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            經驗交流
            斜拉網格結構預應力拉索施工監理
            新聞來源:連云港市建設監理有限公司    點擊數:4018    更新時間:2011-9-23 17:07:48    收藏此頁

            李 陽

            【摘要】本文結合工程實例,介紹了斜拉網格結構預應力拉索在施工過程中的監理工作流程、工作內容、監理要點及控制目標。

            【關鍵詞】 拉索  預應力  監理

            1工程概況

            連云港市體育中心體育場工程頂棚采用斜拉網格鋼結構,由索桿系和鋼網殼組成,分為東西兩片,對稱布置且相互脫離。單片網殼平面呈月牙形,長約214m,中間寬約53m,投影面積約9053m2。鋼網殼標高約40m,桅桿向外側傾斜10°,桅桿頂標高75m。網殼前端則采用桅桿與預應力斜拉索體系連接提供彈性支承。

            單片鋼網殼前緣由南北各4 根(共8 根)拉索吊掛,在網殼外側設置2 根平衡索。以下索1和索2統稱為背索,索3~索6統稱為前索。拉索另一端連系在傾斜的圓形桅桿頂部(標高20m以下Φ1200mm×30mmΦ2200mm×30mm,標高20m55mΦ2200mm×30mm,標高55m以上Φ1000mm×30mmΦ2200mm×30mm),背索與地面支座鉸接,拉索平面布置如圖所示。

            拉索平面布置圖

            2監理工作內容:

            2. 1施工單位資質審核

            2. 1.1拉索預應力張拉單位的資質證書、安全生產許可證和特種作業人員的特種作業操作資格證書。

            2. 1.2施工技術標準、質量保證體系、質量控制及檢驗制度是否滿足工程設計技術指標要求。

            2.2質量保證體系

            督促檢查施工單位建立健全質量保證體系,明確各級質量責任制,堅持施工單位自檢、互檢,交接檢制度。

            2.3技術資料管理

            2.3.1督促檢查施工單位設專人負責技術資料管理,保證及時、真實、準確、完整,及時報送監理、建設單位簽字核準。

            2.3.2隨時抽查技術資料管理情況。

            3監理要點及控制目標:

            3.1索體:

            本工程拉索采用1670Φ5Φ7消除應力鍍鋅鋼絲,雙層熱擠聚乙烯護層扭絞型,規格如表1所示。拉索總長度1701.12m,總用量約94940kg。

            拉索規格

            編號

            規格

            鋼絲束截面積

            mm2

            索軸線長

            mm

            根數

            總長度

            m

            線密度

            kg/m

            總用量

            kg

            1

            Φ7×265

            10198

            91729

            4

            366.92

            88.78

            32575

            2

            Φ7×211

            8120

            83367

            4

            333.47

            68.6

            22876

            3

            Φ5×253

            4968

            47777

            4

            191.11

            39.46

            7541

            4

            Φ5×253

            4968

            53493

            4

            213.97

            39.46

            8443

            5

            Φ5×253

            4968

            63405

            4

            253.62

            39.46

            10008

            6

            Φ5×253

            4968

            85510

            4

            342.04

            39.46

            13497

            索體制作嚴格執行斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》(GB/T18365-2001)、《建筑拉索用鋼絲》(CJ3077-1998)標準對拉索的總體要求。

            3.1.1鍍鋅鋼絲進廠及驗收

            3.1.1.1鍍鋅鋼絲按GB/T17101-1997《橋梁拉索用熱鍍鋅鋼絲》規定執行,光面鋼絲的主要性能不低于GB5223-1995《預應力砼用鋼絲》的規定。

            3.1.1.2鋼絲進廠有質量保證單,按GB2103進行驗收,每批按同一爐號抽檢5%的盤數(不少于3盤),進行抗拉強度、延伸率、彎曲次數等關鍵力學指標作試驗,合格后方可進入生產線。

            3.1.1.3根據使用階段索力低應力的特點,要求鍍鋅鋼絲廠提供松弛試驗和疲勞試驗的報告。

            3.1.2聚乙烯(PE)護套料進場及驗收

            3.1.2.1內層耐老化黑色PE以及表層白色的高密度聚乙烯護套料,其性能不低于《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》(GB/18365-2001)以及CJ3058-1996《塑料護套半平行鋼絲拉索》中規定。

            3.1.2.2購進的PE護套料有質量保證單和合格證,黑色PE采用進口PE料,應有商檢部門提供的檢測報告。

            3.1.3熱鑄錨具及熱鑄填料進廠及驗收

            3.1.3.1熱鑄錨組件的性能和尺寸應符合《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》(GB/18365-2001)以及CJ3058-1996《塑料護套半平行鋼絲拉索》中的規定。

