120m跨长江航道模型实验厅钢桁架预应力拉索 张拉施工技术*
张旭巍
（长江航道规划设计研究院，潮北武汉430011）
[摘要】基于120m跨长江航道模型实验厅钢结构析架预应力拉索张拉施工工程实例，解析施工特点和工艺流程，施工完成后形状与设计线形相吻合，保证了施工安全和质量.重点介绍了张控前准备工作、控索安装及张拉、张控量测和监控等技术措施.
[关键调]钢结构：桁架：预应力：控索；张拉；施工技术
[中图分类号】TU394 [文献标识码】A [文章编号]1002-8498（2014）20-0075-05
Prestressed Cable Tensioning Construction forSteel Trussin120m-span Model TestHall
Zhang Xuwei
(Changjiang Waterway Planning Design and Resarch Instiale Wahan Habei 430011 China)
Abstract; Taking the prestressed cable tensioning construction for steel truss in model test hall forexample the construction characteristics and processing was indicated. The construction technique ofbeam shape after construetion coincide with design linear. The preparation works before tensioning dividing three segments and synchronous tensioning per two pins was applied which made the stringinstallation and tensioning of cables measurement and monitoring were introduced in detail.
Key words;steel structures; trusses; prestressing;cables; tensioning; construction
1工程概况
（局部夹层），建筑高度为23.6m，结构形式为张弦 长江航道6号模型实验厅为120m跨单层建筑桁架结构.大厅③~轴钢屋盖主体结构为张弦桁架体系.“主拱钢桁架”共16福，桁架之间采用5道次钢桁架连接及多道支撑系杆（圆钢管）形成空间结构体系，如图1所示.
Fig. 1 Integral effeet of test hall 图1实验厅整体效果
张弦桁架一端固定铰接于一侧混凝土柱顶，另一端设置单向滑动饺支座支承于另一侧混凝土柱顶.张弦桁架平面外设置适当数量的支撑桁架.张弦桁架跨度120m，中心间距12m，跨中高度13.2m，质量约120t.屋盖张弦析架部分纵向总长 180m，与①轴之间设置伸缩缝，如图2所示.伸缩缝两侧屋盖完全对称，③~轴的屋盖轴侧图如
图3所示.
图2实验厅平面布置Fig. 2 Plan of test hall
2张拉总体施工方案
2.1张拉施工方案的选取
2.2拉索张拉顺序
图3张弦屋盖轴侧图
Fig.3 Axonometric drawing for the string roof
工是工程的亮点，也是施工的难点.模型厅屋盖 120m超大跨度主拱张弦桁架钢屋盖结构的施结构采用“主拱钢张弦桁架次钢桁架”作为主要管通过倒三角形式进行有效连接，与下部拉索“一拉索采用预应力受拉强度等级f=1670MPa的编制APDL程序，调整拉索索力到设计索力，并295根Φ7mm半平行钢丝束，组成单根Φ120mm的在其结果的基础上，结合线性倒拆原理以及非线性拉索.张弦桁架预应力施加采用一端张拉方式，总正装原理，选代计算，按照前述张拉顺序进行施工共16根拉索，单根索长约为122m，重约12.7t，钢索外加双层高密度聚乙烯（HDPE）.
张拉方案的选取不仅涉及分项施工内容、操作方法和可能遇到的问题及解决方法等，面且还涉及张拉过程中的安全性.因此，制定合理的张拉施工方案在本工程中至关重要.
经计算，锚杯牵引至铸钢节点并将锚杯螺母全的最大张拉控制力为2584kN.综合考虑牵引力、张拉力的大小，相应吨位的设备选用，以及一端张 拉的方式，采用钢绞线牵引，钢拉杆张拉的软硬结合方式进行牵引和张拉，即选用YCQ60型提升千斤顶（张拉力600kN）和3根钢绞线对拉索两端进行牵引，采用YCQ300型千斤顶对拉索的张拉端进行张拉（张拉力约3000kN）.
