CN107386655B - 钢管体内预应力钢索敷设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钢管体内预应力钢索敷设方法，包括如下步骤：(a)对敷设预应力钢索的原材料按照工程管理要求进行检验，同时对下弦杆进行通球检验；(b)预应力钢结构组装；(c)敷设第二道牵引钢丝绳；(d)敷设预应力钢索；(e)待预应力钢索敷设完成后，将预应力钢索端部的锚板与下弦杆进行组装焊接固定。本发明能一次性完成预应力钢索的敷设，有效避免常规工艺引起的弊端；同时所用措施材料采用能重复使用的绿色建材，有利于节约材料、环境保护。
Description
技术领域
本发明属于体内预应力钢索结构技术领域，具体涉及钢管体内预应力钢索敷设方法。
背景技术
钢结构在设计、制造、施工、加固工程中，与外荷载应力符号相反的预应力被人为地在承重结构体系内引入，用来改善结构的承载特性，尽量利用材料强度幅值或者在主承重结构中引入预张力以使全部构件能够抗压或成型的，称为预应力加固钢结构或预应力钢结构。
体内预应力钢索结构是一种新颖的预应力钢结构体系，较体外预应力结构能充分发挥预应力钢索的柔性与钢管的刚性，能完美实现建筑效果，发挥钢索与钢管的优异承载力特性，同时也消除了钢索外露带来的空间使用不利的弊端。
体内预应力钢索的敷设，较常见施工工艺是分段敷设，敷设完成后，再进行各段之间的补杆与焊接。采用此方法增加了段间焊接的工作量、造成施工效率低；同时也会引起因焊接而使预应力钢索的钢丝遭到破损，因焊接变形造成质量控制难度增大。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供钢管体内预应力钢索敷设方法，能一次性完成预应力钢索的敷设，有效避免常规工艺引起的弊端；同时所用措施材料采用能重复使用的绿色建材，有利于节约材料、环境保护。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)对敷设预应力钢索的原材料按照工程管理要求进行检验，同时对下弦杆进行通球检验；
(b)预应力钢结构组装：先在下弦杆中敷设第一道牵引钢丝绳，各段第一道牵引钢丝绳之间采用钢丝绳卡扣或绳夹进行连接成整根绳，再在上弦杆分段处固定第一焊接衬垫、下弦杆分段处固定第二焊接衬垫，接着对分段的预应力钢结构进行焊接形成整体；
(c)敷设第二道牵引钢丝绳：在预应力钢结构组装完成，并进行质量检查合格后开始敷设第二道牵引钢丝绳，将第二道牵引钢丝绳通过第一导向轮从第二道钢丝绳圆盘处牵引出，同时将第一道牵引钢丝绳通过第二导向轮连接到钢丝绳牵引设备上，再在第二道牵引钢丝绳上设置导向定位装置，导向定位装置的尺寸根据下弦杆的尺寸预先设计完成，再根据下弦杆的弧度，确定相邻两个导向定位装置的间距，接着对第一道牵引钢丝绳与第二道牵引钢丝绳在下弦杆一侧外部采用连接装置进行连接，连接装置采用钢丝绳卡扣或绳夹，然后采用钢丝绳牵引设备牵引第一道牵引钢丝绳，对第二道牵引钢丝绳进行敷设，在敷设过程中，按照相邻两个导向定位装置的间距在下弦杆一端外部安装固定好导向定位装置，导向定位装置随同第二道牵引钢丝绳进入下弦杆内部，并随同第二道牵引钢丝绳在下弦杆内部同步移动；
