。

2 我國(guó)高釩索生產(chǎn)現(xiàn)狀

高釩索是鋼構(gòu)建筑中重要的組成部分，但我國(guó)鋼構(gòu)起步較晚，高釩索的生產(chǎn)技術(shù)較為落后，只能生產(chǎn)小規(guī)格的鋼索產(chǎn)品。而國(guó)外，在高釩索的生產(chǎn)上已經(jīng)形成完整的體系，并建立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如何改變我國(guó)高釩索行業(yè)現(xiàn)狀，成為建筑建材業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。而高釩索的研制工作較為繁瑣，且國(guó)內(nèi)沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所生產(chǎn)出直徑<100mm的高釩索不能應(yīng)用于>100mm的生產(chǎn)，受到極大的局限性。為此，企業(yè)組建技術(shù)攻堅(jiān)部，對(duì)核心技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。依照企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)設(shè)備，并參照國(guó)外的制索標(biāo)準(zhǔn)，多次進(jìn)行修正完善，以此創(chuàng)作出優(yōu)質(zhì)的高規(guī)格的巨力索產(chǎn)品，豐富了我國(guó)高釩索產(chǎn)品

的類目。

3 高釩索在建筑鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

高釩索具有防腐、高強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，并且所表現(xiàn)出來的綜合性能和建筑效果得到設(shè)計(jì)師以及建筑行業(yè)的喜愛，其中圍繞高釩索展開的建筑主體包括青島的北客站、伊拉克的體育場(chǎng)、盤錦的體育中心以及本文中要敘述的武漢市軌道交通8號(hào)線宏圖大道站下沉廣場(chǎng)上蓋預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)弦支單層網(wǎng)殼等等，不同的建筑結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出來的建筑特點(diǎn)也不同。而在我國(guó)，最大規(guī)格的高釩索應(yīng)用建筑群為浙江樂清的體育中心，其主體結(jié)構(gòu)完美，與設(shè)計(jì)理念相符，展示出出色的建筑表現(xiàn)力。

4 高釩索在弦支單層網(wǎng)殼中張拉施工

武漢市軌道交通8號(hào)線宏圖大道站下沉廣場(chǎng)上蓋預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)弦支單層網(wǎng)殼像一個(gè)馬鞍形，其主體結(jié)構(gòu)由鋼箱梁、鋼支撐、索體等組成，靠柔性預(yù)應(yīng)力來維持建筑體的拱型。索體由吊索、支撐桿、橫向索、徑向索等部分組成，在這些構(gòu)件中，所有索具均是高強(qiáng)度高規(guī)格的高釩索，每一種規(guī)格保持在直徑為125mm、100mm，其中還有常規(guī)型的直徑為38mm和32mm。整個(gè)弦支單層網(wǎng)殼具體張拉施工順序如下：（1）安裝主體鋼結(jié)構(gòu)直至就位；將鋼結(jié)構(gòu)支撐于胎架上。（2）安裝拉索就位并初步預(yù)緊；將TB1、TB2及高強(qiáng)鋼拉桿D30預(yù)緊。（3）將高強(qiáng)鋼拉桿D30分三級(jí)，循環(huán)張拉到位，第一次張拉力15kN，第二次張拉力30kN，第三次張拉力50kN。（4）將下弦索TB1、TB2張拉分三級(jí)張拉至設(shè)計(jì)索力：第一級(jí)：TB1張拉至15kN；TB2張拉至36kN；第二級(jí)：TB1張拉至25kN；TB2張拉至60kN；第三級(jí)：TB1張拉至50kN，TB2張拉至120kN。

此工程所用高釩索由專門生產(chǎn)廠家按照設(shè)計(jì)要求和《斜拉橋熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索技術(shù)條件》（GB/T18365-2001）、《建筑纜索用鋼絲》（CJ3077-1998）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)拉索的總體要求進(jìn)行制作。拉索制成成品后成盤包裝，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。在拉索的運(yùn)輸和裝卸過程中，應(yīng)注意防止碰傷錨頭和聚乙烯保護(hù)層。endprint

4.1 張拉前的準(zhǔn)備工作

單層網(wǎng)殼拼裝完畢，即可進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力拉索的安裝和張拉施工。預(yù)應(yīng)力拉索安裝前需要進(jìn)行以下工作：

（1）張拉工裝設(shè)計(jì)和制作。張拉前，需要根據(jù)工程情況設(shè)計(jì)和制作張拉工裝。（2）設(shè)備標(biāo)定。張拉設(shè)備標(biāo)定：張拉前，張拉設(shè)備在有資質(zhì)試驗(yàn)單位的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行標(biāo)定。油泵的油壓表全部選用精度為0.4級(jí)的精密壓力表，千斤頂與油壓表配套校驗(yàn)，并作主被動(dòng)標(biāo)定。標(biāo)定日期不能超過6個(gè)月，根據(jù)標(biāo)定資料上的張拉油表上的讀數(shù)與實(shí)際張拉力的關(guān)系，換算出需要張拉的儀表讀數(shù)，并將此讀數(shù)對(duì)工人詳細(xì)交底，以保證張拉力的準(zhǔn)確性。（3）結(jié)構(gòu)空間位移校核。測(cè)定各個(gè)位移控制點(diǎn)的位置：位移控制點(diǎn)的位置對(duì)于索體能否張拉到預(yù)定張拉力有著重要的影響，因此，在張拉前需要用全站儀對(duì)空間位移進(jìn)行校核，核查無誤后，方可進(jìn)行張拉。