针对本工程的具体情况，并结合类似工程施工预应力张拉.综合结构总体拼装方案并考虑预应胎架上拼装好轴与轴上弦桁架、轴与轴之→拆除工装一下一阶段拉索安装施工.间连系桁架及水平支撑.②同时同步张拉轴与
桁架及水平系杆.④同时同步张拉轴与轴拉 安装好0轴与轴上弦桁架、轴与轴之间连系索到施工阶段设计张拉力.在胎架上拼装好轴与轴上弦桁架、轴与轴之间连系桁架及水平系杆.同时同步张拉轴与轴拉索到施工阶段设计张拉力.③在胎架上拼装好轴与①轴 上弦桁架、轴与①轴之间连系桁架、水平支撑、轴与①轴间平面桁架及张弦桁架与平面桁架连系桁架.⑧同时同步张拉轴与①轴拉索到施工阶段设计张拉力.9安装轴与轴之间、轴与Q受力体系，16福主拱钢张弦桁架由3根拱形无缝钢轴之间、3轴与轴之间连系桁架及④轴和C柚以外的钢桁架部分.
张一弛”形成自平衡空间结构体系.张弦桁架下部2.3施工阶段张拉力和控制点位移
过程计算分析.选取上弦桁架跨中3点为位移控制行，张拉分级为30%，60%，90%，100%. 点，控制点位置如图4所示.张拉应分4级逐级进
图4张弦桁架位移控制点
Fig.4 Displacement control points for string truss
2.4张拉施工注意事项
张拉施工注意事项：①本工程中拉索为一端张部锚上丝牙所需要的最小牵引力为300~400kN.拉，张拉端在轴处.②张拉控制以控制跨中竖向根据软件模拟计算出的张拉控制力值，本工程拉索位移为主，张拉力为辅.若张拉力偏差超过6%，应分析原因并及时通知设计单位处理.③张拉应分级逐级进行，张拉分级为30%，60%，90%，100%.一旦出现异常，应立即停止张拉，待问题解决后，再 继续张拉.④拉索张拉施工全过程，应对控制点进行严密观测，以防止意外发生.张拉前应对各控制点的标高及位置做记录，以便张拉监测时进行对比.中部拉索进场前在撑杆位置处做好标记，安放时张拉端应在可滑移支座侧.
3施工方案实施
经验，采用一端张拉，一次性张拉到位的方法进行3.1总体施工工艺流程
深化设计及施工计算解析一拉索采购一螺栓（由于伸缩缝两侧屋盖完全对称，-③轴张弦桁栓球进场→工装设备进场→拉索展索、施工→牵引 果，确定-①轴张弦桁架的施工张拉方案如下备进场前调试一脚手架及施工平台布置一拉索、螺架可参照～①轴张弦桁架完成施工张拉）：①在及张拉工装安装一拉索牵引施工→张拉钢索到位
轴拉索到施工阶段设计张拉力.③在支撑架上工作为放索、起重设备空中吊索水平穿过胎架预留 张拉过程分3阶段：第1阶段为挂索阶段，主要
孔，第2阶段为牵引阶段，用牵引工具（钢绞线、千全站仪对空间位移进行校核，核查无误后，方可进斤顶）将索锚杯牵引至锚垫板，并使锚环螺母锚上行张拉.丝扣；第3阶段为张拉阶段，主要是索力控制工况，也是张拉到位的关键阶段，分4级逐步进行.
3.2拉索的制作、运输、检查验收及存放
热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18365一板尺寸，确保张拉设备安装位置，标出垫板上孔口2001、《建筑缆索用钢丝）CJ3077-1998标准对拉索十字中心线，以便张拉设备对中；清除垫板面上的的总体要求进行制作.拉索制成成品后成盘包装，焊渣，保证铺固螺母与锚板密贴.③检查进场拉索运输至施工现场.在拉索的运输和装卸过程中，注 意防止碰伤锚头和聚乙烯保护层.
