某體育場工程預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工工藝

某體育場工程預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工工藝工程概況體育館屋面為平板網(wǎng)架，屋面結(jié)構(gòu)主要承力構(gòu)件是正交預(yù)應(yīng)力空間桁架，桁架最大跨度接近75m。為了增加桁架的剛度，沿桁架下弦鋼管內(nèi)通長設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線（雙向布鋼鉸線）。本工程預(yù)應(yīng)力筋采用環(huán)氧涂層填充型低松弛鋼絞線，直徑12mm，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值1770MPa，環(huán)氧涂層填充型鋼絞線要求除鋼絞線表面包裹環(huán)氧涂層外，各鋼絲之間也有環(huán)氧樹脂填充，鋼絞線外包PE護(hù)層，鋼絞線應(yīng)符合ASTMA882/A882M-02標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力筋錨具采用L&L系列全封閉防腐蝕環(huán)氧鋼絞線配套錨具，并配備防低應(yīng)力松脫裝置，確保風(fēng)吸工況下結(jié)構(gòu)安全。主館屋面結(jié)構(gòu)布置圖如下所示：主館結(jié)構(gòu)軸測圖單榀結(jié)構(gòu)示意圖工程難點、重點分析本工程的難點和重點主要有以下幾個方面：1、穿鋼鉸線本工程中主館下弦中采用的鋼束采用環(huán)氧涂層填充型低松弛鋼絞線，直徑12mm，最大長度約為75米，重約107kg，屬于超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，由于該結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了，鋼鉸線的運輸、保護(hù)和如何穿鋼鉸線束是施工中的難點。2、預(yù)應(yīng)力張拉本工程張拉力最大為30T左右，對張拉設(shè)備、張拉工裝和操作人員的要求都較高。張拉順序、張拉分級、超張拉、張拉補償方案，如何使預(yù)應(yīng)力損失最小和鋼鉸線力補償次數(shù)最少等問題需要在理論計算和實際施工操作中予以解決。3、張拉控制鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)有所不同，在施加預(yù)應(yīng)力的過程中整個結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出比較強的幾何非線性特征。張拉其中某一榀或幾榀時其它部位的鋼鉸線力也會發(fā)生一定的變化。因此必須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計算分析，利用有限元程序?qū)Y(jié)構(gòu)的施工過程進(jìn)行仿真模擬，并將之用于指導(dǎo)施工作業(yè)。4、施工監(jiān)測鑒于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)自身的特殊性，在施工過程中要進(jìn)行施工監(jiān)測。要對鋼鉸線力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形等關(guān)鍵因素進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。一方面保證施工的準(zhǔn)確性，另一方面為施工過程中的安全性提供參考依據(jù)。應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)特點本工程所涉及的預(yù)應(yīng)力工程為預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)工程具有施工難度大、施工前期準(zhǔn)備工作量大的特點，因此為使本工程達(dá)到設(shè)計質(zhì)量要求，確定本工程技術(shù)要點如下：1、根據(jù)本工程的特點制定完善的施工技術(shù)設(shè)計。施工技術(shù)設(shè)計是為預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。施工技術(shù)設(shè)計中著重注意的技術(shù)要點體現(xiàn)在制鋼鉸線、掛鋼鉸線和預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線張拉過程中。雖然制鋼鉸線在工廠內(nèi)完成，但制鋼鉸線的精度應(yīng)在施工技術(shù)設(shè)計中得到計算和控制。一些在制鋼鉸線過程中無法達(dá)到的精度或產(chǎn)生的誤差宜在施工過程中通過相關(guān)的技術(shù)手段進(jìn)行彌補。2、施工技術(shù)設(shè)計中應(yīng)確定施工順序，尤其是掛鋼鉸線和預(yù)應(yīng)力過程的順序。這里所謂的預(yù)應(yīng)力過程是指施加預(yù)應(yīng)力的過程。對預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)預(yù)加預(yù)應(yīng)力的過程應(yīng)根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)類型分別采用改變剛性桿件或柔性鋼鉸線的長度等方法。