张拉计算范文

张拉计算范文（精选10篇）

张拉计算 第1篇

1 应力强度因子的求解结果

不同荷载下, ANSYS对裂纹尖端应力强度因子的求解结果如表2 所示。与解析解进行对比, 并计算出其相对误差。

将求解结果绘制成图1。

从图1 中可以看出, 应力强度因子的数值解与理论解接近, 且均与张拉应力呈正比关系。随着应力值的增加, 相对误差并没有出现大的变化, 证明用ANSYS求解应力强度因子是可行的, 并且随着应力的增加, 其结果呈线性增长, 增长函数与直线y =0. 850 0x-0. 218 0 较为接近。

2 最大应力强度和等效应力的求解结果

不同荷载下, ANSYS对模型最大应力强度和等效应力的求解结果如表3 所示。

将求解结果绘制成图2。

最大应力强度 ( SINT) 和等效应力 ( SEQV) 均在裂尖处, 并与拉应力荷载呈正比关系, 其结果呈线性增长, 增长函数分别为直线y = 4. 061 4x-0. 001 3和直线y = 4. 035 0x+0. 004 0 较为接近。

将50 MPa, 200 MPa, 350 MPa, 500 MPa拉应力条件下模型的应力强度 ( SINT) 和等效应力 ( SEQV) 分布云图进行对比, 见图3。

从图3 中可以看出, 应力的分布比例大致相同, 通过查看应力云图可以清楚地了解模型的危险区域以及模型的变形情况。

3 结语

1) ANSYS中应力强度因子是随着均布荷载的增加呈线性增长, 这与理论公式是相符的[5]。2) 模型的应力最大值均出现在裂尖处, 裂尖周围应力分布相对集中, 是模型的危险区域。

参考文献

[1]程钊, 于方圆.基于ANSYS的裂纹应力强度因子的计算[J].科技资讯, 2012 (33) :69-71.

[2]陈炜, 庄顺胥, 王飞飞.工程结构多裂纹应力强度因子分析[J].科技与创新, 2014 (19) :24.

[3]徐慧, 伍晓赞, 程仕平, 等.复合裂纹的应力强度因子有限元分析[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2007 (1) :79-83.

[4]张朝晖.ANSYS 12.0结构分析工程应用实例解析[M].北京:机械工业出版社, 2010.

箱梁张拉方案 第2篇

1、施工准备

1.1、预应力张拉材料的质量控制

严把材料质量关，产品要有出厂合格证，对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。

对进到现场的材料妥善保管，并采取防雨、防潮措施，按施工进度计划进料，或在施工现场随用随加工制作。有严重锈蚀的不得使用，作报废处理。

波纹管在运、安放过程中，减少或防止外力作用．防止波纹管变形，发现变截面的波纹管及时更换。加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管接头。用大规格的波纹管作套管，套管长20～30cm．管道接头在套管内要对口、居中．两端的环向缝隙用胶带封闭严密。

1.2、预应力张拉设备的选择

施加预应力前应对张拉设备进行核查。施加预应力所用的机具设备以及仪表应由专人使用和管理，并应定期维护和校验。千斤顶及其配套的油汞、油压表一起进行校验。校验仪器可采用压力试验机、标准测力计或传感器等。与每台油泵配套的压力表备有两块，在操作时，一块作为备用。张拉力与压力表之间的关系曲线通过校验得出。张拉机具设备与锚具配套使用，并在进场时进行检查和校验。使用期间的校验期限应视机具设备的情况确定，当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验。弹簧测力计的校验期限不宜超过2个月。1.3、预应力筋的加工与安放质量控制

（1）预应力筋下料时钢筋、钢绞线的切断，采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。下料根据施工部位的先后顺序进行。所下料要及时编号，编号用胶带贴于材料两端，当每束下料满足数量时，用细铁丝分段绑扎，以备吊装。当钢绞线下料过长时，为起吊方便，把下完的按1m直径盘起，盘起的钢绞线应盖好，以免腐蚀。

（2）预应力筋要有出厂质量标准书，按规范要求认真进行检验与试验，抗拉强度、伸长率和松驰度均应满足规范要求。

（3）预应力筋治锈防锈，对于轻微浮锈，除锈后可直接使用；对于轻度锈蚀者，应作检验，合格者除锈后使用。钢绞线被固结在孔道内，不能自由窜动。

（4）预应力筋穿束后，应认真检查波纹管有无破损处，若发现应即使处理，更换。在浇注混凝土时，设专人随时穿动钢束，避免漏浆固结。

（5）对于钢丝束、钢绞线相互扭结或各丝、各股预应力筋受力不均匀，摩阻力值增大，易发生段丝、滑丝。编束时，严格按工艺规程要求进行分丝、梳丝、理顺排列顺序，并分段绑扎牢固。（6）按规范要求对夹片、锚具进行硬度检查，合格品才能使用。安装夹片时，夹片外露要整齐、缝隙均匀。张拉前要认真检查一次，各道工序均应符合要求。

2、预应力筋张拉施工

腹板钢束均采用两端张拉，张拉顺序为N1、N3、N2、N4号钢束，张拉时，先调整到初应力，再正式张拉和测量预应力钢材的伸长值，钢材张拉采用应力、应变双控制，以应力为主，用测伸长量进行校核。伸长量计算见后附表。在张拉过程中，实际所量测的伸长值未包括张拉到初应力的伸长值，因此，实际伸长值还应计入初应力的伸长值，以使其与理论伸长值相对应。张拉前先对孔道冲洗，将孔壁内的杂物冲洗掉，并检查有无串孔现象，然后再用吹风机吹干孔道内水分，并用检孔器检查孔道是否通畅后再进行张拉。