拉索到现场后组织工程、质检、试验人员对其进行验收，验收时按下列各项进行：①检查拉索出厂合格证、质保书、出场机械物理性能试验书：②检查标牌上各项指标是否与实际相符；③检查钢丝排钢丝绳长度应适当. 列是否整齐密实，同心绞合；④检查斜拉索表面是否光滑平整，护套厚度均匀：锚具是否损伤，锚杯和镭杯螺母是否能够完全旋合.
3.3张拉前的准备工作
每两福张弦析架拼装完毕，即可进行相应的预需进行以下工作. 应力拉索的安装和张拉施工.预应力拉索安装前
1）张拉工装设计和制作张拉前，根据工程情况设计和制作张拉工装.结合本工程的情况，设计张拉工装，如图5所示.
Fig.5 Tensioning machine 图5张拉工装示意
2）设备标定张拉前，张拉设备在有资质试验单位的试验机上进行标定.油泵的油压表全部选触时避免直接接触，接触点进行包裹后再安装工用精度为0.4级的精密压力表，千斤顶与油压表配拉力的关系，换算出本工程需要张拉的仪表读数， 月，根据标定资料上的张拉油表上的读数与实际张并将此读数对操作人员详细交底，以保证张拉力的准确性.
的位置，位移控制点的位置对于索体能否张拉到预措施，使索体展开后，在水平牵引过程中易于滑动. 3）结构空间位移校核测定各个位移控制点定张拉力有着重要的影响，因此，在张拉前需要用
4）搭设操作平台在拉索安装之前在混凝土柱顶端搭设张拉施工操作平台.
拉索由专门生产厂家按照设计要求和《斜拉桥内的焊渣以及孔口毛刺.②测量铸钢节点上端垫 5）其他相关准备①清除铸钢节点穿索通道质量.拉索必须挂有合格证，并注明制造厂名、工各种数据均应符合规范和设计要求，并填写拉索质 程名称、生产日期、拉索编号、规格、长度和重量等.量检查证.④计算牵引所需钢绞线的长度，并下好料待用.事先准备好各类吊具、牵引用钢丝绳，
3.4拉索安装及张拉
1）放索
用起重机将成卷的拉索整体运至待安装位置的钢结构胎架一侧，并置于斜拉索生产厂家提供的开盘装置上，将锚杯的包装局部拆除，取下螺母待用，将索头铺杯处的丝扣用橡胶垫包裹固定，拆下 锚杯的端头盖板，将牵引头与锚杯连接好，一边用起重机将索头拉出，一边放盘，如图6所示.
Fig.6Cable construction 图6放索施工示意
注意事项：①拆除锚杯的局部包装后，检查锚具镀层和丝扣是否有损伤，旋合是否顺滑，取下的螺母和锚杯的丝扣必须做好保护措施，避免损坏；拆除；安装和张拉过程中，倒链和工装等与钢索接 ②拉索索体部分的出厂包装在整个安装过程中不具：③用起重机拉出索头时必须保证索头和索体连头盖板及固定螺栓必须保管好，以防丢失.
2）拉索水平牵引
用起重机将索头提升至胎架预留孔附近，将钢丝绳与牵引头连接，用卷扬机水平牵引，起重机配合保持拉索的竖向提升，索体下方放置圆管等保护
3）连接索头和提升千斤顶
4）安装索球
5）牵引施工
工艺流程：①用起重机将千斤顶、张拉撑脚、锚示.②将钢绞线用倒链逐根吊到柱顶端，并逐根穿人穿索通道、螺母、千斤顶，钢绞线穿束完成后，下端按照编号穿过钢绞线连接套，钢绞线穿孔 顺序必须上下一致，一定不能扭转.将钢绞线的下端制作挤压锚，然后将钢绞线连接套与索头锚杯旋合成一体，并保证钢绞线束顺直无扭转.牵引开始时，首先应进行各钢绞线索力调整，使各钢绞线受力均匀，如图8所示.