(d)敷设预应力钢索：将第一道牵引钢丝绳从钢丝绳牵引设备上拆除，再将第二道牵引钢丝绳通过第二导向轮连接到钢丝绳牵引设备上，接着将预应力钢索通过第一导向轮从预应力钢索盘处牵引出，再根据设计要求确定相邻两个索夹的间距，并在预应力钢索下料加工完成后在预应力钢索上做好标记，再在预应力钢索端部的索端锚具上焊接预应力钢索牵引耳板，然后在下弦杆一端外部进行第二道牵引钢丝绳与预应力钢索牵引耳板连接固定，再采用钢丝绳牵引设备牵引第二道牵引钢丝绳，对预应力钢索进行敷设，在敷设过程中，按照索夹的标记在下弦杆一端外部安装并固定索夹，索夹随同预应力钢索进入下弦杆内部并随同预应力钢索在下弦杆内移动进行敷设；
(e)待预应力钢索敷设完成后，将预应力钢索端部的锚板与下弦杆进行组装焊接固定。
进一步，步骤(a)中，具体通球检验为先在下弦杆内部设置一根通球钢丝绳，再在下弦杆的端部栓挂钢球，钢球与通球钢丝绳连接，钢球的外径比下弦杆的内径小2-4mm，接着对通球钢丝绳进行牵引，并将钢球从下弦杆的另一端部引出，钢球顺利通过说明下弦杆内壁符合要求。通球检验能确保下弦杆内壁无杂物附着，避免后期预应力钢索穿越不可行。
进一步，在通球检验过程中，在钢球的另一侧系挂与通球钢丝绳反向的通球拖拉绳，当钢球无法通过下弦杆时，便于通过反向作用通球拖拉绳，拉出钢球。
进一步，步骤(b)中，第二焊接衬垫设有光滑坡口，坡口角度小于30°，便于索夹顺利穿越焊接处。
进一步，步骤(c)中，导向定位装置包括径向笼式定位件和周向顶紧件，径向笼式定位件之间设有限距套筒，限距套筒与径向笼式定位件之间设有连接螺栓，周向顶紧件设有钢丝绳卡扣，钢丝绳卡扣用于固定周向顶紧件与第二道牵引钢丝绳，周向顶紧件与径向笼式定位件之间设有助滑块。
进一步，径向笼式定位件包括球状端板、圆钢和连接钢板，连接钢板设有连接螺栓孔，连接螺栓孔的轴线与限距套筒的轴线保持一致，连接螺栓设于连接螺栓孔中。
进一步，周向顶紧件包括夹紧板和顶紧板，夹紧板和顶紧板之间焊接固定，顶紧板与球状端板相匹配。
进一步，夹紧板的圆弧角度为90°。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明在施工前，对敷设预应力钢索的原材料按照工程管理要求进行检验，保证敷设预应力钢索的原材料符合质量标准，同时对下弦杆进行通球检验，确保钢管内壁无杂物附着，避免后期预应力钢索穿越不可行，为后期施工做好准备。
在预应力钢结构组装前，在下弦杆中敷设第一道牵引钢丝绳，各段第一道牵引钢丝绳之间采用钢丝绳卡扣或绳夹进行连接成整根绳，第一道牵引钢丝绳用于牵引第二道牵引钢丝绳，便于一次性敷设第二道牵引钢丝绳。
当预应力钢结构组装完成、质量检查合格后开始敷设第二道牵引钢丝绳，第二道牵引钢丝绳用于敷设管内预应力钢索，预应力钢索重量比较重，需要较大的牵引力，需要保证第二道牵引钢丝绳不要与下弦杆的内壁有接触，因此对第二道牵引钢丝绳增设导向定位装置，导向定位装置的尺寸根据下弦杆的尺寸预先设计完成，再根据下弦杆的弧度，确定相邻两个导向定位装置的间距，目的是减少牵引敷设预应力钢索的摩擦阻力，同时也避免第二道牵引钢丝绳与下弦杆的内壁摩擦造成钢丝磨损破断，进一步会造成牵引不成功。对第一道牵引钢丝绳与第二道牵引钢丝绳在下弦杆一侧外部进行连接，连接采用钢丝绳卡扣或绳夹进行连接，然后采用钢丝绳牵引设备牵引第一道牵引钢丝绳，对第二道牵引钢丝绳进行敷设，可将第二道牵引钢丝绳一次性敷设在下弦杆中。
在敷设预应力钢索时，根据设计要求确定相邻两个索夹的间距，并在预应力钢索下料加工完成后在预应力钢索上做好标记，使得相邻两个索夹的间距保持相同，当预应力钢索敷设完成后，索夹的设置可避免预应力钢索与下弦杆的内壁触碰，造成预应力钢索破损现象，而且索夹均匀分布在下弦杆中，保证敷设完成的预应力钢索在下弦杆中保持同心度状态，进而发挥预应力钢索的柔性与钢管的刚性，能完美实现建筑效果，发挥钢索与钢管的优异承载力特性。
