CN117166618A - 一种拱壳结构体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种拱壳结构体系及其施工方法。拱壳结构体系包括：若干桩基础、若干支座、若干预应力拉梁和拱壳。各支座分别设置于相应的桩基础上。各预应力拉梁分别设置于相应的两个支座之间。拱壳具有多个拱脚，各拱脚分别连接于相应的支座。其中，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置预应力孔道，智能钢绞线设置于所述预应力孔道，所述智能钢绞线具有若干应力检测模块。本申请提供的拱壳结构体系通过智能钢绞线可进行有效应力实时监测，能反应多个位置的预应力状态，能反映出张拉设备放张后夹片回缩和锚具变形损失后的实际有效预应力，可动态记录张拉的整个过程。

Description

一种拱壳结构体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种拱壳结构体系及其施工方法。

背景技术

预应力智能钢绞线在预应力混凝土结构中起着至关重要的作用，特别是在超大跨度的拉梁内，预应力更是重中之重。预应力拉梁能否有效的平衡水平推力，能否有效控制混凝土梁开裂和梁端位移都取决于有效应力的建立和预应力的施工质量。

目前建筑行业里预应力控制和监测方法主要依靠张拉设备的压力表读数，预应力伸长值的校核，以及锚下压力传感器的压力测试。上述传统测试方式只能间接测得张拉端有效力或者总应变，在经过理论计算估算智能钢绞线各个位置的有效应力，准确性和时效性大打折扣。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种拱壳结构体系及其施工方法。

本发明采用下述技术方案：

一种拱壳结构体系，包括：

若干桩基础；

若干支座，各支座分别设置于相应的桩基础上；

若干预应力拉梁，各预应力拉梁分别设置于相应的两个支座之间；

拱壳，所述拱壳具有多个拱脚，各拱脚分别连接于相应的支座；

其中，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置预应力孔道，智能钢绞线设置于所述预应力孔道，所述智能钢绞线具有若干应力检测模块。

可选的，所述智能钢绞线包括智能传感筋和多个外丝；

各所述外丝绕设于所述智能传感筋外部；

所述智能传感筋上设置若干所述应力检测模块。

可选的，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置多个预应力孔道；

各所述预应力孔道上均设置有所述的智能钢绞线；

各所述智能钢绞线的应力检测模块错位设置。

可选的，所述预应力拉梁上预埋有应力应变传感器。

可选的，所述预应力拉梁上设置多个所述应力应变传感器，各所述应力应变传感器沿所述预应力拉梁的长度方向依次间隔设置。

可选的，拱壳结构体系还包括预应力拉梁梁端位移监测传感器；

所述预应力拉梁梁端位移监测传感器用于监测所述预应力拉梁梁端的位移。

可选的，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第一端固定，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第二端和所述预应力拉梁固定连接，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器根据第一端和第二端的距离变化，确定预应力拉梁的位移量。

可选的，拱壳结构体系包括桩体，所述桩体的埋入深度大于所述预应力拉梁的基础的深度；

所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第一端固定于所述桩体。

可选的，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器包括激光发射器和靶标；

所述靶标设置于预应力拉梁的尾端；

所述激光发射器和所述靶标间隔设置，且所述激光发射器的发射端朝向所述靶标。

可选的，在安装拱壳的过程中，将拱壳安装分为多个施工阶段，分别确定各施工阶段对应的拱脚水平推力，根据各施工阶段对应的拱脚水平推力分别在智能钢绞线上施加相应的预应力，在施加预应力的过程中，实时获取智能钢绞线监测的应力值，根据智能钢绞线实时监测的应力值调节张拉设备的张拉力。

通过采用上述方案，使得本申请具有如下有益效果：

本申请提供的拱壳结构体系通过智能钢绞线可进行有效应力实时监测，能反应多个位置的预应力状态，能反映出张拉设备放张后夹片回缩和锚具变形损失后的实际有效预应力，可动态记录张拉的整个过程。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的预应力孔道的局部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的预应力孔道的爆炸种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的防拧牵拉节点装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的防拧牵拉节点装置的爆炸结构示意图；

图5为本申请实施例提供的拱壳结构体系的局部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中第二级张拉对应的钢结构施工流程；

图7为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中第三级张拉对应的钢结构施工流程；

图8为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中短向预应力拉梁在第二级张拉和第三级张拉所张拉的预应力筋示意图；

图9为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中长向预应力拉梁在第二级张拉和第三级张拉所张拉的预应力筋示意图；

图10为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中短向预应力拉梁的第4.1级张拉所张拉的预应力筋示意图；

图11为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中长向预应力拉梁的第4.1级张拉所张拉的预应力筋示意图；

图12为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中短向预应力拉梁的第4.2级张拉所张拉的预应力筋示意图；