图7安装牵引工装
Fig. 7 Installing traction machine
图8连接索头和提升千斤顶Fig.8 Connection of cable end and lifting jack
注意事项：①测量铸钢节点上端垫板尺寸，确保张拉设备安装位置，标出垫板上孔口十字中心 线，以便张拉设备对中；②在铸钢节点穿索通道的人口处周圈垫胶皮垫并固定，防止提升用的钢绞线和拉索在此处被刮坏.
拆除拉索的出厂包装，然后按照索体上标记的索球安装位置将索球安装固定好，安装索球时需要 保证索球的方位一致，拧紧索球螺母时应采用测力扳手监控拧紧力矩（第1次）.安装索球的施工在移动式升降平台上进行.
索夹调整拉索锚杯及距拉索错杯较近的一段索体 开动油泵及千斤顶牵引索头锚杯，同时，利用的倾斜角度，避免钢绞线和锚头附近索体弯曲过大.当拉索锚杯被牵引到铸钢件穿索通道人口处附近时，调整拉索锚杯及相邻索体的位置和方向，时支撑与桁架焊接部位割开后，再进行张拉.使其倾斜角度与穿索通道的角度一致，并且牵引钢 绞线束和索体均无扭转，然后先牵引固定端拉索锚
杯使其穿人铸钢件穿索通道，如图9所示.当拉索杯螺母吊装到操作平台上，然后安装固定，如图7所锚杯被牵引到露出穿索通道出口垫板时，将锚杯螺母旋上锚杯，用同样方法将张拉端锚杯牵引到位，并旋上锚杯螺母，牵引施工完成.
时，应随时观察索头在通道内的居中情况，若发生 注意事项：索头锚杯穿过铸钢节点穿索通道索头偏移，应及时调整，避免索头丝扣损坏.
Fig.9 Cable anchor cup cross into the 图9拉索锚杯穿入铸钢件穿索通道steel cable channel
6）安装撑杆和螺栓球固定拉索
当拉索提升到接近预定安装位置，索球接近撑杆下端时，暂时停止牵引索头，依次检查每个索球的位置和方位，及时调整，然后一边缓慢牵引索头， 使索球插人撑杆就位.两端索头在千斤顶和铜纹线的牵引下分别穿人铸钢节点的通道后，装上螺母就位，拉索的牵引施工完成，如图10所示.
图10螺栓球安装示意Fig.10 Bolt ball installation
7）张拉施工
锚杯牵引到位并旋上螺母后，拆除钢绞线及千斤顶，换上YCQ300穿心式千斤顶及钢拉杆.拉索 先预紧，待索球插人撑杆就位后再进行正式张拉.张拉完成后，拆除工装，安装锚杯的封头板，预应力施工完成.
注意事项：①张拉控制以控制跨中竖向位移为力，应分析原因并及时通知设计单位处理.②张拉 主，张拉力为辅.若大梁变形超过或小于对应张拉时，服从统一指挥，按张拉给定的控制技术参数进行精确控制张拉.③当张拉到第3级索力时，将临
8）索球螺母拧紧
张拉结束后，逐一将每个索球上的螺母拧紧
3.5测量与监控
3.6施工控制目标
1）张弦梁的形状
（第2次）；待屋架结构全部形成后，逐一将每个索球上的螺母拧紧（第3次）.
施工中应注意拧紧螺母时应采用测力扳手监控拧紧力矩.拧紧力矩根据抗滑力试验确定.
的预应力状态与设计要求相符，在张拉过程中，结 为保证结构在施工期间的安全，并使钢索张拉合施工仿真计算结果，对钢索的拉力及钢结构变形进行监测.对钢索拉力的监测采用油压传感器测试，对变形的监测采用全站仪.各个张拉施工步骤中拉索张拉力和控制点竖向位移如表1所示.张拉 前应对各控制点的标高及位置做记录，以便张拉监测时进行对比.各个张拉施工步骤中拉索张拉力和控制点竖向位移应满足设计要求.