装配式预应力箱梁分两次施加预应力，负弯矩预应力在箱梁吊装就位，现浇连续接头混凝土后在桥面上施加，预制时仅对正弯矩预应力进行张拉。当箱梁混凝土达到规定强度后（达到预制箱梁50#混凝土90%）进行张拉，张拉要求在两端同时进行，且应在横桥向对称均匀张拉，张拉时注意两端操作要一致，并且注意对钢绞线的双控。（伸长量与施加应力值按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中公式▲L=PP*X/AP/EP以及PP=P*（1-e(-(KX+Uθ))）/（kx+uθ）；其中U=0.20，K=0.0025，钢筋回缩锚具变形取6mm；θ为设计角度，AP=140mm，EP=1.95*105Mpa，钢绞线张拉锚下控制应力为σk=0.75Rby=0.75*1860≥1395Mpa。①、张拉前的准备工作

（1）、箱梁验收，混凝土强度达到90%后张拉。穿束张拉前，对构件的质量，几何尺寸等进行检查，预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。构件端部预埋铁板与锚具和垫板接触处的焊渣，毛刺、混凝土残渣等要清理干净。

（2）、标定千斤顶油表读数，施工过程中定期检校，依据标定的曲线计算各张拉力对应的油表读数。

（3）、穿入钢绞线：对加工好的钢绞线进行编号，钢绞线穿束时，将一端打齐套上穿束器，将穿束器的引线穿过孔道，然后向前拉动，直至两端均露出65cm的工作长度，穿束后检查两端编号，防止钢绞线在孔道内交叉扭结。

②、预应力的张拉程序

预应力钢绞线张拉顺序严格按照图纸要求进行张拉，千斤顶张拉作用线与预应力钢绞线的轴线重合一致。

钢绞线的张拉程序如下：0→10%σk（初张拉）→ 20%σk→100 σk(持荷2分钟)→锚固。钢绞线的实际伸长量与理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，分析原因提出解决方案，待监理工程师审批后方可继续张拉。

③、张拉的操作步骤

四人配备一套张拉顶，一人负责油泵，两人负责千斤顶，一人观测并记录读数，张拉按设计要求的顺序进行，并保证对称张拉。

A、安装锚具，将锚具套在钢丝束上，使分布均匀。

B、将清洗过的夹片，按顺序依次嵌入锚孔钢丝周围，夹片嵌入后，人工用手锤轻轻敲击，使其夹紧预应力钢丝，夹片外露长度要整齐一致。

C、安装千斤顶，将千斤顶套入钢丝束，进行初张拉，开动高压油泵，使千斤顶大缸进油，初张拉后调整干斤顶位置，使其对准孔道轴线，并记下千斤顶伸长读数。

D、初始张拉，继续张拉，到达20%初应力时，记下千斤顶伸长读数，两者读数差即为钢绞线初张拉时的理论伸长量。

E、继续张拉到钢丝束的控制应力时，持荷2min然后记下此时千斤顶读数。计算出钢丝束的实测伸长量并与理论值比较，如果超过士6%应停止张拉分析原因。

F、使张拉油缸缓慢回油，夹片将自动锚固钢铰线，如果发生断丝滑丝，则应割断整束钢丝线，穿束重拉。

G、张拉油缸慢慢回油，关闭油泵，拆除千斤顶。④、张拉时的注意事项

A、严格按照操作程序进行张拉，严禁违章操作。B、张拉时千斤顶前后应严禁站人，防止发生安全事故。C、千斤顶后方安放张拉防护墙，防止钢铰线及夹片飞出伤人。D、千斤顶安装完毕，安全员检查合格后方可张拉。⑤、箱梁预拱度的观测

张拉完成后，在梁的顶面中心线距梁端0.5m处设两点，以两点平均值用水准仪观测跨中1d、3d、7d、14d、30d、60d的上拱值，并做好记录，给出其变化曲线并注意与理论值相比较，若正负差异超过20%则应暂停施工。待查明原因，采取措施并征得监理工程师同意后方可继续施工。

3、压浆及封锚 预应力张拉完毕后应及时将孔道中冲洗干净，吹除积水，尽早压浆。压浆使用压浆泵从梁的最底点开始，在梁端压浆孔各压一次，直到规定稠度的水泥浆充满整个孔道为止；孔道压浆建议采用真空吸浆法施工。水泥浆水灰比控制在0.4-0.45之间。膨胀剂的用量根据试验试配而定，水泥浆稠度控制在14-18S之间，在现场备有1725ml漏斗随时作漏斗试验，一般每4袋水泥（50kg/袋）做一次。水泥浆在使用过程中应频繁搅动，宜在30-40min内用完。具体步骤如下：

①、压浆采用活塞式灰浆泵压浆，压浆前先将压浆泵试开一次，运转正常并能达到所需压力时，才能正式压浆，压浆时灰浆泵泵压保持在0.5-0.7MPa。压浆前用压力水冲洗湿润孔道，并用空压机吹除孔内积水。从下至上进行压浆（比较集中和邻近的孔道，先连续压浆完成，以免串到邻近孔后水泥浆凝固，堵塞孔道）。

②、当梁另一端排出空气-水-稀浆至浓浆时用木塞塞住流浆，并提升压力至0.7MPa，持压2分钟，从压浆孔拔出喷嘴，并立即用木塞塞住。压浆中途发生故障，不能连续一次压满时，要立即用高压水冲洗干净，故障处理完成后再压浆。

③、构件中的锚具对其应进行封锚；在压浆后应先将其周围冲洗干净、凿毛，然后设置钢筋网并浇筑封锚混凝土。

3、预应力张拉施工质量控制

3.1、第一，绑扎钢筋时应将预应力孔道固定牢固，孔道符合设计要求。第二，锚具位置安装严格按设计要求，位置要精确。第三，浇筑锚垫板后细石混凝土时应振捣充分，保证粗细骨料均匀。避免张拉时将混凝土拉裂。第四，张拉时要严格按照张拉程序进行，严格控制张拉伸长量。第五、孔道灌浆应密实、饱满。