图13为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中长向预应力拉梁的第4.2级张拉所张拉的预应力筋示意图；

图14为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中短向预应力拉梁的第4.3级张拉所张拉的预应力筋示意图。

图15为本申请实施例提供的拱壳结构体系施工中长向预应力拉梁的第4.3级张拉所张拉的预应力筋示意图。

图16为本申请实施例提供的多个智能钢绞线上各应力检测模块错位设置的示意图；

图17至图22示出了超大跨度预应力拉梁施工中各步骤的示意图；

图23至图27示出了在预应力孔道内穿设钢绞线的各步骤图；

图28示出对预应力管执行灌浆作业的施工状态图。

图中，100、预应力孔道；1、预应力管；11、连通口；2、金属卡箍；21、弧形卡；211、螺纹座；2111、螺纹槽；212、连接孔；22、紧固件；3、金属排气管；31、第一管体；32、第二管体；33、弯头管；200、支座；300、预应力拉梁；310、短向预应力拉梁；320、长向预应力拉梁；330、上铁钢筋；340、纵向箍筋；400、拱壳；410、主拱；420、悬挑部位；e、智能钢绞线；510、应力检测模块；a、防拧牵拉节点装置；a1第一组件；a11、拉环；a12、轴件；a121、轴体；a122、限位头；a13、第二壳体；a2、第二组件2；a21、连接器；a211、锚杯；a212、夹片组件；a22、第一壳体；a221、中心槽；a23、连接杆；a3、滚珠；b、预应力撑力架；c、灌浆设备；d、卷扬机；f、钢丝绳。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图5至图12所示，本申请实施例提供中间大开口四角落地拱壳结构体系，包括：若干桩基础、若干支座200、若干预应力拉梁300和拱壳400。各支座200分别设置于相应的桩基础上。各预应力梁分别设置于相应的两个支座200之间。拱壳400具有多个拱脚，各拱脚分别连接于相应的支座200。其中，所述预应力拉梁300和与其连接的支座200上设置预应力孔道，智能钢绞线e设置于所述预应力孔道。

以四角支撑的拱壳结构为例，拱壳结构体系长向轴线距离204m，短向轴线距离160m，整体采用四脚支撑的双曲扁壳外形，壳体屋盖支座200采用群桩支座200布桩方式。由于壳体跨度较大，且只有四角支撑，矢高相对较小，支座200推力极大，因此可以采用预应力拉梁300来平衡壳体四边隐形大拱所产生的水平推力。

拱脚之间设置预应力拉梁300。预应力拉梁300内的智能钢绞线能够平衡拱脚水平推力。预应力拉梁300提供水平刚度，以限制桩顶水平位移。本申请实施例提供的若干预应力拉梁300和智能钢绞线的配合，除了可以提供力的平衡外，还能提供一定的刚度，保证桩顶水平位移不超限。

在一种可能的实施方案中，所述预应力拉梁300支撑于垫层上。预应力拉梁300中部在垫层的支撑下不会变形。

本申请同时还提供中间大开口四角落地拱壳结构体系的施工方法，包括：在安装拱壳400的过程中，将拱壳400安装分为多个施工阶段，分别确定各施工阶段对应的拱脚水平推力，根据各施工阶段对应的拱脚水平推力分别在智能钢绞线上施加相应的预应力。

拱壳结构体系成型过程中，预应力施加要与拱脚水平推力的产生相适应。预应力施加不能一次完成，因为拱脚水平推力不是一次产生的。钢结构拱形结构安装过程及逐步卸载过程，以及卸载完成后，屋面板逐步安装过程，拱脚水平推力是逐步产生的，预应力施加过程与拱脚水平推力的产生如果不匹配，势必会将不平衡力传给桩基础，造成桩基础水平位移超限。

本申请实施例可采用施工全过程仿真模拟技术，模拟计算，钢结构安装、卸载及屋面板安装过程中，每个施工阶段所对应的拱脚水平推力，根据此水平推力确定每个施工阶段对应的预应力施加力，保证每个施工阶段水平推力与预应力施加力的平衡，实现力的平衡，同时，控制桩顶水平位移始终很小，接近于0。

在一种可能的实施方案中，将拱壳400安装分为拱壳钢结构安装阶段、钢结构主拱410卸载阶段、钢结构悬挑部位420卸载阶段和屋面板安装阶段。在各施工阶段之前，分别在智能钢绞线上施加相应的预应力。