在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中，尤其宜采用改變?nèi)嵝詶U件的長度的方法。對結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，使預(yù)應(yīng)力能夠分布到整個結(jié)構(gòu)，達(dá)到預(yù)應(yīng)力的目的，這個預(yù)應(yīng)力過程必須與設(shè)計的預(yù)應(yīng)力施加過程相一致。實際的預(yù)應(yīng)力施加過程作為非線性疊加步加以分析，而對于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)來說尤其要區(qū)分其初始幾何狀態(tài)和預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。因為在有些預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)初始幾何的張拉過程與施加預(yù)應(yīng)力過程并不一致，這時預(yù)應(yīng)力過程必須根據(jù)實際的設(shè)計情況加以區(qū)分，即首先完成曲線或曲面的張拉過程，再考慮為結(jié)構(gòu)提供剛度的過程。如果這兩個狀態(tài)不一致時，預(yù)應(yīng)力過程是不能一氣呵成的。簡言之，張拉結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)設(shè)計的主要內(nèi)容就是確定預(yù)應(yīng)力過程的次序、步驟、采用的機(jī)械設(shè)備、每次預(yù)應(yīng)力過程的張拉量值，同時控制結(jié)構(gòu)的形狀變化，因為結(jié)構(gòu)的形狀是與預(yù)應(yīng)力分部相匹配的。3、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)設(shè)計應(yīng)規(guī)定預(yù)應(yīng)力過程的速率。因為在每一階段預(yù)應(yīng)力過程中，結(jié)構(gòu)都經(jīng)歷一個自適應(yīng)的過程，結(jié)構(gòu)會經(jīng)過自平衡而使內(nèi)力重分布，形狀也隨之改變，所以預(yù)應(yīng)力過程的監(jiān)控十分重要。施工技術(shù)設(shè)計中應(yīng)規(guī)定監(jiān)控的指標(biāo)和參數(shù)。本工程中將采取可靠的監(jiān)測手段，對鋼結(jié)構(gòu)的變形和預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線的受力進(jìn)行實時監(jiān)測，以確保結(jié)構(gòu)施工期安全，保證結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)與原設(shè)計相符。4、張拉結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)還需要注意結(jié)構(gòu)的其他荷載施加過程，在后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工過程中，如屋面荷載、懸掛荷載的施加步驟和方法，要盡量保證比較均勻、對稱、勻速地施工，避免出現(xiàn)過大的集中荷載。施工工藝1技術(shù)準(zhǔn)備1、根據(jù)設(shè)計要求編制預(yù)應(yīng)力施工方案；2、根據(jù)設(shè)計圖紙編制施工預(yù)算，準(zhǔn)備有關(guān)合同資料；3、準(zhǔn)備有關(guān)材質(zhì)檢驗試驗資料；4、報送有關(guān)施工資料；5、組織有關(guān)人員熟悉圖紙，學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)范，向作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)安全交底。2預(yù)應(yīng)力施工材料的加工、運輸、儲存預(yù)應(yīng)力鋼鉸線及節(jié)點加工圖由預(yù)應(yīng)力專項施工單位設(shè)計，制作加工由預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線專業(yè)生產(chǎn)廠家完成。預(yù)應(yīng)力鋼鉸線的制作加工如下：預(yù)應(yīng)力鋼束按照施工圖紙規(guī)定進(jìn)行下料。按施工圖上結(jié)構(gòu)尺寸和數(shù)量，每根預(yù)應(yīng)力鋼束的每個張拉端預(yù)留張拉長度進(jìn)行下料。預(yù)應(yīng)力鋼束及配件運輸及吊裝、運輸過程中盡量避免碰撞擠壓。預(yù)應(yīng)力鋼束及配件在鋪放使用前，應(yīng)妥善保存放在干燥平整的地方，下邊要有墊木，上面采取防雨措施，以避免材料銹蝕；切忌砸壓和接觸電氣焊作業(yè)，避免損傷。