哈大专线大连客运北站多跨连续张弦桁架预应力拉索施工

1工程概况

该工程为辽宁省大连市重点工程建设项目，钢结构制总重约9200吨。张弦桁架为连续5跨，中间跨度为72米，两端两跨跨度均为18米。共有9榀多跨度为张弦桁架，单榀自重约122吨，下弦为3根187Φ5预应力钢索，强度为1670MPA镀锌高强钢丝，外包PE，索的两端锚具采用热铸锚。单根拉索总重量约为3吨，拉索外径约为9.5厘米，成品拉索在生产制作过程中采取诸多防护手段，在出厂前对索体进行了三道包装防护。每一榀都在区间S4轴-S7轴用垂度为4.5m的3根拉索进行张拉；主结构之间布置有平面次桁架，平面次桁架通过断面为正放三角形的空间托架支承在钢管混凝土柱上。

2、 张弦桁架预应力拉索施工

拉索施工的总体程序为：放索安装索张拉索。

2.1放索

放索指索的展开，即将索放直置于胎架中间，张弦桁架两端轴线为G轴（南）和A21轴（北），索的放线架放置在G轴外，卷扬机放置在A21轴外进行牵引。

1. 定位放线和设备固定

胎架中心线沿放线架及卷扬机处，放出放线架中心点位置及卷扬机位置，放线架有支座无须固定，卷扬机利用胎架的混凝土立柱进行固定。

2. 放线架就位和索盘吊装

用吊机将放线架吊至已放出点位。吊机将索从运输设备卸下，即堆放在放线架附近，外侧锚具朝上，索盘安装时只需用吊机将索垂直吊起安放至放线架即可。

3. 开盘

索展开前，索体缠绕盘成环形，锚具处用钢丝绳捆住，在去除钢丝绳的瞬间，弯曲的索有个能量释放的过程，锚具可能法向打出，易危及工人安全，因此在释放前须用枕木垫住锚具。

2.2安装索

在搭设胎架支架时，胎支架应沿梁中心轴线两边对称布置，以方便放索和吊装。

拉索安装方法：1将同一桁架的三根拉索平放至本榀张弦梁的正下方一端，然后分别将拉索沿轴线平铺打开；2采用卷扬机提升拉索和手拉葫芦、吊机辅助的方法整体将拉索提升至安装位置；3采用电动葫芦将两端与钢梁有效连接，先安装中间拉索，再安装两侧拉索；4按索夹标记点位置将带索夹安装在拉索相应的位置上，并拧紧索夹螺栓（由于拉索调节长度有限，安装拉索时，可以考虑先不将索夹与撑杆进行焊接，便于安装拉索时，将拉索整体提高，超出索夹高度）。