待预应力钢索敷设完成后，将预应力钢索端部的锚板与下弦杆进行组装焊接固定，便于后续预应力钢索张拉锚固，同时能消除钢索外露带来的空间使用不利的弊端。
综合上述，本发明能一次性完成预应力钢索的敷设，有效避免常规工艺引起的弊端；同时所用措施材料采用能重复使用的绿色建材，有利于节约材料、环境保护。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中预应力钢索敷设完成后的结构示意图；
图2为图1中A处的结构放大示意图；
图3为本发明中下弦杆之间对接的结构示意图；
图4为图3的剖面图；
图5为本发明对下弦杆进行通球检验时的结构示意图；
图6为本发明中预应力钢结构组装时的结构示意图；
图7为本发明中敷设第二道牵引钢丝绳时的结构示意图；
图8为本发明中敷设预应力钢索的结构示意图；
图9为本发明中导向定位装置的结构示意图；
图10为本发明中径向笼式定位件的结构示意图；
图11为本发明中周向顶紧件的结构示意图。
图中，1-上弦杆；2-腹杆；3-预应力钢索；4-索夹；5-下弦杆；6-锚板；7-索端锚具；8-第二焊接衬垫；9-焊接坡口；10-钢球；11-通球钢丝绳；12-通球拖拉绳；13-第一道牵引钢丝绳；14-第二道牵引钢丝绳；15-导向定位装置；16-第一导向轮；17-第二导向轮；18-连接装置；19-第二道钢丝绳圆盘；20-钢丝绳牵引设备；21-预应力钢索盘；151-径向笼式定位件；152-周向顶紧件；153-限距套筒；154-连接螺栓；155-钢丝绳卡扣；156-助滑块；1511-球状端板；1512-圆钢；1513-连接钢板；1514-连接螺栓孔；1521-夹紧板；1522-顶紧板。
具体实施方式
如图1至图11所示，为本发明钢管体内预应力钢索敷设方法，包括如下步骤：
(a)对敷设预应力钢索3的原材料按照工程管理要求进行检验，同时对下弦杆5进行通球检验。
具体通球检验为先在下弦杆5内部设置一根通球钢丝绳11，再在下弦杆5的端部栓挂钢球10，钢球10与通球钢丝绳11连接，钢球10的外径比下弦杆5的内径小2-4mm。接着对通球钢丝绳11进行牵引，并将钢球10从下弦杆5的另一端部引出，钢球10顺利通过说明下弦杆5内壁符合要求。通球检验能确保下弦杆5内壁无杂物附着，避免后期预应力钢索3穿越不可行。在通球检验过程中，在钢球10的另一侧系挂与通球钢丝绳11反向的通球拖拉绳12，当钢球10无法通过下弦杆5时，便于通过反向作用通球拖拉绳12，拉出钢球10。
当敷设预应力钢索的钢管弯曲成型后，需要按照上述程序重新进行通球试验，防止钢管弯曲成型后引起内壁起皮阻碍预应力钢索敷设时穿越受阻。
(b)预应力钢结构组装：先在下弦杆5中敷设第一道牵引钢丝绳13，各段第一道牵引钢丝绳13之间采用钢丝绳卡扣或绳夹进行连接成整根绳。再在上弦杆1分段处固定第一焊接衬垫、下弦杆5分段处固定第二焊接衬垫8，第一焊接衬垫为常规焊接衬垫，第二焊接衬垫8设有光滑坡口，坡口角度小于30°，便于索夹顺利穿越焊接处，接着对分段的预应力钢结构进行焊接形成整体，上弦杆1、下弦杆5、腹杆2现场组装同时进行，下弦杆5之间形成焊接坡口9。