表1拉索张拉控制Table 1Cable tensoning control
张拉 步骤 拉索轴 线编号 张拉级 张拉力/ kN k1/ mn k2/ mm k3/ ms1集 ③.③ 第2级1223.2 第1级 611.6 0 0 0 0 0第3级1850.8 59 47 47 05.0 第4级2038.7 第1级 589.8 115 88 0 87第2级1179.5 第3级1794.4 0 45 0 0第4级 1965.9 112 57 85 45 86第2步③. 第1级 第2级1164.7 582.3 0 0 0 0 0 0第3级1794.4 54 43 436.③ 第1级 第4级1941.1 582.7 108 0 83 0 83 0第3级1770.1 第2级1165.4 54 0 43 0 43 0第4级 1942.4 108 83 83② 第1级 第2级1164.6 582.3 0 0 0 0 0 0第3级1767.4 第4级1941.0 108 54 83 43 43③.0 第1级 582.8 0 0 83 0第3级1770.3 第2级1165.5 54 0 43 0 43 0第4步②. 第4级1942.5 第1级 606.8 108 0 83 83第2级1213.5 0 0 0 0 0第3级1849.2 第4级2026.6 120 63 51 94 47 890.0 第1级 第2级1536.5 768.3 0 0第3级2325.1 23 0 23 0 21 0第4级2584.3 77 63 61
4结语
参考文献：
要内容.张弦梁的外形分为多种情况：胎架拼装 结构外形是否满足建筑要求是工程验收的主时、张拉结束、拆除胎架和形成整体结构（屋面施工结束）.
2）索力与变形双控，以控制变形为主
高变化对索力非常敏感，较小的索力变化都会引起 本工程张弦梁在张拉施工时结构的跨度和矢结构跨度和矢高的较大变化.所以拉索张拉控制应以控制结构矢高变化为主，同时控制索力和支座位移.
3）各阶段相邻杆件的内力应在安全范围内
在张拉、起吊、就位、使用等各阶段应保证杆件的安全.
本工程张弦梁拉索安装施工采用”一端张拉、3阶段，每2福同时张拉”的施工工序，成功将120m 一次性张拉到位”的方法进行预应力张拉，采取“分跨拉索张拉到位.经实施，张弦梁施工完成后形状符合设计要求，且拉索的应力在设计要求的范围内，其他各杆件的应力在安全范围内.为确保施工张拉过程中结构的变化情况，我们委托专业的第三 安全和施工质量，真实了解模型厅钢屋盖张弦桁架方监测单位对大厅钢屋盖张弦桁架张拉过程施工监测，综合监测数据表明，张拉过程受控，安装、施工满足规范要求.目前本工程已经施工完毕，相应的施工技术可为类似项目参考.
[1]GB/T18365-2001斜控桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件[2]黄明鑫，钱卫军，黄开龙，等，哈尔滨国际会展体育中心大跨 [S].北京：，2001.张弦架结构的安装技术[J].工业建筑，2007（9）：41-44.[3]李维滨，高飞，施酸.超大跨度预应力张弦架结构施工[1][4]夏克俭，泉州海峡体育馆预应力张弦架屋盖钢结构施工技 施工技术，2003 32（7）：12-14.[5]郑君华，周观根，罗戈治，等，张兹桁架结构的索力张控调整 术[1]-钢结构 2009（6）：64-68.及试验[J].空间结构，2011（3）：34-37.[6]杨叔南，孙文波，舒宜武.126.6m跨张弦桁架结构的设计与 研究[J].空间结构，2005（3）：24-29.[7]陈志华，空间钢结构APDL参数化计算与分析[M].北京：中[8]长江航道规划设计研究院，中南建筑设计院股份有限公司. 国水利水电出版社，2009.长江航道6号模型实验大厅钢节点试验报告[R].2012.