锚具是结构或构件的重要组成部分。它是保证预应力值和结构安全的关键。因此应尺寸准确，有足够的强度和刚度，受力后变形小，锚固可靠滑移不超过规定值，并能保证灌浆畅通。锚具的固定位置应准确，如果偏差太大张拉时容易将混凝土拉裂，混凝土浇筑时尤其要注意锚具后骨料的均匀性。3.2、预留孔道应注意的问题 ①、预留孔道的位置

钢筋绑扎及模板支立应符合设计要求，在施工时尤其要注意预应力钢筋预留孔道的位置必须符合设计要求。

②、施工时预留孔道的位置一般放置橡胶管，浇筑后再抽掉，抽管时间应根据水泥品种、水灰比、气温和养护方法等条件通过试验确定，一般抽管是以能顺利抽出和孔道不坍塌为宜，故抽管时间在混凝土初凝之后终凝之前进行。抽管顺序为先上后下，先曲后直。使用胶管预留孔道时应注意：1）胶管必须具有良好的密封装置，不允许在混凝土硬化过程中漏气或漏水，否则将影响成孔质量，因此在施工前对所用胶管必须作压力试验，检查有否漏气或漏水现象，密封装置是否完好。2）胶管的接头处理：用胶管预留孔道，长度较长，当需要接长胶管时，接头处必须密封。以防在振捣混凝土时胶管受振位移。3.3、后张法张拉工艺控制要点（1）预应力后张法前的准备工作：对预应力筋施加预应力之前，应对构件进行检验，外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时，构件混凝土强度应符合设计要求；设计无要求时，不应低于设计强度等级值的75%。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。钢筋穿束前，螺丝端杆的丝扣部分应用水泥袋纸等包缠2-3层，并用细铁丝扎牢；钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束前，将一端找齐平，顺序编号。对于较长束，应套上穿束器，由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具，上好的夹片应齐平，在张拉前并用钢管捣实。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，当设计末规定时，可采取分批、分段对称张拉。

（2）当预应力筋施加应力完成，卸载千斤顶后，应注意一下问题：

①、检查有无滑丝，若有滑丝，其数量不应超过总数量的1％，否则应对其进行更换后，重新张拉。

②、检查有无断丝，若有断丝，其数量不应超过总数量的1%，否则应其进行更换后，重新张拉。3.4、管道压浆及封锚质量控制

压力分散型锚索张拉工艺研究 第3篇

【关键词】张拉；压力分散型；锚索

1、前言

预应力锚索是当前锚索实际工程运用中的主要形式[1]-[2]。随着研究的进展，单孔复合锚固系統概念被提出，即将一个钻孔划分为几个单元，使得各个单元独立工作，从而分散了复合体的压力。大量的研究和工程实践表明[3]：压力分散型锚索拉力效果明显，可以达到普通拉力型锚索的2倍。虽然压力分散型锚索比传统拉力型锚索性能优越，但是由于传统的张拉工艺的缺陷，不能保证其有效预应力的施加，因而影响了压力分散型锚索的整体性能。随着预应力智能张力工艺的出现和推广[4]，预应力张拉质量得到了一定的保证。因而在压力分散型锚索中实现智能张拉具有显著的意义。

本文以智能张拉技术为背景，对智能张拉在锚索中的工艺进行了研究，对比分析了智能张拉的过程值和理论计算值的差异。进而为后续张拉工程提供技术背景和指导意义。

2、锚索施工工艺

2.1施工工序

具体的张拉过程如下：

锚索单元划分→理论和试验确定张拉工艺→施工准备→锚孔和锚筋制作→锚孔注浆→框架梁施工→锚索张拉锁定→锚孔封锚。

锚索有效预应力的施加是维持整个结构性能稳定的关键环节。在施工过程中，采用智能张拉设备进行智能张拉，来保证有效预应力的施加到位。

2.2张拉流程

以锚固段由3个单元共6束压力分散型锚索为例，预应力锚索基本张拉流程如下：

①准备好张拉设备、千斤顶，连接张拉设备电源，安装好千斤顶，连接好高压油管和数据线；

②整体加荷15%进行预张拉，持荷5min，卸荷回油；

③进行差异荷载补偿张拉：先单独张拉D1单元到△P1，再将D1、D2单元同时张拉至△P2；

④整体分级张拉：在补足差异荷载后，三个单元整体分5级（25%、50%、75%、100%和110%）张拉，在最后一级持荷10～20min后卸荷；

⑤卸荷、回顶：分级张拉并持荷完毕后进行卸荷、回顶。锚索锁定48小时内，若发现明显的预应力损失现象，必须及时进行补偿张拉。

张拉过程中为了准备控制张拉效果，采用张拉力值和锚索体伸长量2个量来控制，即所谓的“双控法”。以控制油表读数为准，伸长率为校核，保证实际伸长量与理论伸长偏差值在6%内，否则应查明原因并采取措施后方可进行张拉。

3、实例分析

3.1工程概述

海峡西岸经济区高速公路网的漳永高速（龙岩段）A9标段起讫里程为K119+400～K129+400，合同段部分路堑边坡设计采用框架梁进行防护，如图1所示。框架梁采用压力分散型预应力锚索进行锚固，每孔锚索由三单元共六（或四、八）束钢绞线组成，钢绞线采用直径15.24mm、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线。每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成。钢绞线通过特制的挤压簧（类似于夹片功能）和挤压套（类似于锚环功能）对称地锚固于钢质承载体上，其单根的连接强度大于200kN。坡面锚孔孔径φ150mm，锚具采用OVM15-4型，锚索总长度根据边坡级数位置不同而有几种设计长度，其对应设置位置详见具体的边坡锚索框架防护设计图，设计吨位分别为350kN（4束）、700kN（6束）、900kN（8束），锚索倾角15°，锚固段长度有8m、10m和12m不等，孔底沉碴段长0.2m。