(c)敷设第二道牵引钢丝绳14：在预应力钢结构组装完成，并进行质量检查合格后开始敷设第二道牵引钢丝绳14。将第二道牵引钢丝绳14通过第一导向轮16从第二道钢丝绳圆盘19处牵引出，同时将第一道牵引钢丝绳13通过第二导向轮17连接到钢丝绳牵引设备20上。再在第二道牵引钢丝绳14上设置导向定位装置15，导向定位装置15的尺寸根据下弦杆5的尺寸预先设计完成，再根据下弦杆5的弧度，确定相邻两个导向定位装置15的间距。接着对第一道牵引钢丝绳13与第二道牵引钢丝绳14在下弦杆5一侧外部采用连接装置18进行连接，连接装置18采用钢丝绳卡扣或绳夹。然后采用钢丝绳牵引设备20牵引第一道牵引钢丝绳13，对第二道牵引钢丝绳14进行敷设。在敷设过程中，按照相邻两个导向定位装置15的间距在下弦杆5一端外部安装固定好导向定位装置15，导向定位装置15随同第二道牵引钢丝绳14进入下弦杆5内部，并随同第二道牵引钢丝绳14在下弦杆5内部同步移动。
(d)敷设预应力钢索3：将第一道牵引钢丝绳13从钢丝绳牵引设备20上拆除，再将第二道牵引钢丝绳14通过第二导向轮17连接到钢丝绳牵引设备20上，接着将预应力钢索3通过第一导向轮16从预应力钢索盘21处牵引出。再根据设计要求确定相邻两个索夹4的间距，并在预应力钢索3下料加工完成后在预应力钢索3上做好标记。再在预应力钢索3端部的索端锚具7上焊接预应力钢索牵引耳板，然后在下弦杆5一端外部进行第二道牵引钢丝绳14与预应力钢索牵引耳板连接固定。再采用钢丝绳牵引设备20牵引第二道牵引钢丝绳14，对预应力钢索3进行敷设。在敷设过程中，按照索夹4的标记在下弦杆5一端外部安装并固定索夹4，索夹4随同预应力钢索3进入下弦杆5内部并随同预应力钢索3在下弦杆5内移动进行敷设。
(e)待预应力钢索3敷设完成后，将预应力钢索3端部的锚板6与下弦杆5进行组装焊接固定。
步骤(c)中导向定位装置15的具体结构如图9至图11所示，包括径向笼式定位件151和周向顶紧件152，径向笼式定位件151之间设有限距套筒153，限距套筒153与径向笼式定位件151之间设有连接螺栓154，周向顶紧件152设有钢丝绳卡扣155，钢丝绳卡扣155用于固定周向顶紧件152与第二道牵引钢丝绳14，周向顶紧件152与径向笼式定位件151之间设有助滑块156。
步骤(c)中，导向定位装置15的尺寸根据下弦杆5的尺寸预先设计完成，具体是对径向笼式定位件151的外径的确定，主要采用以下公式进行计算：
D3＝D2-2×t-2×(5～10mm)；
式中，D3表示径向笼式定位件的外径；
D2表示下弦杆的内径；
t表示下弦杆对接处焊接衬垫的厚度。
径向笼式定位件151包括球状端板1511、圆钢1512和连接钢板1513，连接钢板1513设有连接螺栓孔1514，连接螺栓孔1514的轴线与限距套筒153的轴线保持一致，连接螺栓154设于连接螺栓孔1514中。
周向顶紧件152包括夹紧板1521和顶紧板1522，夹紧板1521和顶紧板1522之间焊接固定。夹紧板1521与第二道牵引钢丝绳14匹配，夹紧板1521的圆弧角度为90°，顶紧板1522采用球状，并与球状端板1511匹配。
导向定位装置15具体的使用方式为：先在第二道牵引钢丝绳14上安装两个径向笼式定位件151，在两个径向笼式定位件151之间摆放四个限距套筒153，限距套筒153与连接螺栓孔1514轴线一致，在连接螺栓孔1514中放置连接螺栓154进行紧固。限距套筒153长度应能保证第二道牵引钢丝绳14与径向笼式定位件151之间有间隙。再在径向笼式定位件151两侧安装周向顶紧件152，每侧放置两个周向顶紧件152，周向顶紧件152与第二道牵引钢丝绳14通过钢丝绳卡扣155进行夹紧固定；同时周向顶紧件152与径向笼式定位件151的球状端板1511之间加设助滑块156；周向顶紧件152、球状端板1511、助滑块156之间进行无间隙组合，便于活动，保证顺利敷设与牵引。
