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简介
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镇江体育会展中心体育馆屋盖 张弦梁结构拉索施工方案
方 案 阶 段 ： 施工方案
专项施工单位： 南京东大现代预应力工程有限责任公司
总包施工单位： 上海宝冶
编 制 日 期 ： 2011-07
1.工程概况
位置
镇江市体育会展中心位于南徐新城区中部蛋山地块，东 起九华山，西至檀山路，南接蛋山公园，北临团山路。
1.工程概况
形状尺寸
本工程为其钢屋盖部分，屋盖形状为椭球形，椭圆形平面的长轴1177.049米，短轴113.580米，椭球形屋盖的最大矢高10.29米。
钢屋盖结构主要由多榀平面桁架组成，平面桁架之间由平面支撑桁架、三角型支撑桁架串联，形成整体的张弦梁结构，一共10榀。
结构特点
预应力钢结构为张弦梁结构
张弦梁由上弦刚体、下弦索及其之间的撑杆构成
由拉索张力来优化结构内力状态、控制结构外形尺寸
1.工程概况
体育会展馆结构示意图
1.工程概况
体育会展馆结构示意图
1.工程概况
体育会展馆结构示意图
2.拉索材料
锁体材料
本工程采用1670级ф5和ф7镀锌钢丝双护层扭绞型拉索，内层PE为黑色耐老化高密度聚乙烯（HDPE），外层为彩色PE。
索体断面结构见示如下意图
2.拉索材料
锚具材料
热铸锚材料
当锚杯、锚杆、螺母、销轴等构件采用锻件时，其材料采用优质炭素结构钢或合金结构钢，优质炭素结构钢的技术性能应符合GB/T 699的有关规定，合金结构钢的技术性能应符合GB/T3077的有关规定。采用铸钢件时，其技术性能应符合GB/T 11352中的有关规定。
冷铸锚材料
锚杯和锚圈选用优质碳素结构钢或合金结构钢制作，符合GB/T 699和GB/T3077的要求。
2.拉索材料
半平行钢丝束
2.拉索材料
半平行钢丝束
2.拉索材料
半平行钢丝束
半平行钢丝束成品索包括：索体、锚具、连接件和调节装置。本工程拉索组装件见下图。
2.拉索材料
半平行钢丝束
2.拉索材料
半平行钢丝束
3.总体施工方案
预应力施工思路
在对该结构充分理解的前提下提出合理的实施方案。
分析、深化设计、测试、施工一体化
加强监控、重视协作、注重质量及安全
3.总体施工方案
张弦梁钢屋盖总体施工顺序
张弦桁架
3.总体施工方案
张弦梁钢屋盖总体施工顺序
桅杆
3.总体施工方案
张弦梁拉索施工总体方案
拉索施工顺序
随屋盖拼装过程，在地面上将拉索展开和安装。屋盖拼装完毕，且与支座连接就位后，按照从两端到中间的顺序进行拉索张拉，达到设计张拉力。
拉索张拉分级程序：
拉索张拉控制
拉索张拉控制包括力和形两部分。力主要控制索力；形主要控制跨度和矢高，其中以索力控制为主。
4.施工分析
分析模型
采用大型通用有限元软件ANSYS进行施工过 程分析。张弦梁由上弦桁架、V形撑杆、拉索构成。
4.施工分析
分析模型
结构整体模型包括各榀张弦梁，纵向连系桁架，支撑胎架和檩条等。
4.施工分析
结构自重初始态
本工程在各榀张弦梁的拉索上施加等效预张力，使结构在结构自重作用和拉索等效预张力共同作用下达到平衡状态，即结构自重初始态。
根据设计提供的拉索等效预张力，将拉索等效预张力施加到结构上，得到结构自重初始态下的拉索索力。结果如下表所示：
4.施工分析
结构自重初始态
4.施工分析
张拉过程分析
施工拉索张拉力
本工程施工时先安装上弦桁架、V形撑、纵向联系桁架和檩条，然后按照从两端向中间的顺序对称张拉拉索，每次共张拉两根。施工过程拉索张拉力如下表所示：
4.施工分析
张拉过程分析
施工拉索张拉力
4.施工分析
张拉过程分析
张拉过程中各榀张弦梁跨中位移
4.施工分析
张拉过程分析
张拉过程中各榀张弦梁跨中位移
4.施工分析
张拉过程分析
张拉前
钢构安装完毕、拉索张拉前结构变形及应力如下列图所示。
4.施工分析
张拉过程分析
张拉前
4.施工分析
张拉过程分析
张拉前
4.施工分析
张拉过程分析
第一批次张拉
分批次从两端往中间张拉，第一批次张拉后结构变形及应力如下列图
4.施工分析
张拉过程分析
第一批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第一批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第二批次张拉
第二批次张拉完成结构变形及应力如下列图
4.施工分析
张拉过程分析
第二批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第二批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第三批次张拉
第三批次完成后结构的变形及应力如下列图
4.施工分析
张拉过程分析
第三批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第三批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第四批次张拉
第四批次完成后结构的变形及应力如下列图
4.施工分析
张拉过程分析
第四批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第四批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第五批次张拉
第五批次完成后结构的变形及应力如下列图
4.施工分析
张拉过程分析