3.2实例差异载荷计算

本合同段里程桩号ZK120+260.014的压力分散型预应力锚索框架类型，按锚索总长度不同共分为三种，即锚索总长16、18和20m；按锚索设计荷载不同分为两种，即350kN和700kN。锚索的锁定荷载均为设计荷载的110%。现根据计算公式，对三单元共六束压力分散型锚索分别列表计算四种锚索各单元的差异荷载及伸长量如表1所示。张拉过程中，张拉值严格按照计算设定。

表中其他计算参数：锚索锁定荷载为设计荷载的1.1倍；每单元钢绞线束n为2；单根钢绞线截面面积A=140mm2；钢绞线弹性模量E=195000 （Pa）。

3.3张拉设备、数据

湖南联智桥隧技术有限公司开发专用于边坡的智能张拉设备，分别可进行普通拉力型和压力分散型锚索的张拉，并在漳永高速（龙岩段）A9标桩号ZK120+260.014进行十多天的实地试验，张拉过程中采用的智能张拉设备如图2所示。

利用该智能张拉的特点采用合理的张拉工艺，进行边坡的压力分散锚索进行张拉，具体的图各分级阶段张拉趋势图如图3所示。

从图3可以看出，智能张拉设备设定的张拉阶段张拉力值和伸长量值与计算值吻合较好，实际伸长量与理论伸长偏差值在6%内，真正的实现了双控，保证了有效预应力的施加，提高了整个锚索预应力整体性能。通过合理的张拉工艺将智能技术运用到压力分散型锚索施工中，施工效果明显，保证了工程质量，对后续压力分散锚索的施工提供了一定的指导意义。

4、结束语

本文的主要结论如下：

（1）压力分散型锚索施工工艺技术以控制理论计算为基础，严格按照规定的程序和速度进行张拉，保证了锚索施工质量；

（2）预应力智能张拉技术展现了良好的张拉效果，配合合理的施工工艺，能够作为后期锚索张拉的典范。

参考文献

[1]尤春安，战玉宝.预应力锚索锚固段的应力分布规律及分析[J].岩石力学与工程学报，2005，24（6）：925-928.

[2]夏雄，周德培.预应力锚索地梁在边坡加固中的应用实例[J].岩土力学，2002，23（2）：242-245.

[3]姜新龙，李锦峰，王治德.压力分散型锚索试验分析[J].石家庄铁道学院学报，2003，16（B07）：91-93.

预应力桥面板后张法张拉计算书 第4篇

关键词：预应力,钢绞线,张拉,计算

1工程概况

坝下交通桥是西山水库的组成部分,横跨伊春河,大桥设计长度为160m,分8跨布置。公路桥设计荷载为公路-Ⅱ级。上部为跨径20m装配式预应力混凝土空心板,桥面采用连续结构,在两桥台处设置伸缩缝,下部采用钢筋混凝土双柱式墩、双肋埋置式台、钻孔桩基础。盖梁、接桩、人行道板、下部墩柱、肋板及基础均采用C25F200混凝土,预应力桥面板、铰缝、桥面铺装层等采用C40砼。空心板预应力钢筋采用φj15钢绞线(Ⅱ级松弛高强度7Φ5钢绞线,标准强度1570MPa)。

2后张法张拉工艺

后张法即把钢绞线穿入预制好的砼桥面板的预留孔道内,然后用张拉设备在钢绞线的两端按设计和规范要求进行张拉。张拉完成后压浆、封锚、养生。

2.1张拉前的准备

2.1.1张拉人员由两名有多年张拉经验的张拉工人组成。

2.1.2张拉设备使用两套千斤顶和油压表,并经过年检合格,标定数据如下:

根据标定数据和标定曲线计算出油压值和张拉应力函数关系。

8#号顶和6919067号表的关系函数:Y=27.27X+27.33

9#号顶和6916097号表的关系函数:Y=28.57X+42.86

X——为油压表读数

Y——为张拉应力。

根据设计给定张拉应力δcon=1125MPa=1111.43KN及张拉程序0→0.1δcon→0.2δcon→δcon计算出:

0.1δcon=111.14KN时6919067号表读数3.07 MPa,6916097号表读数2.39 MPa

0.2δcon=222.28 KN时6919067号表读数7.15 MPa,6916097号表读数6.28 MPa

1δcon=1111.43 KN时6919067号表读数39.8 MPa,6916097号表读数37.4 MPa

根据油表读数分级张拉。

2.1.3该桥设计使用极限张拉应力为1570Mpa的钢绞线,附有合格证,并经二次试验合格。

2.1.4施工方案已上报监理部批复。

2.1.5预应力砼强度达到90%以上开始张拉

2.1.6锚环安装与张拉应力方向垂直。

2.1.7计算钢绞线理论伸长值

△L=Pp L/Ap Ep

Pp——预应力筋的平均张拉力,直线筋取张拉端的张拉力,两端张拉的曲线筋,另计算。

L——预应力筋的长度(mm)

Ap——预应力筋的截面面积(mm2)

Ep——预应力筋的弹性模量(N/mm2)

直线张拉时一次计算出其伸长值和平均张拉力(如图1):

Pp直=1111.43*103(N)

L直=20.9*103(mm)

Ap=987.39(mm2)

Ep=1.947*105(N/mm2)

△L直=120.83(mm)

曲线张拉时共分五段(如图1)计算其伸长值和平均张拉力:

第一段和第五段:

Pp曲1=Pp曲5=1111.43*103(N)

L曲1=L曲5=1757(mm)

△L曲1=△L曲5=10.152(mm)

第二段和第四段:

Pp曲2=Pp曲4=P曲2(1-e-(kx曲2+μθ曲2))/(kx曲2+μθ曲2)

Pp曲2——预应力筋平均张拉力(N)

P曲2——预应力筋张拉端的张拉力(N)

X曲2——从张拉端至计算截面的孔道长度(m)

θ曲2——从张拉端到计算载面孔道部分切线夹角之和(rad)

K——孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数,经查表为0.0015

μ——预应力筋与孔道壁的磨擦系数,经查表为0.225

P曲2=P曲4=1111.43*103(N)

X曲2=X曲4=2.443(m)

