CN113431186A - 一种超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，本发明从施工前对施工过程进行模拟分析和验算，利用BIM技术对张弦梁分段分节、吊装设备进行选型；张弦梁工厂加工后以散件的形式运输到现场，进行拼装，这样运输方便；设置相应的支撑胎架，配置大吨位吊机对张弦梁进行高空分段吊装,而双高钒索张拉施工前对张拉过程进行施工模拟计算，施工时进行同步监测，从而对张拉全过程中张拉力进行把控。解决了张弦梁结构体系在预应力钢索张拉施工前结构刚度较弱的情况，通过对双高钒索的同步张拉，防止了预应力索张拉过程受力二次分配，预应力索张拉施工对结构变形、影响安装质量的难题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特别是一种超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法。
背景技术
张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系，其结构组成是一种新型自平衡体系，是一种大跨度预应力空间结构体系。张弦梁结构体系简单、受力明确、结构形式多样、充分发挥了刚柔两种材料的优势，并且制造、运输、安装较为方便，具有良好的应用前景，但张弦梁结构体系在预应力钢索张拉施工前结构刚度较弱，预应力索张拉过程会形成力二次分配，预应力索张拉顺序对结构变形、安装质量有非常大的影响，因此如何解决张弦梁结构体系在预应力钢索张拉施工前结构刚度较弱，预应力索张拉施工结构变形的难题，保证了安装质量，满足现场施工要求。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足，本发明从施工前对施工过程进行模拟分析和验算，利用BIM技术对张弦梁分段分节、吊装设备进行选型；张弦梁工厂加工后以散件的形式运输到现场，进行拼装，这样运输方便；设置相应的支撑胎架，配置大吨位吊机对张弦梁进行高空分段吊装,而双高钒索张拉施工前对张拉过程进行施工模拟计算，施工时进行同步监测，从而对张拉全过程中张拉力进行把控。解决了张弦梁结构体系在预应力钢索张拉施工前结构刚度较弱的情况，通过对双高钒索的同步张拉，防止了预应力索张拉过程受力二次分配，预应力索张拉施工对结构变形、影响安装质量的难题。
一种超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，具体包括如下步骤：
a、对施工过程进行模拟分析和验算；
b、根据分析和验算结果对钢框架和支撑胎架进行安装：
根据建筑结构形式、加工运输要求和现场工况，采用BIM技术对张弦梁分段分节及吊装设备的选型；然后依次安装钢框架和支撑胎架；
c、张弦梁安装：
张弦梁散件运输到安装地，在安装地对张弦梁进行卧拼，张弦梁采用分段吊装的方式对张弦梁进行吊装，将张弦梁架设在钢框架与支撑胎架上；
d、双高钒索安装：
双高钒索的挂索施工：安装前对高钒索进行编号标记，根据标记和节点安装偏差，在现场进行拉索及索夹的安装，并调节索长；在地面设置滚轴，高钒索水平支撑在地面滚轴上，高钒索通过卷扬机和吊车配合安装，
e、双高钒索张拉装置安装和施工：
高钒索两端都挂索完成后，在张拉处搭设施工平台，然后安装双高钒索张拉装置，双高钒索张拉装置安装完成后，架设一台用于监测张拉过程中张弦梁上结构变形的全站仪；
然后对双高钒索进行张拉，张拉时，同步启动两台千斤顶，对双高钒索进行同步张拉，当压力达到高钒索设计拉力时，停止加压，完成预应力钢索张拉；在千斤顶不断施加拉力的同时，工人同步拧高钒索索头调节装置中的双头锁紧螺母，从而收缩索头对张拉后的双高钒索位置锁紧固定；
f、拆除：
所有张弦梁张拉完毕后，对支撑胎架进行拆除。
本实施方式中，步骤b中，所述支撑胎架采用格构式标准支撑架，支撑胎架顶部搭设操作平台，支撑胎架底部坐落于路基板上，下部设置底座钢板或钢梁。
本实施方式中，步骤e中，全站仪布设在张弦梁上弦中心位置处。
本实施方式中，步骤e中，全站仪监测内容需包含结构竖向变形、张弦梁平面内方向和平面外方向的撑杆下端水平位移和张拉锚固端支座处变形。
本实施方式中，步骤e中，所述双高钒索张拉装置包括对称固定在双高钒索挂索区钢柱两侧上的牛腿工装、分别固定在牛腿工装上的、相互平行的拉杆以及滑动安装在两根拉杆上的张拉工装，所述张拉工装由上下对称布设的夹板通过高强螺栓连接构成，所述夹板相对面上、在拉杆对应的位置设置有与拉杆直径相匹配的第一滑槽、在高钒索对应的位置设有设有与高钒索直径相匹配的第二滑槽，两根所述拉杆上还分别套装有千斤顶，所述千斤顶的活动端顶压在张拉工装远离牛腿工装一侧上，固定端通过锁紧在拉杆上的第二螺母轴向限位在拉杆上，所述张拉工装面向牛腿工装一侧顶压在高钒索的张拉索具上。