2.3张拉索

拉索采用两端张拉，在胎架上分级张拉。张拉时对位移和索力进行双控，达到结构说明中结点位移和杆件内力要求，并在其允许误差范围内。

1. 张拉设备的选用

本工程张拉设备包括：千斤顶、反力架工装、油泵、油压表、工具螺杆等。

2、施工步骤

按照以下13步进行施工过程张拉：

1）安装CD、CE、CF张弦桁架及其轴间的次桁架和檩桁架

2）张拉CD轴拉索至50%

3）张拉CE轴拉索

4）安装CG轴张弦桁架，以及CE～CG轴间的次桁架和檩桁架，张拉CF轴拉索

5）安装CH轴张弦桁架，以及CG～CH轴间的次桁架和檩桁架，张拉CG轴拉索

6）安装CJ轴张弦桁架，以及CH～CJ轴间的次桁架和檩桁架，张拉CH轴拉索

7）安装CK轴张弦桁架，以及CJ～CK轴间的次桁架和檩桁架，张拉CJ轴拉索

8）安装NB轴幕墙桁架，以及CK～NB轴间的次桁架和檩桁架， 张拉CK轴拉索

9）安装CC轴张弦桁架，以及CC～CD轴间的次桁架和檩桁架

10）安装CB轴张弦桁架，以及CB～CC轴间的次桁架和檩桁架，张拉CC轴拉索

11）安装SD轴幕墙桁架，以及SD～CB轴间的次桁架和檩桁架，张拉CB轴拉索

12）再次张拉CD轴拉索至100%

13）安装AC区之间的合拢段，并卸除胎架，整体结构成形

2. 张拉时的技术参数及控制原则

为保证张拉同步，同步分6级张拉，分级张拉程序为：

预紧―25%--50%--75%--90%--100% 。

为了保证单榀桁架下三根拉索张拉同步，要求张拉时六台油泵统一指挥，严格按照张拉控制原则中6级分步张拉，四台油泵步伐一致。共有8个千斤顶同时张拉，因此控制张拉的同步是保证结构受力均匀的重要措施。控制张拉同步有两个步骤。首先在张拉前调整索体锚杯露出螺母的长度，使露出的长度相同，即初始张拉位置相同。第二在张拉过程中将每级的张拉力在张拉过程中尽量使千斤顶给油速度同步，在张拉完成每小级后，所有千斤顶停止给油，测量索体的伸长值。如果同一索体两侧的伸长值不同，则在下一级张拉的时候，伸长值小的一侧首先张拉出这个差值，然后另一端再给油。如此通过每一个小级停顿调整的方法来达到整体同步的效果。

预应力钢索张拉采用双控，即控制钢索的拉力及钢结构变形值。预应力钢索张拉完成后，应立即测量校对。如发现异常，应暂停张拉，待查明原因，并采取措施后，再继续张拉。

3、 张弦桁架预应力拉索施工关键点

根据本工程的特点，预应力施工有以下问题和难点，需采取有效措施予以解决。

（1）施工过程中支座采取全部滑动，待屋面维护结构安装完成后，将S4与S7固定成铰支座。

本工程中间两支座（S4轴与S7轴）为固定铰支座，其余均为钢接。考虑到张拉预应力过程中减少对柱子的额外影响，施工过程中将支座全部做成滑动支座。

（2）各榀同步张拉，还是单榀依次张拉

本工程一共有9榀张弦桁架，每榀有3根拉索，每根拉索都两端张拉，每个张拉点张拉时需要一套工装、两台千斤顶和一台油泵。若理想情况下，所有索都同步张拉，即54个张拉点同步张拉，共需要54套工装、108台千斤顶和54台油泵，另外拉索不张拉，则张弦桁架下的临时支架也不能拆除。显然，所有索都同步张拉，需要大量的张拉设备和人力以及临时支架，显然在实际施工中是不合理的，且难以实现。

因此，应采用单榀张拉的方法，即一次张拉时，仅同步张拉单榀张弦桁架下两根索，各榀桁架依次张拉。这样，每次张拉时仅同步张拉6个张拉点，需要6套工装、12台千斤顶和6台油泵。且单榀张拉结束后，该榀桁架的临时支撑可及时移除，周转使用。

（3）檩桁架的安装时机

为便于安装檩桁架和保证张弦桁架张拉时的稳定性，确定檩桁架在张拉前先安装。

（4）AC区合拢段的安装

由于AC区分开安装，CD轴线要先张拉。因此CD和CB轴线之间的合拢段安装时，CD轴线张弦桁架已经发生了竖向变形。若合拢段两端口相对变形较大，会导致合拢段难以安装。

为便于合拢段的安装，应减少合拢段两端口的相对变形，安装A区时，先张拉第一榀（CD轴桁架）张弦梁拉索至50%张拉控制力，待合拢后，再把CD轴线张拉力拉到100%。

2. 改善支座摩擦状况的措施

根据摩擦学原理，面与面之间的摩擦系数比较稳定，摩擦系数由接触面的表面性能、接触面间的填充物以及剂决定。表面性能包括表面接触的几何尺寸、表面粗糙度、表面成分和表面制作加工方法等。

4、 主要结论

1.张弦桁架中拉索预应力的主要作用是控制结构位移，应该对整个结构单元进行分析确定需要的预应力，应对张拉工程进行应力及变形双控。

2.连续桁架中间跨张拉时，对两边两跨影响大，必须对支座进行处理让支座处于滑动状态，以减少张拉时支座的约束，等合拢后支座再固定。

3.整个屋盖较长未设置收缩缝温度影响较大，应设置合拢段，合拢段封闭时间应按设计要求（平均气温在5-15度）之间时进行。

4.对于下弦设置3根拉索的张弦桁架，张拉时的同步性非常重要，要保证三根拉索的受力均匀，拉索张拉时的伸长量应一致。

5.第一次张拉前一定要进行试张拉，以确定实际情况与理论计算分析的差距，以便指导后续张拉工作。