可选的，施工方法包括如下步骤：

步骤S1、执行第一级张拉工序并安装拱壳400的钢结构；

拱壳400上部结构(钢结构)开始安装之前。首先采用25t小千斤顶对每根智能钢绞线进行预紧，张拉控制力为最终力的10％。

步骤S2、参见图6所示，执行第二级张拉工序并进行钢结构的主拱410卸载；

即主拱410支撑分步卸载(由中部支撑向两侧顺序卸载)之前，张拉(短向2孔，长向3孔，参见图8所示)张拉力取钢结构各卸载工况对应的最大支座200水平反力，张拉力与支座200反力相平衡。步骤S2可以进行两次张拉过程。

步骤S3、参见图7所示，执行第三级张拉工序并进行钢结构的悬挑部位420的卸载；

悬挑部位420支撑分步卸载之前，第三级张拉(短向2孔，长向3孔，参见图8所示)对应的卸载阶段为悬挑卸载阶段，此阶段将第二级张拉的孔道张拉至设计力，对应的张拉力如表1所示。

表1预应力张拉分级表(kN)

步骤S4、执行第四级张拉工序并进行钢结构的屋面混凝土壳板的安装。

可以将第四级张拉工序分为三个阶段，屋面混凝土壳板安装阶段，根据壳板安装阶段支座200反力分析结果，及最终张拉设计力(短向43908kN，长向58628kN)，确定壳板安装阶段预应力张拉分三级。将钢结构卸载完成已施加到支座200上的预应力与最终设计张拉力之间的差值部分，第四级张拉工序的三个阶段可以分别为4.1级、4.2级和4.3级，分别参见图9至图12所示。该三个阶段分别对应于壳板不同部位的施工。对应的张拉分级如表2所示。

表2预应力张拉分级表(kN)

分级	阶段	短向	长向
				第4.1级	屋面板安装第四步	15120+2×5118＝25446	22193+3×5118＝37546
第4.2级	屋面板安装第五步	25446+2×5118＝35681	37546+3×5118＝52900
				第4.3级	屋面板安装第六步	35681+2×5118＝45917	52900+2×5118＝63135

在安装拱壳400的钢结构之前对各智能钢绞线均进行预紧，张拉控制力为目标力的百分之十。

其中，在步骤S2中，在进行钢结构的主拱410卸载之前，对智能钢绞线进行预紧，张拉控制力为各卸载工况对应的最大支座200水平反力。

其中，在步骤S4中，将钢结构的屋面混凝土壳板的安装分为多个施工步骤，在每一施工步骤之前均根据相应施工步骤对应的支座200水平反向力，向智能钢绞线上施加相应的预应力。

在步骤S2和步骤S3中，均对预应力拉梁300上部分智能钢绞线进行张拉。在步骤S4中，在钢结构的屋面混凝土壳板的安装的各施工步骤之前分别对剩余的各智能钢绞线中不同的智能钢绞线进行张拉。

可选的，在各施工阶段之前分别张拉预应力拉梁300上相应的智能钢绞线，且在靠前的施工阶段中张拉靠近垫层一侧的智能钢绞线，在靠后的施工阶段中张拉远离垫层一侧的智能钢绞线。

预应力拉梁300支撑于地面上的垫层上，预应力拉梁300和垫层之间具有较大的摩擦力。本申请实施例中，先张拉靠下的孔道，使得预应力拉梁300中部整体上供，从而减小了和地面之间的摩擦力，减小了张拉阻力。预应力孔道由多个预应力管1依次连接形成。

参见图1至图28所示，预应力拉梁300施工方法，分为多个施工阶段，每一施工阶段包括：

步骤S01、参见图17所示，安装预应力撑力架b；

步骤S02、参见图18所示，安装钢筋支撑架，在钢筋支撑架上安装纵向上铁钢筋330；

预应力撑力架b间距2m～4m，在预应力管1两侧1m～2m左右布置一道。先安装普通钢筋的撑力架，安装牢固可靠，随后安装纵向上铁钢筋330，并与普通钢筋的撑力架固定。

步骤S03、参见图19所示，安装纵向箍筋340，使得纵向箍筋340套设于纵向上铁钢筋330，各纵向箍筋340集中摆放；

该步骤中，将纵向箍筋340套入梁的上铁钢筋330，并将套入的纵向箍筋340归拢，临时集中摆放。套入箍筋340的位置应注意与撑力架的位置关系，避免箍筋340错位。

步骤S04、参见图20所示，在预应力撑力架b上安装预应力管1；

预应力管1与上一个施工单元的管采用沟槽卡夹紧固连接，确保安装牢固可靠。

步骤S05、参见图21所示，调节纵向箍筋340位置，将各纵向箍筋340散开；

该步骤中，将各纵向箍筋340调整到设计的预定位置。

步骤S06、参见图22所示，在预应力管1上安装多个出气组件，并固定各纵向箍筋340的位置。

该步骤中，在预定位置安装出气组件。出气组件包括金属排气管3。安装之前临近的箍筋340不能绑扎固定。此施工步骤与纵向箍筋340就位同步进行。

本申请实施例针对超大跨度预应力拉梁300和框架梁结构的区别，先安装预应力管1，后固定地拉梁300上的普通钢筋，方便工人进入梁截面以内，进行预应力管1施工，确保顺利完成超大跨度预应力拉梁300的施工。