本实施方式中，所述牛腿工装包括焊接在钢柱上的支座，所述支座的沿拉杆布设方向的两端上焊接有支撑板，所述支撑板上设有与拉杆大小相匹配的通孔，所述拉杆传穿过所述通孔并且通过第一螺母固定在支撑板上。
本实施方式中，所述张拉工装、牛腿工装和拉杆均采用高强合金钢。
本实施方式中，所述牛腿工装布设的位置使得拉杆中心轴与高钒索的中心轴平行且处于同一平面。
采用上述方法，本发明中所述的有限元模拟分析计算，相关计算技术参数设置必须与设计方案和现场工况相吻合；支撑胎架布设经过分析计算，结构稳定可靠，基础牢固，保证结构安全；张弦梁地面拼装利用相关测量和检测仪器，必须保证拼装精度和焊接质量符合工艺要求；张拉设备安装安装时张拉设备拉杆中心轴与高钒索的中心轴平行且处于同一平面，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心；预应力钢索张拉采用双千斤顶、双控：同时监测预应力钢索的拉力、变形值及钢结构变形；
综上所述，本发明在高钒索张拉施工前对张拉过程进行施工模拟计算，根据模拟计算和现场施工监测结果，指导张弦梁吊装、张拉、施工设备及支撑措施的拆除工作。施工时进行同步监测内容需包含结构竖向变形、张弦梁平面内方向和平面外方向的撑杆下端水平位移和张拉锚固端支座处变形。张拉全过程中需对索力进行把控。解决了张弦梁结构体系在预应力钢索张拉施工前结构刚度较弱，预应力索张拉施工结构变形的难题，保证了安装质量，满足现场施工要求，适用于大跨度使用高钒索曲面张弦梁的钢结构工程。
附图说明
图1是本发明双高钒索张拉装置的立体图。
附图中，1、牛腿工装；11、第一螺母；12、第一螺母垫片；2、张拉工装；21、高强螺栓；3、千斤顶；4、第二螺母；41、第二螺母垫片；5、拉杆；6、张拉锁具；7、双高钒索。
具体实施方式
以下结合附图对发明进行进一步说明。
一种超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，具体包括如下步骤：
a、对施工过程进行模拟分析和验算；
模拟分析采用结构设计软件midas gen 2018有限元程序仿真分析，分别进行张弦梁安装过程分析和张拉施工构成分析。
b、根据分析和验算结果对钢框架和支撑胎架进行安装：
根据建筑结构形式、加工运输要求和现场工况，采用BIM技术对张弦梁分段分节及吊装设备的选型；然后依次安装钢框架和支撑胎架，所述支撑胎架采用格构式标准支撑架，支撑胎架顶部搭设操作平台，支撑胎架底部坐落于路基板上，下部设置底座钢板或钢梁；
c、张弦梁安装：
将张弦梁以散件的形式运输到安装地，在安装地对张弦梁进行卧拼，张弦梁拼装时，张弦梁采用钢马凳支撑在地面上。钢马凳采用钢板和型钢焊接而成，钢马凳的底部与铺设在地面上的钢板点焊加固，散件就位时，在地面和钢马凳、胎架上测放出边线铅垂投影线，通过铅垂投影进行构件的初定位，并采用夹板对散件临时连接，在拼装地架设测量仪器，进行散件位置的精确调校，最后按照既定的焊接顺序对散件进行焊接固定。
张弦梁采用分段吊装的方式对张弦梁进行吊装，将张弦梁架设在钢框架与支撑胎架上；吊装时：首先在张弦梁对接处投影下方处搭设临时门式支撑，通过大吨位履带吊机对张弦梁进行高空分段吊装。
d、双高钒索安装：
双高钒索的挂索施工：安装前对高钒索进行编号标记，根据标记和节点安装偏差，在现场进行拉索及索夹的安装，并调节索长；在地面设置滚轴，高钒索水平支撑在地面滚轴上，高钒索通过卷扬机和吊车配合安装，拉索安装前，需对索头调节装置涂适量黄油润滑，方便后期拧动。
e、双高钒索张拉装置安装和施工：
高钒索两端都挂索完成后，在张拉处搭设施工平台，然后安装双高钒索张拉装置，
双高钒索张拉装置安装完成后，架设一台用于监测张拉过程中张弦梁上结构变形的全站仪，全站仪布设在张弦梁上弦中心位置处，全站仪监测内容需包含结构竖向变形、张弦梁平面内方向和平面外方向的撑杆下端水平位移和张拉锚固端支座处变形；
然后对双高钒索进行张拉，张拉时，同步启动两台千斤顶，对双高钒索进行同步张拉，当压力达到高钒索设计拉力时，停止加压，完成预应力钢索张拉；在千斤顶不断施加拉力的同时，工人同步拧高钒索索头调节装置中的双头锁紧螺母，从而收缩索头对张拉后的双高钒索位置锁紧固定；
f、拆除：
所有张弦梁张拉完毕后，对支撑胎架进行拆除。