4.2 拉索安裝及張拉

拉索施工主要?jiǎng)澐譃?個(gè)施工階段：放索階段，安裝階段，張拉階段。

（1）放索階段。用吊車將成卷的拉索整體運(yùn)至待安裝位置的鋼結(jié)構(gòu)一側(cè)，并置于斜拉索生產(chǎn)廠家提供的開盤裝置上，將錨杯的包裝局部拆除，取下螺母待用，將索頭錨杯處的絲扣用橡膠墊包裹固定，拆下錨杯的端頭蓋板，將牽引頭與錨杯連接好，一邊用吊車將索頭拉出，一邊放盤。拉索全部打開后，將固定端用銷軸安裝就位。在這過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：a.拆除錨杯的局部包裝后，檢查錨具鍍層和絲扣是否有損傷，旋合是否順滑。取下的螺母和錨杯的絲扣必須做好保護(hù)措施，避免損壞。b.拉索索體部分的出廠包裝在整個(gè)安裝過程中不拆除；安裝和張拉過程中，倒鏈和工裝等與鋼索接觸時(shí)避免直接接觸，接觸點(diǎn)進(jìn)行包裹后再安裝工具。c.用吊車?yán)鏊黝^時(shí)，必須保證索頭和索體連接位置無扭轉(zhuǎn)，避免連接處損傷。d.拆下的螺母、端頭蓋板及固定螺栓必須保管好，以防丟失。（2）安裝施工。馬鞍形單層網(wǎng)殼在安裝過程中時(shí)，將拉索的叉耳式索頭安裝在相應(yīng)的鋼桁架中段處的耳板上，索體及張拉端索頭用吊裝帶固定在桁架梁上。待鋼桁架整體提升到位，所有張拉端節(jié)點(diǎn)焊接完成后，開始對(duì)張拉端索頭進(jìn)行牽引就位。步驟如下：a.解開張拉端錨頭，將連接頭與索頭螺桿相連，將索頭螺母和張拉撐腳安放在張拉相應(yīng)位置，并將鋼絲繩依次穿過張拉撐腳、螺母和鋼結(jié)構(gòu)上的孔道與連接頭相連，并調(diào)試好卷揚(yáng)機(jī)，準(zhǔn)備開始牽引。b.開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，牽引索頭穿過孔。c.當(dāng)索頭露出孔道時(shí)，將索頭螺母與螺桿旋合，直至螺母螺紋完全旋到螺桿

上，拆除連接頭和鋼絲繩。在這過程中，需要注意索頭拉桿穿過孔道時(shí)，應(yīng)隨時(shí)觀察索頭在孔道內(nèi)的居中情況，若發(fā)生索頭偏移，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免索頭絲扣損壞。（3）張拉施工。按從長(zhǎng)跨到短跨的方向逐榀張拉，拉索采用單榀四根索同時(shí)張拉的方式，具體張拉方法如下：依次安裝工裝拉桿、千斤頂、工裝螺母，開動(dòng)油泵開始張拉，并不斷將索頭螺母擰緊，同時(shí)對(duì)張拉力和伸長(zhǎng)值進(jìn)行觀測(cè)和記錄，如有異常情

況，立即停止張拉，查明原因后可繼續(xù)進(jìn)行張拉。

當(dāng)張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)定的力值時(shí)，停止張拉，將索頭螺母擰緊，然后千斤頂回油，將工裝螺母、千斤頂、工裝拉桿和張拉撐腳拆除，轉(zhuǎn)移到下一處繼續(xù)張拉。

在這過程中，需要注意以下兩點(diǎn)：a.張拉控制以控制張拉力為主，位移為輔。b.張拉時(shí)，服從統(tǒng)一指揮，按張拉給定的控制技術(shù)參數(shù)進(jìn)行精確控制張拉。

安裝完成后，所有高釩索形成一個(gè)龐大的支撐體系，縱橫向索通過剛性的網(wǎng)殼后將錨固定于鋼結(jié)構(gòu)上，然后再由吊索和撐桿形成龐大的寫拉網(wǎng)，以保持整個(gè)建筑體系的平穩(wěn)[5]。

5 結(jié)束語

高釩索的應(yīng)用成功為我國(guó)打開了建筑行業(yè)新大門，特別是高規(guī)格的高釩索產(chǎn)品，更是將我國(guó)的建筑事業(yè)推向新高潮。在建筑行業(yè)，高釩索具備耐腐蝕、高強(qiáng)度、高韌性、摩擦系數(shù)強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工藝性強(qiáng)的建筑設(shè)施中，常見于體育場(chǎng)、游泳館等設(shè)施，是我國(guó)龐大建筑體系中重要的一環(huán)。在以往，我國(guó)常應(yīng)用小規(guī)格的高釩索，而類似于直徑超過100mm的高規(guī)格的高釩索處于行業(yè)空白狀態(tài)。如今，高規(guī)格大直徑高釩索的應(yīng)用成功意味著我國(guó)建筑行業(yè)向前邁了一大步，以后將有越來越多的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，這也是現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的主流趨勢(shì)，并將極大地推動(dòng)了我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展。

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