3預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工工藝主館施工流程：鋼結(jié)構(gòu)在拼裝平臺上，進(jìn)行拼裝鋼結(jié)構(gòu)在拼裝平臺上，進(jìn)行拼裝拼裝平臺搭設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼鉸線工廠制作運至現(xiàn)場拼裝的桁架進(jìn)行預(yù)應(yīng)力束穿束應(yīng)力及變形監(jiān)測灌注混凝土由中間向兩邊同時對稱張拉兩榀至張拉力的50％由兩邊向中間同時對稱張拉兩榀至張拉力的100％應(yīng)力及變形監(jiān)測進(jìn)行其他鋼結(jié)構(gòu)安裝將拼裝完成的桁架進(jìn)行沿軌道進(jìn)行滑移全部拼裝完成后，另一個方向進(jìn)行穿鋼鉸線4支座節(jié)點支座節(jié)點大樣圖5預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工－鋼鉸線安裝工藝本工程預(yù)應(yīng)力鋼絞線在75米左右，屬于超長結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力的穿束是需要重點考慮的問題，根據(jù)工程特點穿束過程中時要借助倒鏈，并且盡量使預(yù)應(yīng)力鋼束保持直線狀態(tài)。1、加工廠制作為了在現(xiàn)場施工方便，以及使承重結(jié)構(gòu)受力均勻，在鋼鉸線束制作時，每根鋼鉸線束都單獨成盤，在加工廠內(nèi)將鋼鉸線束纏繞成盤。2、放開鋼鉸線束鋼鉸線束沿一端逐漸放開，在地面沿放鋼鉸線束方向鋪設(shè)一些圓鋼管，以保證鋼鉸線體不與底面接觸，同時減少了與底面的摩擦力，圓鋼管的長度不小于1米，間距為2.5m左右。放鋼鉸線束時使鋼鉸線基本保持直線狀移動。3、鋼絞線安裝過程鋼絞線的安裝在鋼結(jié)構(gòu)在屋頂拼裝完成后進(jìn)行，在張拉端處一端人工穿入，一端用鋼絲繩牽引，兩端同時用力將鋼絞線穿入鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)。6預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工－張拉工藝1、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉前標(biāo)定張拉設(shè)備張拉設(shè)備采用相應(yīng)的千斤頂和配套油泵。根據(jù)設(shè)計和預(yù)應(yīng)力工藝要求的實際張拉力對千斤頂、油壓傳感器進(jìn)行標(biāo)定。實際使用時，由此標(biāo)定曲線上找到控制張拉力值相對應(yīng)的值，并將其計算打印成表格上，以方便操作和查驗。2、張拉分級及張拉力值根據(jù)設(shè)計圖紙和仿真計算結(jié)果，張拉過程分為二個階段。第1階段，安裝完成后，由中間向兩邊將所有鋼鉸線張拉到50％，第2階段，由兩邊向中間將所有鋼鉸線張拉到100％，具體張拉力見下表。編號345678910111213張拉力（KN）150150200200300300300200200150150編號CDEFGHJKLMN張拉力（KN）1501502002003003003002002001501503、張拉順序采用分兩級進(jìn)行張拉，第一級由中間到兩邊張拉到設(shè)計力的50％，第二級從兩邊向中間張拉到100％，每一級中每次同時對稱張拉兩榀桁架（中間為1榀）。4、預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線張拉采用雙控，以張拉力控制為主，伸長值和結(jié)構(gòu)變形為輔。預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線張拉完成后，應(yīng)立即測量校對。如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)暫停張拉，待查明原因，并采取措施后，再繼續(xù)張拉。5、張拉操作要點：張拉設(shè)備安裝：由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼鋼鉸線重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼鉸線在進(jìn)行張拉時不產(chǎn)生偏心；預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉：油泵啟動供油正常后，開始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)應(yīng)力鋼鉸線設(shè)計拉力時，超張拉5％左右，然后停止加壓，完成預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線張拉。張拉時，要控制給油速度，給油時間不應(yīng)低于0.5min。6、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉測量記錄張拉前可把預(yù)應(yīng)力鋼鉸線在20％的預(yù)緊力作用下的長度作為原始長度，當(dāng)張拉完成后，再次測量原自由部分長度，兩者之差即為實際伸長值。除了張拉長度記錄，還應(yīng)該對壓力傳感器測得壓力、全站儀測得鋼結(jié)構(gòu)變形記錄下來，以對結(jié)構(gòu)施工期行為進(jìn)行監(jiān)測。7、張拉質(zhì)量控制方法和要求（1）在進(jìn)行伸長值計算時，盡量采用預(yù)應(yīng)力鋼鉸線廠提供的彈性模量進(jìn)行計算，驗收時考慮鋼鉸線廠的彈性模量誤差對伸長值的影響；（2）張拉力按標(biāo)定的數(shù)值進(jìn)行，用伸長值和壓力傳感器數(shù)值進(jìn)行校核；（3）認(rèn)真檢查張拉設(shè)備及與張拉設(shè)備相接的鋼鋼鉸線，以保證張拉安全、有效；（4）張拉嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，控制給油速度，給油時間不應(yīng)低于0.5min；（5）張拉設(shè)備形心應(yīng)與預(yù)應(yīng)力鋼鋼鉸線盡量控制在同一軸線上；（6）實測伸長值與計算伸長值相差超過允許誤差時，應(yīng)停止張拉，報告工程師進(jìn)行處理。