在一种可能的实施方案中，预应力撑力架b包括门架和设置于门架上的多个立柱，立柱上连接有若干横梁。在步骤S04中，将各预应力管1分别支撑于横梁和门架上，且将管和预应力撑力架b焊接固定。孔道支架可以采用快装模块化钢支架，可实现快装和快拆操作，显著提高了施工效率。

在一种可能的实施方案中，在步骤S04中，将当前预应力管1和上一施工阶段完成的施工单元上的预应力管1固定连接。预应力拉梁300跨度较大，相应的，各施工阶段分别安装相应的预应力管1，将各预应力管1连接形成一体结构。

在一种可能的实施方案中，预先在预应力管1的端部外壁开设环形槽，在步骤S04中，将具有橡胶圈的第一卡箍套设于相邻两个预应力管1段之间，使得橡胶圈部分嵌入两个预应力管1端部的环形槽内。从而实现将两个预应力管1连接固定。

可选的，在预应力管1上每隔设定长度开设一个出气孔；

在步骤S06中，在预应力管1对应每一出气孔分别安装出气组件，使得出气组件连通相应的出气孔。

可选的，出气组件包括第二卡箍和金属排气管3。

在步骤S06中，将第二卡箍套设于预应力管1上，使得第二卡箍上的螺纹槽连通所述出气孔，将金属排气管3一端螺纹连接于第二卡箍上的螺纹槽。

可选的，超大跨度预应力拉梁300施工方法还包括如下步骤：

步骤S07、执行浇筑作业，形成预应力拉梁300；

步骤S08、在预应力管1内穿设智能钢绞线e；

步骤S09、对智能钢绞线e进行预应力张拉；

步骤S010、对预应力管1执行灌浆作业。

在步骤S06中，参见图1和图2所示，预应力孔道包括多个预应力管1(钢管)，预应力管1上设置排气组件，排气组件包括金属卡箍2和金属排气管3。所述预应力管1上设置连通口11，所述金属卡箍2套设于所述预应力管1，所述金属卡箍2具有连通所述连通口11的螺纹槽2111，所述金属排气管3一端设置有外螺纹，所述金属排气管3螺纹连接于所述螺纹槽2111。本专利申请的预应力孔道金属排气管3连接预应力管1上的连通口11进行排气，采用金属材质制备预应力管1和排气管，不仅提升了排气管道的强度，满足灌浆压力要求，并且金属管便于与灌浆机4连接。因此在中部位置的金属排气管3和预应力管1上的连通口11即可兼做灌浆孔，解决了由两端灌浆可能导致灌浆不充分的问题，也无需额外开设中部灌浆孔，额外设置灌浆管道，使施工更便捷。金属排气管3与金属卡箍2螺纹连接，卡箍卡套在预应力管1上，保证了连接的稳定性，无需额外设置连接件，也不会出现应用过程中脱落的问题。

参见图2所示，所述卡箍包括两个弧形卡21，两个所述弧形卡21位于所述预应力管1的两侧，两个所述弧形卡21连接固定。一所述弧形卡21的中部位置设置所述螺纹槽2111。卡箍由两个弧形卡21组成，有预应力管1两侧夹紧预应力管1，如此设置便于将卡箍紧固在预应力管1上，也便于调节连接的松紧度。螺纹槽2111设置在其中一个弧形卡21上，保证螺纹槽2111的完整不受连接过程的影响，生产时也更便于设置。

所述弧形卡21的两端分别设置连接孔212，两个紧固件22分别穿过两个弧形卡21两端的连接孔212将两个弧形卡21连接固定。两侧均设置紧固件22进行连接，保证连接稳定，并且两侧均可调节松紧，操作时更方便。

一所述弧形卡21的外凸侧凸出设置有螺纹座211，所述螺纹座211沿所述弧形卡21的厚度方向向外延伸，所述螺纹座211具有部分所述螺纹槽2111。设置具有一定厚度的螺纹座211，保证了螺纹槽2111的深度，从而保证了螺纹的长度，进而进一步的提升了连接的稳定性。

所述金属排气管3具有第一管体31和第二管体32，所述第一管体31螺纹连接于所述螺纹槽2111，所述第二管体32和所述第一管体31之间具有夹角。因整个桥梁在围绕拉梁的外侧设置有很多纵横的钢筋7，金属排气管3若平直则易被钢筋7阻挡无法向外延伸，设置转角则可避让钢筋7，由钢筋7缝隙延伸出去，灌浆时不影响排气。