θ曲2=θ曲4=140=0.24435(rad)

Pp曲2=Pp曲4=1079.56*103(N)

L曲2=L曲4=2443(mm)

△L曲2=△L曲4=13.719(mm)

第三段:

Pp曲3=1079.56-(1111.43-1079.56)=1047.69(KN)

L曲3=12612(mm)

△L曲3=68.732(mm)

△L曲=△L曲1+△L曲2+△L曲3+△L曲4+△L曲5

=10.152+13.719+68.732+13.719+10.152

=116.474(mm)

2.1.8预应力筋张拉的实际伸长值:

△L实=△L1+△L2

△L1——从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值

△L2——初应力以下的推算伸长值(mm),可采用相邻级的伸长值。

2.2张拉

2.2.1张拉时对每个孔道的七根钢绞线全部施工加预应力,每束采用两端同时张拉,按0→0.1δcon→0.2δcon→δcon程序分级张拉,张拉过程中随时记录钢绞线的实测伸长值和推算伸长值,算出实际伸长值,并与理论伸长值进行比较,看其是否在理论伸长值±6%以内,经实际测量和计算坝下桥所有钢束的实际伸长值都在规范要求内。

2.2.2.按规范每束钢绞线断丝或滑丝不超过一丝,每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%,坝下桥224束1568根没发生断丝和滑移现象。

2.2.3张拉完成并检验合格后,按规范用砂轮机切割掉端头多余钢绞线并留取30mm,

3孔道压浆,桥面板张拉完成后,都按规范及时进行了孔道压浆

3.1水泥

采用P.O42.5水泥拌制的水泥浆,水灰比在0.4~0.45之间,吸水率不超过3%,稠度控制在14~18s之间。

3.2孔道清理,压浆前把孔道清理干净。

3.3压浆,压浆使用活塞式压浆泵,压力控制在0.5~0.7MPa之间,压浆时当孔道另一端饱满和出浆,并达到与规定稠度相同的水泥浆为止,并保持0.5MPa压力2min。每一压浆班组留3组70.7*70.7*70.7立方体试件标养28天,检查其抗压强度,均达到了30MPa以上。

3.4封锚。压浆完成后对梁端砼凿毛浇筑封锚砼,当压浆强度达到30MPa后开始吊运。

参考文献

[1]JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范[M].北京:人民交通出版社.

锚杆张拉有哪些控制要点？ 第5篇

① 锚杆张拉前应进行原位试验，通过试验确定合理的张拉工艺，验证张拉指标，避免强行张拉，

② 张拉过程中应保持锚杆轴向受力，必要时应在托板和螺母之间设置球面垫圈，

③ 张拉力的大小须满足设计要求，张拉锚杆拧紧螺母的扭矩不应小于100N.M。

④ 托板安装后，应定期检查其紧固情况，如有松动，及时处理。

⑤ 对于间距较小的锚杆群，应注意相邻锚杆张拉时的相互影响。

张拉计算 第6篇

预应力混凝土箱梁桥的发展虽然起步较晚，但由于其具有线条流畅，造型美观、结构刚度大、动力特性好、行车舒适。施工技术成熟，不受通航影响、养护简易等突出优点。受到社会各界的普遍青睐。使用越来越广泛、发展很快。其中预应力张拉技术是箱梁施工中的一项重要工序，而预应力钢束伸长值的正确计算尤为重要。

1、应用工程概述

张家口市商务桥为两跨预应力混凝土单索面独塔斜拉桥，跨径布置为2x70.5米，桥长148.16m，桥梁全宽30m,主梁采用等梁高单箱三室大悬臂截面，外腹板斜置。箱梁顶板宽度为30.0米，底板宽度为20.5米，中心梁高2.8米。箱梁顶板厚0.28米，底板厚0.25米，中腹板厚0.35米，边腹板厚0.5米。混凝土设计标号为C50,预应力钢筋采用,公称直d=15.24mm，抗拉强度标准值为1860MPa,弹性模量Ey=1.95×105 MPa,公称直径Φ15.24mm,公称截面积140 mm2,全桥箱梁预应力体系分为纵向预应力体系和横向预应力体系,本文仅通过具有较大难度的纵向向预应力体系来说明问题。纵向预应力布置如下图:

2、预应力箱梁张拉工艺

2.1原材料及锚具技术要求

预应力钢绞线采用符合国标《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224-2003)标准的高强度低松弛（1000小时后应力松弛率不大于2.5%）的7股捻制钢绞线,公称直径d=15.24mm，抗拉强度标准值为1860MPa，张拉控制应力1395MPa。锚具为柳州海威姆OVM15-19、OVM15-16型锚具、钢绞线进场后应按有关标准和每60t或每一批次进行复核和质量检验;所有锚具应记录型号、批号、数量;复验合格的锚具,钢绞线使用前必须进行超预张拉检验。

2.2机具设备

(1)由于钢绞线张拉控制应力σk为1395 MPa,故最大一束共19根钢绞线的张拉应力为:

1860×0.75×19×140×10-3=3710.7KN；经上述计算可知应采用YDC4500的液压穿心式千斤顶

(2)测力仪表:油压表、弹簧测力计、荷载表、传感器、数字显示表;

(3)配套机具:电动灌浆机、高压油泵、手提砂轮切割机。

2.3预留孔道

(1)以金属波纹管成孔;

(2)波纹管接头处应用塑胶带密封,每根波纹管在跨中采用短铁皮管螺旋套接,并绑扎塑料胶布以防混凝土浆浸入;

(3)当混凝土强度达到5 MPa时,应灌水检验孔道是否阻塞,倘若阻塞,应及时采取通孔措施。

2.4钢绞线束

(1)钢绞线盘平放拆除扎线,将线头平拉出盘,用砂轮切割机按下料长度切断钢绞线；

(2)钢绞线下料长度按表1中的数据确定,同一束中各根钢丝下料长度的相对差值不能大于1/3000;