7鋼鉸線張拉時的溫度影響由于預(yù)應(yīng)力鋼鉸線與鋼結(jié)構(gòu)的線膨脹系數(shù)相同，同處于露天情況下，并且一端支座在張拉過程可以滑動，溫度對鋼鉸線力的影響幾乎比較小，因此可以在一天24小時內(nèi)施工。8同步張拉的控制措施因為要在對稱兩根后鋼鉸線進(jìn)行張拉，因此控制張拉的同步是保證結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)受力均勻的重要措施?？刂茝埨接袃蓚€步驟。在張拉過程中將每級的張拉力在張拉過程中再次細(xì)分為4～9小級，在每小級中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完成每小級后，所有千斤頂停止給油，測量預(yù)應(yīng)力鋼鉸線的伸長值。如果同一預(yù)應(yīng)力鋼鉸線兩端的伸長值不同，則在下一級張拉的時候，伸長值小的一側(cè)首先張拉出這個差值，然后另一端再給油。如此通過每一個小級停頓調(diào)整的方法來達(dá)到整體同步的效果。9張拉腳手架及張拉操作平臺為了保證安裝及張拉工作的順利進(jìn)行，每榀桁架上對應(yīng)后預(yù)應(yīng)力鋼鉸線下端的張拉端位置處需要有一個2m見方的操作平臺，作為張拉人員的工作空間并放置相關(guān)的張拉設(shè)備，在張拉點之間為了便于人員及設(shè)備的移動，需要鋪設(shè)通道。安全管理措施1、與總包單位安全生產(chǎn)管理體系掛鉤，同時建立自身的安全保障體系，由項目負(fù)責(zé)人全面管理，每個班組設(shè)安全員一名，具體負(fù)責(zé)預(yù)應(yīng)力施工的安全。2、在進(jìn)行技術(shù)交底時，同時進(jìn)行安全施工交底。3、張拉操作人員必須持證上崗。4、張拉作業(yè)時，在任何情況下嚴(yán)禁站在預(yù)應(yīng)力鋼鉸線端部正后方位置。操作人員嚴(yán)禁站在千斤頂后部。在張拉過程中，不得擅自離開崗位。5、油泵與千斤頂?shù)牟僮髡弑仨毦o密配合，只有在千斤頂就位妥當(dāng)后方可開動油泵。油泵操作人員必須精神集中，平穩(wěn)給油回油，應(yīng)密切注視油壓表讀數(shù)，張拉到位或回缸到底時需及時將控制手柄置于中位，以免回油壓力瞬間迅速加大。6、油管接頭處和張拉油缸端部嚴(yán)禁手觸站人，應(yīng)站在油缸兩側(cè)。7、預(yù)應(yīng)力施工人員進(jìn)入現(xiàn)場應(yīng)遵守工地各項安全措施要求。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)資料1、預(yù)應(yīng)力專項工程施工方案2、預(yù)應(yīng)力專項工程安全交底3、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線合格證、材質(zhì)檢驗報告4、預(yù)應(yīng)力分項工程質(zhì)量檢驗評定5、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉機(jī)具標(biāo)定書6、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉記錄張拉應(yīng)急措施1、張拉前的準(zhǔn)備檢查各種約束情況,考慮張拉時結(jié)構(gòu)狀態(tài)是否與計算模型一致,以免引起安全事故；張拉設(shè)備張拉前需全面檢查，保證張拉過程中設(shè)備的可靠性;在一切準(zhǔn)備工作做完之后，且經(jīng)過系統(tǒng)的、全面的檢查無誤后，現(xiàn)場安裝總指揮檢查并發(fā)令后，才能正式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉作業(yè)；張拉前，應(yīng)嚴(yán)格檢查臨時通道以及安全維護(hù)設(shè)施是否到位,保證張拉操作人員的安全；張拉過程應(yīng)根據(jù)設(shè)計張拉應(yīng)力值張拉，防止張拉過程中出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力過大引起屋蓋起拱；鋼鉸線張拉前，應(yīng)清理場地，禁止無關(guān)人員進(jìn)入，保證張拉過程中人員安全；在預(yù)應(yīng)力張拉過程中，測量人員應(yīng)通過測量儀器配合測量各監(jiān)測點位移的準(zhǔn)確數(shù)值。2、鋼鉸線張拉的風(fēng)險張拉的風(fēng)險主要有：1）張拉設(shè)備故障,包括油管漏油,設(shè)備故障；2）現(xiàn)場突然停電；3）張拉過程不同步；4）張拉后結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力、伸長值與設(shè)計計算不符；3、張拉設(shè)備故障張拉過程中如油缸發(fā)生漏油、損壞等故障，在現(xiàn)場配備三名專門修理張拉設(shè)備的維修工，在現(xiàn)場備好密封圈、油管，隨時修理，同時在現(xiàn)場配置2套備用設(shè)備,如果不能修理立即更換千斤頂。4、張拉過程斷電張拉過程中，如果突然停電，則停止張拉施工。關(guān)閉總電源，查明停電原因，防止來電時張拉設(shè)備的突然啟動，對屋架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。突然停電狀態(tài)下，在短時間內(nèi)，千斤頂還是處于持力狀