所述金属排气管3具有弯头管33，所述弯头管33一端连接所述第一管体31，所述第二管体32连接于所述弯头管33的另一端。采用弯头管33连接便于调整第二管体32延伸的方向，并且不用弯折管道，施工便捷，且保证金属排气管3的强度。

所述弯头管33包括第一管段和第二管段。所述第一管段和所述第二管段倾斜连接，所述第一管体31和所述第一管段螺纹连接，所述第二管体32和所述第二管段螺纹连接。其中第一管段和第二管段为一体铸造，保证弯头管33的强度，采用螺纹连接，连接便捷，并且密封效果好，便于后期灌浆使用。

预应力孔道包括多个金属排气管3，各所述金属排气管3沿所述预应力管1的长度方向依次间隔设置。预应力管1上沿长度方向依次间隔设置多个连通口11，多个金属排气管3与各连通口11一一对应设置。设置多个连通口11和金属排气管3保证排气效果好，灌浆时不会出现因气排不出去导致的灌浆不完全，出现空腔的问题。

在一种可能的实施方案中，位于所述预应力管1中部位置的金属排气管3上设置有灌浆嘴。灌浆嘴的设置使得连接灌浆机4更便捷。

现有技术穿束过程中，一般采用直接将钢丝绳f与智能钢绞线e硬性连接的方法，由于智能钢绞线e在牵引过程中自身会旋转，造成智能钢绞线e与孔道之间的摩擦力比智能钢绞线e不旋转的摩擦力增大。对于短距离牵引来说，卷扬机d牵引力能克服摩擦力。但对于超大跨度拉梁300智能钢绞线e穿束来说，摩擦力远大于牵引力，即使采用卷扬机d也无法顺利穿入。

参见图3和图4所示，本申请提供了一种防拧牵拉节点装置a，通过此防拧牵拉节点装置a，智能钢绞线e在牵引过程中始终沿着牵引方向前进，避免了穿束过程智能钢绞线e的旋转，从而大大减小了智能钢绞线e与孔道之间的摩擦力，保证了穿束顺利完成。

步骤S08包括：

步骤S081、参见图23所示，在预应力拉梁两端均放置成盘智能钢绞线e和卷扬机d；

步骤S082、参见图24所示，将钢丝绳f贯穿预应力管1，并与两端的卷扬机d连接；

步骤S083、参见图25和图26所示，将预应力拉梁第一端的成盘智能钢绞线e与钢丝绳f用防拧牵拉节点装置连接就位，然后用预应力拉梁第二端的卷扬机d将第一端的成盘智能钢绞线e部分牵引至预应力拉梁的第二端，将成盘智能钢绞线e切断，至此完成一次智能钢绞线e穿束；

步骤S084、参见图26所示，将预应力拉梁第二端的成盘智能钢绞线e与钢丝绳f用防拧牵拉节点装置a连接就位，然后用预应力拉梁第一端的卷扬机d将第二端的成盘智能钢绞线e部分牵引至预应力拉梁的第一端，将成盘智能钢绞线e切断，至此完成一次智能钢绞线e穿束；

步骤S085、参见图27所示，重复执行步骤S083和步骤S084，直至完成所有智能钢绞线e穿束任务。

通过上述的来回牵引快速穿束方法，使穿束速度比现有技术提高了1倍。

参见图3和图4所示，防拧牵拉节点装置a，包括第一组件a1和第二组件a2。所述第一组件a1具有拉环a11，所述第二组件a2可转动地连接于所述第一组件a1，所述第二组件a2具有用于连接智能钢绞线e的连接器a21。本专利申请的防拧牵拉节点装置，使用时其进行智能钢绞线e穿设时，智能钢绞线e与连接器a21连接，卷扬机d的钢丝绳f与拉环11连接，卷扬机d通过防拧牵拉节点装置转接智能钢绞线e然后将智能钢绞线e拉动穿过预应力管1。由于本专利申请的防拧牵拉节点装置包括可转动连接的第一组件a1和第二组件a2，而钢丝绳f和智能钢绞线e分别连接在第一组件1和第二组件2上，因此钢丝绳f和智能钢绞线e之间即为可转动连接。如此在卷扬机d卷绕钢丝绳f的过程中，不会因智能钢绞线e旋转拧结而使得智能钢绞线e大力摩擦预应力管1，从而保证无论多长的预应力管1卷扬机d可顺利拉动智能钢绞线e穿过预应力管1，并且也提高了智能钢绞线穿束效率。

