哈尔滨会展体育中心张弦桁架预应力拉索施工讲诉教材

哈尔滨会展体育中心张弦桁架预应力拉索施工

高飞李维滨郭正兴施俊

（东南大学土木工程学院，南京210096）

[摘要] 本文介绍了哈尔滨会展体育中心张弦桁架预应力拉索施工的全过程以及在该施工过程中需注意的若干问题和难点，分析了张拉过程中张拉力与变形的关系，并提出了在类似张弦桁架预应力拉索施工几点建议。

[关键词]张弦桁架预应力索胎架张拉

1、工程概况

哈尔滨国际会展体育中心工程总用地面积63万平方米，由1#国际会展体育中心（国际展览中心、万人体育馆、综合训练馆）、2#5万人体育场、3#国际会议中心（宾馆）、停车场

130m，

该工程为黑龙江省、哈尔滨市重点工程建设项目，建设单位为哈尔滨市国际会展体育中心有限公司，设计单位为黑龙江省建筑设计研究院，监理单位为广州珠江监理公司。该工程的钢结构制安工程内容有：展览大厅、综合训练馆及体育馆屋盖索拱及其支撑钢结构，平面尺寸510米×138米，有35榀主桁架（张弦桁架），还包括支撑、支撑张弦桁架的人字型摇

摆柱、过街道支撑人字型柱桁架、支撑桁架，钢结构制安约12000吨。张弦桁架跨度为128米，两端支座分别设在A21、H列轴线上。其中，A21列支座位于14.6米标高的砼柱头上，H列支座位于-0.05米标高的砼平台上，人字形柱顶部标高为28.972米。桁架顶部最高点标高为

吨；

2

哈尔滨国际会议展览中心有35榀跨度为128米的张弦桁架，单榀自重约175吨，下弦为397Φ7

拉索施工的总体程序为：放索→穿索→张拉索。放索指索的展开，即将索放直置于胎架下方；穿索包括两个索头穿过鼓形节点及铸钢节点，并安装好张拉千斤顶。

2.1 放索

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

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。

4．放索

用电动卷扬机上的钢丝绳拉住钢索出头端的锚杯并收紧，开动牵引卷扬机。锚杯较重，约800公斤，因此在牵引钢索过程中应及时将锚杯安放在专用小车上，由于施工场地为碎石

2.2 穿索

1．索牵引程序

先将离卷扬机近处的索头安装就位，再安装另一端，第一个索头就位相对较容易，在索体未进鼓形节点时用一只3t葫芦将索头位置吊起，微调至节点孔内，同时千斤顶进行牵引即

）。

用一根Φj15钢铰线牵引，施工中根据千斤顶油压得知，实际牵应力在120KN左右，牵引设备采用YCQ23型前卡千斤顶。YCQ23型前卡千斤顶原本为适应单根无粘接预应力筋张拉和事故处理的需要，设计成前卡轻便型，具有性能优良，重量轻，操作方便，工具锚夹片重复使用次数多等特点，而且前卡式千斤顶张拉速度快，所以比较适合牵引。由于单根钢铰线牵引，保险系数不大，所以另外加了一根安全钢铰线，只锚固不张拉。牵引过程中及时收紧安全钢铰线，如果牵引钢铰线出意外，第二根钢铰线起到安全索的作用。

3．安装索球

在锚杯牵引到位，旋上锚环临时固定后，将索球运至各相应的撑杆节点下，组织施工人员按索体上标识的索球安装位置进行索球的安装。在安装索球前剥去索夹段的缠裹包装，这时索球螺母第一次拧紧（用测力扳手监控拧紧力矩），因为索体在安装和张拉时有变形，索球螺栓会变松，还需拧紧两次，第二次拧紧是张拉结束，第三次拧紧是屋盖结构形成后。

索球装完后，逐个将索球与撑杆连接，用手拉葫芦悬挂在撑杆下部提升索球，索球靠近撑杆后，转动撑杆，使索球卡入撑杆下端。

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

在胎架上张拉一次到位，此时张弦桁架只受自重作用，张拉力不大，不考虑摩擦力，张拉力约170t左右，故选用2台YCW250B型轻量化千斤顶，其最大张拉力达250t，但自重仅164kg

2．张拉时的技术参数及控制原则

张拉的控制原则为：变形控制为主，索力控制为辅。

此阶段的张拉监测有4个主要技术参数：索力P、杆件内力 、跨度L、控制节点位移。将4个参数分为两类：

变形控制技术参数：跨度L、控制节点位移

力控制技术参数：索力P、杆件内力

在变形控制中，将位于胎架的倒三角形立体桁架跨中节点位移为首要变形控制参数。在对第一榀试验索拱试验张拉时，逐渐加大张拉力，逐级监控跨中节点的矢高变化（离地面高度），当拱架跨中节点刚脱离胎架时，迅速测定此时的索张拉力，并将索临时锚固，复测关键节点的位移量。

3．第一榀试验架的张拉

选择第一榀张弦桁架作为试验架，施工前用计算机仿真模拟张拉工况，以此作为指导试张拉的依据。计算表明索拱张拉脱架后竖向变形急剧增加，此时索力为150t。张拉力与控制点竖向位移关系见图4.4.8，控制点1为张弦桁架跨中，控制点2为1/4跨处。

试张拉逐级加载分成20级，在张拉接近胎架脱离支撑时（张拉力150t）与张拉力达到胎架张拉最终力（169t），荷载分级适当加密。先测定拱架中点的矢高（离地高度），依次测定跨度L，以及其它测点的位移和内力，并及时在现场进行计算机辅助分析，调整下步张拉。

试张拉完成后，整理出各张拉技术参数的控制指标值，形成技术文件，用于指导正式张拉。

4．正式张拉

正式张拉前，张拉设备和钢撑脚及工具拉杆等辅助设备全部准备及加工到位运至现场。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用精度为0.4级的精密压力表，千斤顶与油压表配套校验，并作主被动标定。标定数据的有效期在6个月以内。张拉标准程序为：安装张拉设备→两边预拉300mm→45T→60T→90T→120T→每级加10T至起拱→每级加3T直到控制要求。

图2.8 张拉力与变形的关系