(3)钢绞线按编号成束绑扎,每隔1.5m用锌铁扎丝绑扎,扎丝头扣向束里；

(4)钢绞线束按规格编号堆放整齐；

(5)钢绞线应顺直无弯折,切口无松散,外观无裂纹、油污、无锈蚀,工作长度内无烧伤、无焊疤,成束顺直无扭曲,绑扎牢固。

2.5钢绞线张拉施工要求

(1)施加预应力前,对钢绞线与选配锚夹具、千斤顶、油表进行配套的校验,检验方法可用测力计或试验机,校验时千斤顶活塞的运行方向与实际预应力筋张拉工作状态要一致。

(2)钢绞线与锚具组装时,要使钢绞线与锚具均与孔道中心线重合;张拉时必须待空心板梁的混凝土强度达到90%以上,并得到监理工程师认可方可进行张拉,张拉设备在张拉之前必须由有资质的检测部门进行标定,如发生下列任何一种情况,张拉设备必须重新进行标定:

(1)张拉过程中预应力钢丝出现断丝现象时;

(2)千斤顶油压表漏油时;

(3)油压表指针不回零时;

(4)调换千斤顶油压表时。

(3)检验预应力张拉是否达到要求采用控制应力及伸长量双控的方法,其中关键是钢绞线理论伸长量的计算及实际伸长量的准确量测,现行桥规要求2者的偏差不得超过±6%,140多米钢绞线达到设计张拉力时对应的理论伸长量一般为930 mm左右,偏差控制在±6%以内,意味着实际伸长量与理论伸长量偏差不能超过56mm，而计算钢绞线理论伸长量的方法有多种,不同方法的理论计算结果的差值有3～5 mm,因此必须使用适合的理论计算方法,验算出跟实际最吻合的理论结果,才能使张拉在实际施工中得以顺利进行。

2.6预应力钢铰线理论伸长量计算

后张法预应力钢铰线理论伸长量的计算公式如下:

式中△L———预应力钢铰线理论伸长量(m);

P———预应力钢铰线张拉端的张拉力(N);

Ay———预应力钢铰线截面面积(mm2);

Eg———预应力钢铰线的弹性模量(N/mm2)。

平均张拉力计算公式:

式中P———平均张拉力(N);

K———孔道每m局部偏差对摩擦的影响系数;

U———预应力钢铰线孔道壁的摩擦系数;

L———从张拉端至计算截面孔道长度(m);

Q———从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)。

根据桥涵施工规范:U取值为0.20～0.25

K取值为0.0015

本工程采用:U=0.225 K=0.0015以T1-T10为例理论伸长量计算:

Eg=1.96×105MPa(此处取值根据进场钢绞线的实际实验结果而定)

根据以上钢绞线大样图，根据对称性计算一半，

由大样图知

斜线段：长度1.52m；角度为0弧度

圆弧线：长度0.99m；角度为0.1244弧度

直线段：长度67.8m；角度为0弧度

由以上计算得T1-T10钢束理论伸长量为=(0.011+0.007+0.447)×2=0.930m

同理计算得

D1-D12理论钢束伸长量为0.936m;

由上表得出,理论总伸长量为L=(51.0+16.7)×2=135.4 mm。

2.7实际伸长量量测方法

两端各在张拉到10%σcon的初始张拉力时记下钢绞线束相对基准点位置伸长量LA1、LB1,两端各在张拉到20%σcon的张拉力时记下钢绞线束相对基准点位置伸长量LA2、LB2；张拉到100σcon时记下钢绞线束相对基准点位置伸长量LA3、LB3，则实测伸长量为LA3+LA2-2 LA1+LB3+LB2-2 LB1(10%的初始张拉力目的是消除钢绞线的非弹性变形)。

2.8工程实测伸长量理论值偏差验证

通过对22束长度140多米的钢束伸长值进行统计，与理论值较为吻合，说明预应力张拉质量比较符合规范要求，同时也说明理论计算方法与实际伸长值计算比较吻合。

2.9张拉工作

(1)张拉顺序采用由中间向两边以及顶板与底板对称张拉。

(2）穿束时用橡胶皮包扎束端,以便穿束(张拉时混凝土强度应不低于设计强度的90%且应在龄期超过5 d后);

(3)将工作锚的锚环穿入钢绞线束,按钢绞线束的自然状态插入夹片,用小锤轻轻将夹片打入锚环内;

(4)工作锚装好后,将束尾端100mm处绑扎成束,以便安装千斤顶;

(5)千斤顶、油泵、工具锚等张拉设备及仪器的安装,安装时工具锚需对中准确;

(6)钢丝束微张拉:第一步先将钢丝束略微予以张拉,以消除钢丝松弛状态,并检查孔道轴线、锚具和千斤顶是否在一条直线上。并要注意钢丝束中每根钢丝受力均匀。

(7)钢丝束张拉按以下进行:0→初始张拉应力(10%σcon持荷5 min,测伸长量)→20%σcon持荷5 min,测伸长量)→σcon持荷2 min,测伸长量)→锚固。

3、结语

预应力张拉工作为预应力空心板施工的关键工序,上述钢铰线理论伸长量计算方法及张拉工艺经过在预应力箱梁施工中实际应用,理论与实际均相符,效果显著,对类似的箱梁预应力施工,可供参考。

摘要：本文主要介绍了预应力张拉技术、钢束伸长量计算方法及在实际工程中的应用情况。

关键词：张拉技术,钢束伸长值,计算,应用

参考文献

二次张拉低回缩钢绞线预应力张拉 第7篇

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62-2004) 条文说明中的第6.3.3条指出:“近年在新建的大跨径预应力箱型截面连续梁和连续钢构中出现不少有规律的斜裂缝, 这些桥都配有竖向预应力筋, 在设计中它们对克服主拉应力起到很大作用。计算分析表明, 如果这些竖向预应力钢筋不能充分发挥, 桥梁腹板的主拉应力就将超过规范规定的限值, 有可能出现斜裂缝。调查表明, 竖向预应力钢筋一般施工质量不理想, 甚至发现几乎失效的情况, 由它引起的混凝土竖向压应力很可能达不到计算值。”由此可知, 箱梁腹板内设置足够而稳定的竖向永存压应力是控制箱梁腹板裂缝的关键技术措施。