第五批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第五批次张拉
4.施工分析
张拉过程分析
第五批次张拉后即结构张拉完毕后，各索索力图如下：
4.施工分析
张拉过程分析
结论
先后批次张拉的相互影响：后批次张拉对前批次已张拉的拉索索力有一定影响，最大超张拉系数为1.04。
张拉过程中刚构等效应力变化：在整个张弦梁施工过程中，等效应力水平均不高，张弦梁支座处一些杆件的应力集中比较明显，最大能达到156Mpa，但均在钢材弹性范围之内。
张拉完毕后位移状况：跨中竖向位移为-3mm 到13mm，最大跨中竖向位移为2-B轴；滑动支座x向位移为-18mm到 2mm，最大X向水平位移为2-R轴线。张拉完毕后，整体结构基本脱架，滑动支座位移量小于允许值。
5.施工措施
拉索现场施工内容主要包括两部分：拉索的安装和张拉。
拉索的安装
拉索安装要点如图
5.施工措施
拉索的安装
钢丝束拉索开盘
在放索过程中，因索盘绕产生的弹性和牵引产生的偏心力，索开盘时产生加速，导致弹开散盘，易危及工人安全，因此开盘时注意防止崩盘
5.施工措施
拉索的安装
钢丝束拉索开盘
5.施工措施
拉索的安装
拉索施工操作平台
采用型钢焊制拉索安装和张拉所需的操作平台。
5.施工措施
拉索的安装
拉索及锁夹安装
拉索在地面展开后，按照索体表面的标记安装索夹，索夹应拧紧固定。
利用吊机、葫芦或者卷扬机等设备，将拉索索头与结构节点连接。
从中间向两侧，依次将索球与撑杆下端连接就位。
准备张拉。
5.施工措施
拉索的安装
拉索及锁夹安装
5.施工措施
拉索的安装
拉索及锁夹安装
5.施工措施
拉索的张拉
张拉方法
a.张拉时机
待整个钢屋盖的刚构拼装成整体、支座就位、拉索及索夹安装后，进行正式张拉。
b.张拉顺序
分批顺序张拉：本工程共有10根拉索，难以对这些拉索同步张拉，需要分批张拉。从两侧对称向中间张拉，每批张拉两榀。
同批次张拉的拉索同步分级张拉：
为保证张拉同步，同批次分五级张拉程序为： 0%30% 50%75%90%100%。
5.施工措施
拉索的张拉
张拉方法
c.主动张拉点
张拉点位于拉索端头；单榀张弦梁两端张拉，即每榀有两个张拉点，每张拉批共有4个张拉点。
d.拉索张拉控制项目及其目标
拉索张拉采用双控原则：控制索力和变形。
0%30%50%75%90%时，以控制张弦梁跨度和撑杆垂直度为主。
90%100%时，以控制索力为主，控制目标为：张拉锚固后的索力达到施工分析理论张拉力
5.施工措施
拉索的张拉
施工张拉力
5.施工措施
拉索的张拉
张拉机具
a.张拉工装和设备
采用液压千斤顶进行张拉。张拉系统包括：液压千斤顶、反力架、张拉螺杆、油泵、油压表、油管等。
5.施工措施
拉索的张拉
张拉机具
a.张拉工装和设备
5.施工措施
拉索的张拉
张拉机具
a.张拉工装和设备
5.施工措施
拉索的张拉
张拉机具
b.张拉设备数量
每张拉批包括两根拉索，共4个张拉点，每个张拉点需要一套张拉设备
5.施工措施
拉索的张拉
张拉机具
c.千斤顶型号
鉴于单根拉索最大施工张拉力约500T，因此选用YCW650B型千斤顶进行张拉。桅杆索力较小，因此采用YDC240QX千斤顶进行张拉，每个张拉点配两台千斤顶。
5.施工措施
拉索的张拉
5.施工措施
拉索的张拉
张拉调整措施
当张拉后出现索力或结构形状与理论值出现较大偏差时，应采取以下措施予以调整：
重新检查分析模型和分析数据
若拉索的索力到，而结构形状偏差较大，则撑杆的安装长度出现问题。采取的措施：采用监测仪器（如全站仪）测量相应数据，确定索长安装偏差。对索长安装偏差大的拉索直接进行张拉调整，直至合理值。
5.施工措施
拉索的张拉
张拉应急措施
张拉过程中要做好突发情况的事前准备工作
6.人员组织
施工组织管理
主要人员配备分为三大部分，
分结构分析计算人员
施工现场作人员
现场测试人员
在施工安排上，切实按照总包的总进度计划的要求组织进行；张拉分项工程的施工要与钢结构工程施工进行密切的协作配合。
6.人员组织
管理组织
6.人员组织
劳动力安排
6.人员组织
施工质量管理
6.人员组织
施工质量管理
6.人员组织
施工质量管理
6.人员组织
施工安全管理
安全管理的方针
安全生产目标
安全组织保证体系
安全教育程序
安全管理制度
安全措施
7.施工过程监测
拉索预张力施工过程是个动态的结构状态变化过程，是结构从零状态向成形初始态转变的过程。由于钢构安装误差、拉索制作、安装和张拉误差、分析误差以及环境影响等原因，实际结构状态与分析模型是有差异的。
实际操作中，有必要对拉索预应力施工过程予以监测，对比理论分析值和实际结构响应的差异，即时掌握各关键施工阶段的结构状态，保证拉索施工全过程处于可控状态，保证施工过程结构安全，为下阶段施工和最后的施工验收提供依据。
7.施工过程监测
监测内容和监测点
监测内容包括：
索力监测点：各主动张拉点的索力。
关键节点位移监测点
张弦桁架变形监控位置为：支座水平滑移以及张弦梁上若干点的竖向位移，单榀张弦桁架上共8个点，见下图。每榀张弦桁架均监测变形
7.施工过程监测
监测方法和设备
索力监测—采用标定的千斤顶
7.施工过程监测
方法和设备
位移监测仪器—全站仪
7.施工过程监测
监测制度
张拉前检查测试仪器是否正常工作，并读取初读数
在每一批次张拉过程中，不得移动测试设备
张拉完一批次后，应及时记录分析数据
专职人员测试
测试时机
选择温度变化小的时机进行测量，力求将温度、日照对施工控制的影响降低到最小限度。
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