如图1所示，本实施例中，步骤e中，所述双高钒索张拉装置包括对称固定在双高钒索7挂索区钢柱两侧上的牛腿工装1、分别固定在牛腿工装1上的、相互平行的拉杆5以及滑动安装在两根拉杆5上的张拉工装2，所述牛腿工装1包括全熔透焊接在钢柱上的支座，所述支座的沿拉杆5布设方向的两端上焊接有支撑板，所述支撑板上设有与拉杆5大小相匹配的通孔，所述拉杆5传穿过所述通孔并且通过第一螺母11固定在支撑板上，所述第一螺母11与支撑板之间还设有第一螺母11垫片支撑，所述张拉工装2由上下对称布设的夹板通过高强螺栓21连接构成，所述夹板相对面上、在拉杆5对应的位置设置有与拉杆5直径相匹配的第一滑槽、在高钒索对应的位置设有设有与高钒索直径相匹配的第二滑槽，两根所述拉杆5上还分别套装有千斤顶3，所述千斤顶3的活动端顶压在张拉工装2远离牛腿工装1一侧上，固定端通过锁紧在拉杆5上的第二螺母4轴向限位在拉杆5上，所述张拉工装2面向牛腿工装1一侧顶压在高钒索的张拉索具上，所述第二螺母4与千斤顶3固定端之间设有第二螺母4垫片支撑。
本实施方式中，所述拉杆5采用高强合金钢材质的拉杆5，所述牛腿工装1布设的位置使得拉杆5中心轴与高钒索的中心轴平行且处于同一平面。千斤顶采用型号为YDC5000、的500t的千斤顶。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
a、对施工过程进行模拟分析和验算；
b、根据分析和验算结果对钢框架和支撑胎架进行安装：
根据建筑结构形式、加工运输要求和现场工况，采用BIM技术对张弦梁分段分节及吊装设备的选型；然后依次安装钢框架和支撑胎架；
c、张弦梁安装：
张弦梁散件运输到安装地，在安装地对张弦梁进行卧拼，张弦梁采用分段吊装的方式对张弦梁进行吊装，将张弦梁架设在钢框架与支撑胎架上；
d、双高钒索安装：
双高钒索的挂索施工：安装前对高钒索进行编号标记，根据标记和节点安装偏差，在现场进行拉索及索夹的安装，并调节索长；在地面设置滚轴，高钒索水平支撑在地面滚轴上，高钒索通过卷扬机和吊车配合安装，
e、双高钒索张拉装置安装和施工：
高钒索两端都挂索完成后，在张拉处搭设施工平台，然后安装双高钒索张拉装置，双高钒索张拉装置安装完成后，架设一台用于监测张拉过程中张弦梁上结构变形的全站仪；
然后对双高钒索进行张拉，张拉施工前对张拉过程进行施工模拟计算，张拉时，同步启动两台千斤顶，对双高钒索进行同步张拉，当压力达到高钒索设计拉力时，停止加压，完成预应力钢索张拉；在千斤顶不断施加拉力的同时，工人同步拧高钒索索头调节装置中的双头锁紧螺母，从而收缩索头对张拉后的双高钒索位置锁紧固定；
f、拆除：
所有张弦梁张拉完毕后，对支撑胎架进行拆除。
2.根据权利要求1所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：步骤b中，所述支撑胎架采用格构式标准支撑架，支撑胎架顶部搭设操作平台，支撑胎架底部坐落于路基板上，下部设置底座钢板或钢梁。
3.根据权利要求1所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：步骤e中，全站仪布设在张弦梁上弦中心位置处。
4.根据权利要求1所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：步骤e中，全站仪监测内容需包含结构竖向变形、张弦梁平面内方向和平面外方向的撑杆下端水平位移和张拉锚固端支座处变形。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：步骤e中，所述双高钒索张拉装置包括对称固定在双高钒索挂索区钢柱两侧上的牛腿工装、分别固定在牛腿工装上的、相互平行的拉杆以及滑动安装在两根拉杆上的张拉工装，所述张拉工装由上下对称布设的夹板通过高强螺栓连接构成，所述夹板相对面上、在拉杆对应的位置设置有与拉杆直径相匹配的第一滑槽、在高钒索对应的位置设有设有与高钒索直径相匹配的第二滑槽，两根所述拉杆上还分别套装有千斤顶，所述千斤顶的活动端顶压在张拉工装远离牛腿工装一侧上，固定端通过锁紧在拉杆上的第二螺母轴向限位在拉杆上，所述张拉工装面向牛腿工装一侧顶压在高钒索的张拉索具上。
6.根据权利要求5所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：所述牛腿工装包括焊接在钢柱上的支座，所述支座的沿拉杆布设方向的两端上焊接有支撑板，所述支撑板上设有与拉杆大小相匹配的通孔，所述拉杆传穿过所述通孔并且通过第一螺母固定在支撑板上。
7.根据权利要求5所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：所述张拉工装、牛腿工装和拉杆均采用高强合金钢。
8.根据权利要求5所述的超大跨度双高钒索曲面张弦梁的施工方法，其特征在于：所述牛腿工装布设的位置使得拉杆中心轴与高钒索的中心轴平行且处于同一平面。
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