“二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力短索锚固体系”这一新技术解决了钢绞线短索张拉放张后预应力损失大、施工质量不理想的问题, 实现了竖向预应力损失小且可量化检测验收的目的, 能够有效防止预应力箱梁腹板斜裂缝的发生。

1 结构构造

某桥箱梁采用二次张拉钢绞线工艺, 竖向预应力钢束采用3Φs15.2钢绞线, fpk=1860Mpa, Ey=195000Mpa, 张拉控制应力为0.75fpk=585.9kN。

⑴“低回缩竖向锚固系统”张拉端“低回缩锚具”采用下列构造型式:

(1) 张拉端“低回缩锚具”, 由锚杯、夹片、支承螺母、垫板、螺旋筋等部分组成, 其结构如图1。

(2) 回缩锚具的锚杯圆柱内设置有夹片座套, 外周应为螺纹, 螺纹牙距宜为2~4mm, 支承螺母螺纹应与锚杯螺纹一致, 且为间隙配合。同时还应满足锚杯高度h1≥h2+28 (mm) 。

(3) 低回缩锚具的垫板材料为HT200铸铁, 支承锚杯的垫板平面应采用机械加工, 垫板平面设置压浆孔, 保证浆液的畅通, 孔口设置螺纹与压浆管道相连, 垫板内孔直径与波纹管外径相匹配。

⑵“低回缩竖向锚固系统”固定端“P型锚具系统”应采用如下构造型式:

(1) 固定端“P型锚具系统”, 由挤压套、弹簧、垫板、螺旋筋、压板、压板连接螺杆、进浆钢管、约束圈等部件组成, 其结构如图2;

(2) 固定端P锚“弹簧”采用三角弹簧, “挤压套”宜采用优质合金结构钢;

(3) 固定端P锚垫板宜采用Q235钢板, 厚度≥18mm。

2 施工流程和方法

2.1 基本流程

“二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力筋” (以下简称“低回缩竖向力筋”) 的张拉施工工序是:先张拉钢绞线力筋至设计的应力值σcon→持荷2分钟→放张→夹片锚固力筋。待锚固回缩后, 间隔2小时后, 第二次再将同一力筋的锚杯张拉至1.03σcon→锚杯的下端面应离开垫板5~13mm→持荷2分钟→向垫板侧旋扭支承螺母→消除锚杯下端面与垫板之间间隙→放张锚固力筋锚杯。实现消除第一次张拉施工因夹片回缩和锚口摩阻造成的预应力损失。

2.2 预应力筋的制作、安装

⑴预应力筋的下料长度应通过计算确定, 计算时应考虑结构的孔道长度、固定端长度、锚具厚度、一次张拉千斤顶长度和外露长度等因素。

⑵预应力钢筋的切断采用砂轮锯, 不得采用电弧切割。

2.3 预应力筋管道安装

⑴将钢绞线、P锚组装件穿入固定端垫板, 用压板和螺杆将P锚固定在固定端垫板上, 同时, 按图将“P锚系统”的“进浆钢管”固定在钢绞线上。

⑵将钢绞线力筋编束和捆扎成束。弹簧竖向预应力筋的孔道波纹管严格按设计坐标布置, 且每间距0.8~1.5m设置一个固定支承点, 将波纹管定位在非预应力筋上, 以确保浇捣混凝土时孔道位置的正确性。

⑶用钢筋搭桥, 将固定端的垫板按设计坐标进行支承并固定定位, 安装固定端螺旋筋。将进浆连接塑料管的一端与固定端“P锚系统”的“进浆钢管”连接, 并扎紧接口, 另一端则引出混凝土外, 并用胶带纸封住管口, 将塑料进浆连接管固定在非预应力筋上, 塑料进浆连接管不允许有压扁、急转弯折堵内孔的现象。

⑷用水泥砂浆封堵固定端波纹管口。

⑸安装张拉端垫板, 安装张拉端槽口穴模, 并应保证垫板中心线与桥梁平面基本垂直。

⑹用胶带纸封包张拉端垫板与波纹管连接处, 防止水泥砂浆从此接口处渗入管道内。

2.4 施加预应力

待混凝土浇筑完成其强度达到设计张拉值后, 开始第一次张拉钢绞线, 预应力筋采用应力控制方法张拉, 以伸长值进行校核, 第一次张拉的实际伸长值与理论伸长值之差应控制在±6%以内, 第二次张拉实际伸长与理论计算伸长值之差应控制在±10%内;否则, 应暂停张拉, 待查明原因和采取措施以后, 方可继续张拉。为确保永存预应力的稳定性, 第二次张拉放张后实测伸长值与理论伸长值之间误差应控制在+10%~-15%内, 否则应重新张拉, 使之达到要求。

第一次张拉理论伸长值△LI (mm) 按下式计算:

第二次张拉初应力宜采用现场试验测试平均值的方法确定, 即:第一次张拉放张后, 按第二次张拉工艺, 将力筋张拉至力筋锚杯下端面离开垫板平面之时的张拉应力值为初应力值。

预应力筋的锚固, 应在张拉控制应力处于稳定状态下进行, 锚固阶段张拉端的内缩量应符合下列规定。

⑴第一次张拉锚固回缩量≤6mm;

⑵第二次张拉锚固回缩量≤1mm。

2.4 孔道压浆封锚

⑴竖向预应力筋孔道压浆宜由孔道的下端压入, 从上端排气, 压浆孔道系统畅通。进浆管道与压浆机管道的连接应牢靠, 能确保在0.2~1.5Mpa之间压浆工作时连接件不滑脱、破坏。进浆管道应设置止回阀门或开关。排气口应设置具有首先能排气、排水后封堵关闭和稳压功能的连接附件。