在一种可能的实施方案中，所述第一组件a1包括轴件a12，所述拉环a11连接于所述轴件a12。所述第二组件a2包括第一壳体a22，所述第一壳体a22具有中心槽a221，所述第一壳体a22通过中心槽a221可转动地套设于所述轴件a12。所述第一壳体a22连接所述连接器a21。连接器a21连接在第一壳体a22上增加了连接面积，保证连接的稳定性。轴件a12起到了延伸加长转动轴的效果，第一壳体a22具有一定厚度，第一壳体a22可转动的套设在轴件a12上保证转动稳定，不易卡顿。

在一种可能的实施方案中，所述第一组件a1包括第二壳体a13，所述第二壳体a13具有第二连接孔，所述第二壳体a13通过第二连接孔套设于所述轴件a12。所述第一壳体a22和所述第二壳体a13之间可转动配合。其中在第一壳体a22与第二壳体a13相对转动时，轴件a12与第一壳体22相对转动与第二壳体a13不发生相对转动。盖体与盖体支撑面积大，可保证连接稳定性。

在一种可能的实施方案中，防拧牵拉节点装置还包括多个滚珠a3，所述滚珠a3设置于所述第一壳体a22和所述第二壳体a13之间，所述滚珠a3绕所述轴件a12的周向依次间隔设置。因第一壳体a22和第二壳体a13之间会相对转动，通过在第一壳体a22和第二壳体a13之间滚珠a3会把两者之间的滑动摩擦转换成滚动摩擦，摩擦力变小，使转动更顺滑，进一步保证智能钢绞线e不会扭结，保证穿套的过程更顺利。滚珠a3可以受到第一壳体a22和第二壳限位保持稳定，也可使滚珠a3受到第一壳体a22或第二壳内部结构的限位保持稳定部掉落，也可是固定连接在第一壳体a22或第二壳体上。

在一种可能的实施方案中，所述第一壳体a22位于所述第二壳体a13靠近所述拉环a11的一侧。第一壳体a22靠近拉环a11，而第二壳体a13靠近连接器a21，拉环a11和连接器a21分别会施加给第一壳体a22和第二壳体a13拉力，使第一壳体a22和第二壳体a13相向运动，保证第一壳体a22和第二壳体a13均充分与滚珠a3接触，持续保持滚动摩擦，保持旋转的稳定，并且防止第一壳体a22和第二壳体a13之间产生摩擦造成损伤。

在一种可能的实施方案中，所述轴件a12具有轴体a121和设置于所述轴体a121两端的两个限位头a122。所述第一壳体a22和所述第二壳体a13位于两个所述限位头a122之间，所述拉环a11连接一所述限位头a122。两个限位头a122将第一壳体a22和第二壳体a13限位在两限位头a122之间，保证第一壳体a22和第二壳体a13不会分开，内部的滚珠a3不会掉落。

在一种可能的实施方案中，所述第二壳体a13和一所述限位头a122限位配合，或者，所述第二壳体a13和所述轴件a12固定连接，所述第一壳体a22能相对所述第二壳体a13和所述轴件a12旋转。优选地为限位头a122为多边形，如三角形、四边形、六边形等，第二壳体a13上有与限位头a122适配的槽，一限位头a122嵌入槽内保证轴体a121与第二壳体a13之间不会相互转动。如此便于连接和拆卸，若第二壳体a13与轴体a121连接需要焊接或打孔使用连接件连接，连接麻烦并且易损伤。

在一种可能的实施方案中，所述第二组件a2包括多个连接杆a23。各所述连接杆a23绕所述轴件a12的周向依次间隔设置，各所述连接杆a23一端分别连接所述第一壳体a22，各所述连接杆a23的另一端分别连接所述连接器a21。连杆为外凸的弧形状，如此在连接连接器a21和第一壳体a22时可避让开第二壳体a13，不会影响第一壳体a22和第二壳体a13之间的相互转动。设置多个连杆可以保证连接力度，连接杆a23沿周向依次间隔设置均匀分布在第一盖体一周，保证连接力均匀，连接和旋转均稳定。

在一种可能的实施方案中，所述连接器a21包括锚杯a211和夹片组件a212。所述锚杯a211具有锥形腔，所述锥形腔的广口端朝向所述第一壳体a22，智能钢绞线e贯穿所述锥形腔设置，所述夹片组件a212设置于所述智能钢绞线e和所述锚杯a211的内壁之间。夹片组件a212包括多个夹片，多个夹片可围合成尺寸略小于锥形腔的椎形筒，如此当智能钢绞线e穿过夹片组和锚杯a211时会因拉动智能钢绞线e而越拉越连接越紧，使智能钢绞线e与连接器21连接稳定