本发明在施工前，对敷设预应力钢索3的原材料按照工程管理要求进行检验，保证敷设预应力钢索3的原材料符合质量标准，同时对下弦杆5进行通球检验，确保钢管内壁无杂物附着，避免后期预应力钢索3穿越不可行，为后期施工做好准备。
在预应力钢结构组装前，在下弦杆5中敷设第一道牵引钢丝绳13，各段第一道牵引钢丝绳13之间采用钢丝绳卡扣155或绳夹进行连接成整根绳，第一道牵引钢丝绳13用于牵引第二道牵引钢丝绳14，便于一次性敷设第二道牵引钢丝绳14。
当预应力钢结构组装完成、质量检查合格后开始敷设第二道牵引钢丝绳14，第二道牵引钢丝绳14用于敷设管内预应力钢索3，预应力钢索3重量比较重，需要较大的牵引力，需要保证第二道牵引钢丝绳14不要与下弦杆5的内壁有接触，因此对第二道牵引钢丝绳14增设导向定位装置15，导向定位装置15的尺寸根据下弦杆5的尺寸预先设计完成，再根据下弦杆5的弧度，确定相邻两个导向定位装置15的间距，目的是减少牵引敷设预应力钢索3的摩擦阻力，同时也避免第二道牵引钢丝绳14与下弦杆5的内壁摩擦造成钢丝磨损破断，进一步会造成牵引不成功。对第一道牵引钢丝绳13与第二道牵引钢丝绳14在下弦杆5一侧外部进行连接，连接采用钢丝绳卡扣155或绳夹进行连接，然后采用钢丝绳牵引设备20牵引第一道牵引钢丝绳13，对第二道牵引钢丝绳14进行敷设，可将第二道牵引钢丝绳14一次性敷设在下弦杆5中。
在敷设预应力钢索3时，根据设计要求确定相邻两个索夹4的间距，并在预应力钢索3下料加工完成后在预应力钢索3上做好标记，使得相邻两个索夹4的间距保持相同，当预应力钢索3敷设完成后，索夹4的设置可避免预应力钢索3与下弦杆5的内壁触碰，造成预应力钢索3破损现象，而且索夹4均匀分布在下弦杆5中，保证敷设完成的预应力钢索3在下弦杆5中保持同心度状态，进而发挥预应力钢索3的柔性与钢管的刚性，能完美实现建筑效果，发挥钢索与钢管的优异承载力特性。
待预应力钢索3敷设完成后，将预应力钢索3端部的锚板6与下弦杆5进行组装焊接固定，便于后续预应力钢索张拉锚固，同时能消除钢索外露带来的空间使用不利的弊端。
综合上述，本发明能一次性完成预应力钢索3的敷设，有效避免常规工艺引起的弊端；同时所用措施材料采用能重复使用的绿色建材，有利于节约材料、环境保护。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)对敷设预应力钢索的原材料按照工程管理要求进行检验，同时对下弦杆进行通球检验；
(b)预应力钢结构组装：先在下弦杆中敷设第一道牵引钢丝绳，各段第一道牵引钢丝绳之间采用钢丝绳卡扣或绳夹进行连接成整根绳，再在上弦杆分段处固定第一焊接衬垫、下弦杆分段处固定第二焊接衬垫，接着对分段的预应力钢结构进行焊接形成整体；
(c)敷设第二道牵引钢丝绳：在预应力钢结构组装完成，并进行质量检查合格后开始敷设第二道牵引钢丝绳，将第二道牵引钢丝绳通过第一导向轮从第二道钢丝绳圆盘处牵引出，同时将第一道牵引钢丝绳通过第二导向轮连接到钢丝绳牵引设备上，再在第二道牵引钢丝绳上设置导向定位装置，导向定位装置的尺寸根据下弦杆的尺寸预先设计完成，再根据下弦杆的弧度，确定相邻两个导向定位装置的间距，接着对第一道牵引钢丝绳与第二道牵引钢丝绳在下弦杆一侧外部采用连接装置进行连接，连接装置采用钢丝绳卡扣或绳夹，然后采用钢丝绳牵引设备牵引第一道牵引钢丝绳，对第二道牵引钢丝绳进行敷设，在敷设过程中，按照相邻两个导向定位装置的间距在下弦杆一端外部安装固定好导向定位装置，导向定位装置随同第二道牵引钢丝绳进入下弦杆内部，并随同第二道牵引钢丝绳在下弦杆内部同步移动；