            3.1.3.2熱鑄錨頭和螺母無裂縫和明顯缺陷,并有超聲波探傷和磁粉探傷證明書。

            3.1.3.3熱鑄填料中的化學原料應符合工業純標準,各種材料均應為合格產品,并附有合格證。

            3.2錨具:

            固定端錨具為雙叉耳式,張拉端為單螺桿式

            3.2.1錨具組裝

            3.2.1.1錨具組裝的程序為:斷索→第二層包裝→裝錨→剝頭→穿絲→封堵預熱→澆注→冷卻→頂壓。

            3.2.1.2拉索精下料后,盡快按切割線切斷。

            3.2.1.3鋼絲進入錐體內散開應均勻,必要時用鐵絲輔助分離。

            3.2.1.4澆鑄熱鑄料時,錨杯應預熱,澆鑄應密實。

            3.2.1.5熱鑄錨頭冷卻后,將索頭置于反力架上,用千斤頂對錐塞進行頂壓,頂壓力為0.2倍標稱破斷力,持荷5min,以消除錐塞體的收縮間隙。

            3.2.2張拉卷盤包裝

            3.2.2.1每根成品索在出廠前必須有超張拉,合格后方可出廠。

            3.2.2.2張拉按工藝卡的要求分步進行,張拉前對千斤頂、油泵、油壓表等進行標定。

            3.2.2.3成品拉索盤繞出廠時,按正常采用索盤盤筒直徑不小于20倍索徑,并不小于1.8m。拉索成盤后,對錨頭進行防銹處理,并定位可靠,系上合格證、編號、質量保證單等。

            3.3拉索掛索安裝:

            本工程頂棚結構成形依靠張拉拉索,前索為鋼網殼提供使結構成立的彈性支承點,而且桅桿底部與下部結構鉸接,必須在桅桿頂部的各拉索建立預應力,以保持桅桿的傾斜11°的平衡狀態。因此拉索是該結構的核心構件,決定了整體結構的安全性以及受力變形性能表現。本工程的如何掛索是難點之一。

            監理工作要點:利用混凝土看臺上預留的能滿足桅桿從直立到旋轉11°的孔洞,將桅桿分段直立安裝,桅桿按計算要求設置多道纜風鋼絲繩保持穩定。在桅桿頂部設計臨時掛索施工平臺,利用吊機進行掛索,將4根前索和2根背索的上索頭掛在直立桅桿的頂部。在直立桅桿的頂部進行掛索,作業工人的安全有保證。

            3.4拉索牽引安裝:

            在近75m高的桅桿頂部將索展開牽引并保證桅桿的直立穩定性是難點之二。拉索的牽引安裝不能盲目牽引展開,隨意將拉索的下索頭牽引至錨固的鋼耳板上。

            監理工作要點:在澆筑背索1和索2的混凝土錨碇時必須同時預埋拉索的牽引索,拉索的牽引展開遵循對稱、使桅桿不受過大的偏心荷載為原則。具體實施時,嚴格規定牽引展開的順序,先牽引索3并固定于錨固的鋼耳板上,后適度展開索1和索2,再牽引索4;適度繃緊索1和索2的牽引索,再牽引索5和索6,將其下索頭安裝至錨固的鋼耳板上。

            3.5桅桿傾倒并拉索張拉:

            該結構的桅桿高達75m,******管徑2.2m,是該結構的超大型構件。桅桿向體育場外側傾斜11°,桅桿從直立到傾置的安裝過程是一個高風險的施工過程。底部設計為球鉸使得該構件的安裝到位以及受力平衡都依賴拉索的張拉施工。該施工過程必須制定切實可行的施工方案,并進行必要的專家論證,采取切實安全可靠的措施,才能避免施工過程桅桿傾覆,防止重大整體坍塌事故,并且做到桅桿傾置過程與已安裝結構不發生碰撞。也是本工程難點中最難的部分。

            監理工作要點:在桅桿傾斜過程中,月牙形網殼的場外V形撐有一部分受拉,有一部分受壓。如何保證桅桿緩慢傾斜并有防止突發性傾斜的“二道防線”是成功的關鍵點。因此,必須成立施工現場的桅桿傾斜并張拉的臨時指揮部,采用同側兩桅桿的位于場外的索1和索24根索同步緩慢牽引,位于場內的桅桿安裝鋼絲繩纜風緩慢放松,位于鋼屋蓋頂面的索6的橫張裝置(“二道防線”防突發裝置)緩慢放松,三個作業在施工現場指揮下同步進行,用全站儀監控桅桿的傾斜度和兩桅桿的傾斜同步性。牽引到位后張拉亦采用同側兩桅桿的4根背索同步張拉,待張拉到位后進行網殼鋼管支架落架。

            3.6網殼下安裝支架落架并保證滿足使用功能要求:

            拉索張拉施工完畢,拉索與鋼網殼須形成結構,并需要在其中建立一定的預拉力。該預拉力須保證拆除網殼支架后,屋蓋結構能承受自重,變形不致過大,以及拉索不松弛。在拉索中如何建立有效的預張力,以保證結構的安全性,并方便安裝屋面板,是預應力施工的難點。

            監理工作要點:網殼的安裝精度影響拉索的張拉力,由于在屋面高空張拉危險性大,本工程采用主動張拉桅桿外側的兩根背索,位于屋面上的前索索3、索4、索5、索6是被動張拉。焊接球節點網架下的鋼管支架落架卸載采用如下順序:

            3.6.1先落下桅桿周邊區域下鋼管支架,包含月牙形網殼的牙尖部分;

            3.6.2后落下索3、索4、索5下方的網殼安裝支架;

            3.6.3最后落下索6和兩索6間的網殼寬度中間部分下的鋼管支架。

            3.7拉索間相互影響大:

            單片頂棚兩側共有12根索(索1~索6各兩根),且都要在其中建立預應力。單側6根拉索通過桅桿頂的錨箱相互聯系,張拉其中任何一根索都會影響其它索的索力,因此在單片頂棚結構中須確定合理的拉索安裝和張拉方案,盡可能減少張拉根數和次數。

            監理工作要點:為保證前索的張拉力正確,采用拉索安裝時的容差技術,將拉索的安裝長度與鋼屋蓋的安裝精度一致起來,并在所有索中建立設計要求準確度的有效預應力。

            3.8控制目標

            3.8.1網殼的形狀是否滿足建筑要求的結構外形是工程驗收的主要內容。

            3.8.2索力與變形雙控,以控制拉索張拉力為主。由于桅桿吊拉網殼的吊拉基本恒定,對預應力值準確建立十分重要,應以控制索力為主,控制變形為輔。

            3.8.3各階段相鄰桿件的內力應在安全范圍內。在安裝就位、張拉、調節、使用等各階段應保證其它桿件的安全。

            3.9索力監控:

            3.9.1監控內容:拉索中有效預應力的建立。

            3.9.2測試方法:拉索張拉力控制主要采用張拉設備的油壓表監控,必要時可輔以第三方檢測的電阻應變片法、頻率法(傳感器附著在拉索上,以人力激振或環境隨機振動測震)、非接觸式頻率測定(該儀器利用電渦流原理,不需接觸拉索即可測出拉索的頻率)等對拉索及其它鋼結構的應力進行監測。

            3.10結構變形監控

            采用千斤頂對拉索進行張拉或放松,可以調整索桅桿頂的水平向坐標,使其符合設計所選定的******形狀。因此,本工程索的施工控制主要是通過控制索力以達到控制索網殼的******形狀。

            拉索首次張拉、正常使用狀態時的支承條件是變化的,理論計算可以模擬各種工況,但實際效果不一定能完全滿足設計要求,因此,首次張拉之后,需要進行一定范圍的索力調整。為了盡量減少索力調整的數量,應進行詳盡的計算分析。

            3.11監測儀器:

            3.11.1索力監測——千斤頂油壓表

            目前,索結構通常使用液壓千斤頂張拉。由于千斤頂的張拉力與油缸中的油壓有直接的關系,利用千斤頂油壓面積一定時,油缸中的液壓與千斤頂的張拉力成比例這一原理,將油壓表讀數換算成千斤頂的張拉力。該方法比較直觀,不需另添儀器設備,事先經過標定的千斤頂測試索力有一定的精度,是施工過程中最常用的索力測試方法。

            3.11.2位移監測儀器——全站儀

            全站儀是目前在大型工程施工現場采用的主要的高精度測量儀器。全站儀可以單機、遠程、高精度快速放樣或觀測,并可結合現場情況靈活地地避開可能的各種干擾。

            施工測量控制網是施工放樣和施工中變形測試的基準,為了確保測量精度,一般需要在原有控制網的基礎上進行網點加密,并對其進行嚴密平差及定期復測。高程控制網的兩端必須進行水準校測,以保證兩端高程的統一。高程控制網的布設應與平面控制網的布設同時進行,采用全站儀時放樣用的主要平面控制點應納入高程控制網,統一聯測平差。高程控制網的基本網和加密網精度保持一致,其精度根據規范確定。復測精度與建網精度相同。

            為保證施工放樣或觀測的精度和速度,對放樣或觀測的主要控制點應設強制對中固定觀測墩座;對于其它控制點也應盡量設強制對中固定標志桿,以便于精確照準。

            采用全站儀可直接由控制點進行三維放樣,可達到很高的精度效果。

            4結束語

            本工程在實施過程中,現場監理人員均能樹立良好的質量意識,對材料、施工過程的每一環節嚴格把關,嚴格施工工藝并加強施工管理,有效地保證了預應力拉索的工程質量,也為今后類似專業工程的監理工作積累了寶貴經驗。

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