可选的，预应力拉梁用于平衡拱壳结构施工施加的拱脚水平推力。

在步骤S09中，将拱壳结构施工分为拱壳钢结构安装阶段、钢结构主拱卸载阶段、钢结构悬挑部位卸载阶段和屋面板安装阶段；

在各施工阶段之前，分别在智能钢绞线e上施加相应的预应力。

超大跨度预应力拉梁300为超长结构，每一个预应力孔道灌浆行程是常规框架梁的(5～10倍)，常规框架梁灌浆从张拉端一头开始灌入，等另一头冒出水泥浆，然后封闭灌浆孔、出气孔即可。拉梁300灌浆如采用同样的方法，可能存在灌浆行程不够、灌浆时间长造成堵管、灌浆不密实等隐患。针对于此，本申请提供如下技术方案：

共设置三个灌浆设备c。步骤S010包括：

步骤S0110、参见图28所示，在预应力拉梁两端各布置第一灌浆设备和第二灌浆设备，在预应力拉梁中部位置布置第三灌浆设备，第一灌浆设备和第二灌浆设备分别连接预应力管1段的两端，所述第三灌浆设备连接预应力管1中部的出气组件；

在预应力管1预埋阶段每隔30m预留一个出气孔。

步骤S0120、从第一灌浆设备和第二灌浆设备开始灌浆，待预应力管1中部的出气组件开始冒出浆体后，第一灌浆设备和第二灌浆设备停止灌浆，封闭预应力管1的两端；

步骤S0130、第三灌浆设备开始灌浆，直至所有出气组件分别冒出水泥浆后，依次封闭各出气组件；

步骤S0140、第三灌浆设备继续加压至灌浆压力为0.5Mpa～0.6Mpa，并维持此压力两分钟，关闭第三灌浆设备。

参见图5至图16所示，拱壳结构体系，包括：若干桩基础、若干支座200、若干预应力拉梁300和拱壳400。各支座分别设置于相应的桩基础上，各预应力拉梁分别设置于相应的两个支座之间，所述拱壳具有多个拱脚，各拱脚分别连接于相应的支座。其中，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置预应力孔道，智能钢绞线e设置于所述预应力孔道(包括多个预应力管1)，所述智能钢绞线e具有若干应力检测模块510。

本申请提供的拱壳结构体系通过智能钢绞线e可进行有效应力实时监测，能反应多个位置的预应力状态，能反映出张拉设备放张后夹片回缩和锚具变形损失后的实际有效预应力，可动态记录张拉的整个过程。

本申请提供的拱壳结构体系通过智能钢绞线e能在施工过程或服役期内任意时间点，监测某点位的预应力智能钢绞线有效应力及大跨预应力拉梁的状态。

在一种可能的实施方案中，所述智能钢绞线e包括智能传感筋和多个外丝，各所述外丝绕设于所述智能传感筋外部，所述智能传感筋上设置若干所述应力检测模块510。

该实施方案中，用此智能传感筋代替普通智能钢绞线的中丝。借助智能钢绞线受力状态下端部的锚固和扭转效应，智能传感筋被自然握裹，达到智能传感筋和普通智能钢绞线的6根外丝协同变形的效果。由于光纤光栅所在位置受到应变和温度的影响引起光纤光栅中心波长值随之成线性变化，因此借助预先刻写在光纤内的光栅测点，就可以实时采集、读取波长的变化，进而演算该测点应力的变化。

在一种可能的实施方案中，参见图16所示，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置多个预应力孔道，各所述预应力孔道上均设置有所述的智能钢绞线e，各所述智能钢绞线e的应力检测模块510错位设置。

智能钢绞线e宜在每个孔道内布置一根。其中一个测点应布置在距离张拉端较近的位置，以便于和张拉控制应力互相校核，预应力损失最大位置以及预应力损失突变位置也应布置测点，其他测点应均匀布置，各根智能钢绞线e测点错开，从而实现对不同部位的检测。

在一种可能的实施方案中，所述预应力拉梁上预埋有应力应变传感器。可选的，所述预应力拉梁上设置多个所述应力应变传感器，各所述应力应变传感器沿所述预应力拉梁的长度方向依次间隔设置。

预应力拉梁混凝土的拉应力需监测为材料级的微观量，微观量的变化为最显著，可以第一时间获取结构的反应趋势，有效控制应力损伤和危险点在微观量。预应力拉梁预埋应力应变传感器，在预应力张拉施工阶段，可对预应力拉梁上部荷载施加或者撤销阶段以及结构服役期进行高频率实时监测。预应力拉梁应力测点宜设置在预应力拉梁中部以及四分之一跨的位置。