(d)敷设预应力钢索：将第一道牵引钢丝绳从钢丝绳牵引设备上拆除，再将第二道牵引钢丝绳通过第二导向轮连接到钢丝绳牵引设备上，接着将预应力钢索通过第一导向轮从预应力钢索盘处牵引出，再根据设计要求确定相邻两个索夹的间距，并在预应力钢索下料加工完成后在预应力钢索上做好标记，再在预应力钢索端部的索端锚具上焊接预应力钢索牵引耳板，然后在下弦杆一端外部进行第二道牵引钢丝绳与预应力钢索牵引耳板连接固定，再采用钢丝绳牵引设备牵引第二道牵引钢丝绳，对预应力钢索进行敷设，在敷设过程中，按照索夹的标记在下弦杆一端外部安装并固定索夹，索夹随同预应力钢索进入下弦杆内部并随同预应力钢索在下弦杆内移动进行敷设；
(e)待预应力钢索敷设完成后，将预应力钢索端部的锚板与下弦杆进行组装焊接固定。
2.根据权利要求1所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：步骤(a)中，具体通球检验为先在下弦杆内部设置一根通球钢丝绳，再在下弦杆的端部栓挂钢球，钢球与通球钢丝绳连接，钢球的外径比下弦杆的内径小2-4mm，接着对通球钢丝绳进行牵引，并将钢球从下弦杆的另一端部引出。
3.根据权利要求2所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：在通球检验过程中，在钢球的另一侧系挂与通球钢丝绳反向的通球拖拉绳。
4.根据权利要求1所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：步骤(b)中，第二焊接衬垫设有光滑坡口，坡口角度小于30°。
5.根据权利要求1所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：步骤(c)中，导向定位装置包括径向笼式定位件和周向顶紧件，所述径向笼式定位件之间设有限距套筒，所述限距套筒与所述径向笼式定位件之间设有连接螺栓，所述周向顶紧件设有钢丝绳卡扣，所述钢丝绳卡扣用于固定周向顶紧件与第二道牵引钢丝绳，所述周向顶紧件与所述径向笼式定位件之间设有助滑块。
6.根据权利要求5所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：所述径向笼式定位件包括球状端板、圆钢和连接钢板，所述圆钢连接于所述球状端板之间，所述连接钢板连接于所述球状端板之间，所述连接钢板设有连接螺栓孔，所述连接螺栓孔的轴线与所述限距套筒的轴线保持一致，所述连接螺栓设于所述连接螺栓孔中。
7.根据权利要求6所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：所述周向顶紧件包括夹紧板和顶紧板，所述夹紧板和所述顶紧板之间焊接固定，所述顶紧板与所述球状端板相匹配。
8.根据权利要求7所述的钢管体内预应力钢索敷设方法，其特征在于：所述夹紧板的圆弧角度为90°。
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| CN202689192U (zh) * | 2012-07-06 | 2013-01-23 | 苏州工业园区设计研究院股份有限公司 | 预应力节点固定装置 |
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