在一种可能的实施方案中，拱壳结构体系还包括预应力拉梁梁端位移监测传感器。所述预应力拉梁梁端位移监测传感器用于监测所述预应力拉梁梁端的位移。

在大跨度预应力拉梁中预应力的建立、拉梁混凝土应力的变化，拉梁梁端位移是一组相关联的变量。它们之间是协调联动可以相互印证的，本申请实施例将上述参数变量有机的整合在一起，根据不同结构的特性分析它们的内在联系和变化规律，多维度综合性的进行评估。

拉梁梁端位移实时监测采用接触式和非接触两种方法。重要施工过程采用接触式位移监测。所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第一端固定，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第二端和所述预应力拉梁固定连接，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器根据第一端和第二端的距离变化，确定预应力拉梁的位移量。

不动点(第一端)一般采用预应力管桩或者其他形式的桩，桩的埋入深度应小于混凝拉梁基础的深度。该检测方法精度高，采集频率高，但是施工要求高，固定点距离结构很近，可能会影响结构的后续施工，适用于某个地梁位移敏感的施工过程。

可选的，拱壳结构体系包括桩体，所述桩体的埋入深度大于所述预应力拉梁的基础的深度。所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第一端固定于所述桩体。

全过程位移监测采用非接触方法。宜采用激光位移计，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器包括激光发射器和靶标。所述靶标设置于预应力拉梁的尾端。所述激光发射器和所述靶标间隔设置，且所述激光发射器的发射端朝向所述靶标。

激光位移计由激光发射器和靶标两部分组成。可以将靶标布置在预应力混凝土拉梁尾端，激光发射器布置在对准靶标10m～20m的任意位置。该设备通过激光在靶标上的位置变化反应位移。此种方法精度和采集频率略低于位移计，但是可以有效地避开施工区域，稳定的长期监测。

在安装拱壳的过程中，将拱壳安装分为多个施工阶段，分别确定各施工阶段对应的拱脚水平推力，根据各施工阶段对应的拱脚水平推力分别在智能钢绞线上施加相应的预应力，在施加预应力的过程中，实时获取智能钢绞线e监测的应力值，根据智能钢绞线e实时监测的应力值调节张拉设备的张拉力。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种拱壳结构体系，其特征在于，包括：

若干桩基础；

若干支座，各支座分别设置于相应的桩基础上；

若干预应力拉梁，各预应力拉梁分别设置于相应的两个支座之间；

拱壳，所述拱壳具有多个拱脚，各拱脚分别连接于相应的支座；

其中，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置预应力孔道，智能钢绞线设置于所述预应力孔道，所述智能钢绞线具有若干应力检测模块。

2.根据权利要求1所述的拱壳结构体系，其特征在于，所述智能钢绞线包括智能传感筋和多个外丝；

各所述外丝绕设于所述智能传感筋外部；

所述智能传感筋上设置若干所述应力检测模块。

3.根据权利要求1所述的拱壳结构体系，其特征在于，所述预应力拉梁和与其连接的支座上设置多个预应力孔道；

各所述预应力孔道上均设置有所述的智能钢绞线；

各所述智能钢绞线的应力检测模块错位设置。

4.根据权利要求1所述的拱壳结构体系，其特征在于，所述预应力拉梁上预埋有应力应变传感器。

5.根据权利要求4所述的拱壳结构体系，其特征在于，所述预应力拉梁上设置多个所述应力应变传感器，各所述应力应变传感器沿所述预应力拉梁的长度方向依次间隔设置。

6.根据权利要求1所述的拱壳结构体系，其特征在于，还包括预应力拉梁梁端位移监测传感器；

所述预应力拉梁梁端位移监测传感器用于监测所述预应力拉梁梁端的位移。

7.根据权利要求6所述的拱壳结构体系，其特征在于，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第一端固定，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第二端和所述预应力拉梁固定连接，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器根据第一端和第二端的距离变化，确定预应力拉梁的位移量。

8.根据权利要求7所述的拱壳结构体系，其特征在于，包括桩体，所述桩体的埋入深度大于所述预应力拉梁的基础的深度；

所述预应力拉梁梁端位移监测传感器的第一端固定于所述桩体。

9.根据权利要求6所述的拱壳结构体系，其特征在于，所述预应力拉梁梁端位移监测传感器包括激光发射器和靶标；

所述靶标设置于预应力拉梁的尾端；

所述激光发射器和所述靶标间隔设置，且所述激光发射器的发射端朝向所述靶标。

10.如权利要求1～9任一所述的拱壳结构体系的施工方法，其特征在于：在安装拱壳的过程中，将拱壳安装分为多个施工阶段，分别确定各施工阶段对应的拱脚水平推力，根据各施工阶段对应的拱脚水平推力分别在智能钢绞线上施加相应的预应力，在施加预应力的过程中，实时获取智能钢绞线监测的应力值，根据智能钢绞线实时监测的应力值调节张拉设备的张拉力。