⑵浆前应将张拉端的锚具用水泥砂浆封堵, 不允许水泥浆从张拉端的锚具夹片、支承螺母与螺纹之间的间隙处泄漏。

⑶压浆压力为0.3~1.2Mpa, 稳压时间不得少于2min。稳压后应先关闭进浆管道止回阀门, 才能允许拆卸压浆机管道。孔道内水泥浆初凝30分钟后拆卸进浆管道的止回阀门和附件。孔道压浆后, 切除锚具外露多余的钢绞线, 切割工具使用砂轮锯, 切割过程中须先用水冷却锚具。切割后预应力钢绞线外露长度不应小于30mm。

⑷在预应力施加完毕后, 埋封于梁体内的锚具周围应设置构造钢筋使之与梁体连接, 超长多余钢绞线的切除应采用砂轮锯或其它机械方法来完成。采用浇注混凝土的方式进行封锚。

3 结束语

在预应力混凝土的施工过程中, 严格执行相应的相关的操作规则, 并按照验收标准对P锚、钢绞线连接安装施工验收;对钢绞线力筋、锚具、管道和进浆管道安装施工验收;对力筋张拉施工验收;第二次张拉前验收;压浆封端前验收。这样充分保证二次竖向预应力的有效应力, 达到设计要求。

摘要：本文主要介绍混凝土箱梁的二次张拉钢绞线工艺, 结合某地区某桥梁施工实践对于其关键技术进行详细说明。

张拉计算 第8篇

1 数控张拉技术的基本概念

预应力数控张拉技术指的是在张拉设备中对数字化技术进行应用, 将数据在系统内部可编程控制器、数字化张拉设备之间进行有效的交换, 从而对预应力张拉直接进行, 以实现自动化、数字化的施工工艺和施工过程。在机电一体化、结构工程当中, 数控张拉技术具有十分重要的意义和作用, 在土木工程建造等相关的领域当中, 都得到了十分良好的应用。在信息化施工、数字化张拉技术之间, 存在着一定的相似性, 同时也具有一些不同之处。例如, 在信息化施工当中, 主要是在施工的指导和改进当中, 对各种施工反馈信息进行应用。在数字化施工当中, 对于预应力张拉的控制, 则是应用了数字化张拉设备, 对相应的施工工艺进行直接的实现[1]。

2 预应力张拉数据远程管理平台的开发与应用

2.1 平台界面

在预应力张拉数据远程管理平台的开发与应用当中, 采用天蓝色调的主界面, 从而使得页面更加清晰, 方便用户的使用和操作。在防止操作按钮的时候, 进行结合页面背景, 选择了清楚、明显的位置。在页面层次设置方面, 并没有设置太多, 限定在了三级以下的标准。在界面布局当中, 遵循了键鼠对应、合理化、一致性、直观性等基本原则, 在选择和搭配平台界面色彩的时候, 也基于舒适性、协调性、美观性等原则进行设计, 从而为用户的应用提供了较大的便利。

2.2 平台架构

在平台架构设计中, 可主要包括了数据库、中间业务层、前端服务层等部分, 对于平台的扩展性、安全性、可维护性都有着重要的意义。前端服务层采用了Web Service服务调用方式, 能够实现自动上传功能, 不需要进行二次开发。中间业务层利用了微软C++语言, 对逻辑架构、系统管理等加以实现, 能够使平台的可扩展性、可维护性得到极大的提升。数据库利用了Power Designer, 能够对数据进行良好的分析和处理。

2.3 平台控件

在平台空间方面, 主要包括顶部菜单栏、附件管理控件、在线预览文件等功能[2]。在各个母版页当中, 对菜单栏进行添加, 包含用户名称和类别的提示、总体入口页面返回、用户密码修改、系统帮助文档调用、重新登录、安全退出等。附件管理空间主要是集中管理平台中的各种附件, 包含下载、预览、上传、属性信息设置等, 对各种格式的文档进行预览。在线预览中, 对于支持的文件格式, 以弹窗的方式进行预览, 对于不支持的文件, 可进行相应的格式转化。

2.4 平台性能

在平台性能方面, 具有可靠性、安全性、容量和吞吐量等要求, 在支持多人同时在线的基础上, 确保不能出现系统数据错误。应对用户信息进行加密传递, 用户登录平台时, 必须经过身份认证才能够登录使用。平台设置了一个默认登录密码, 用户登录之后需要对密码进行修改才能使用平台功能。对表单、URL的注入进行防止。在利用开放接口进行参数传递时, 应当进行安全验证或加密处理。平台支持同时在线的用户数量不能低于50人, 最大单表记录数应超过10000条。

2.5 平台数据库

在平台数据库中, 采用了sql server 2008 r2作为数据库服务器, 在数据库中, 主要包含了是设计单位、质检单位、施工单位、监理单位、建设单位、标段管理元、线路管理员、系统管理员等实体。在预应力张拉数据远程管理平台数据库的开发和应用当中, 应当严格的遵循数据库设计原则, 并且对相应的机制进行划分。在业务库中, 对各种业务数据进行存储, 并且在备份数据库中进行相应的备份[3]。

2.6 平台出错设计

在平台运行的过程中, 可能发生一些错误, 其中网络传输超时等引发的问题是硬错误, 输入操作不合理引发的问题是软错误。在平台出错的时候, 应当对出错的原因进行详细的给出, 并提示用户应当如何操作。如果平台发生运行错误, 系统会及时发出警告和出错信息, 针对出错问题进行描述和解释, 为用户提出如何进行修正和更改的建议。

2.7 平台可扩展性

在平台的设计和应用当中, 应当对可扩展性进行充分的考虑, 因而在进行技术选择的过程中, 应当进行灵活的配置, 提高平台的可配性, 在不同的情况下, 都能够对用户需求加以满足。对于当前和未来可能出现的业务扩展, 应当进行充分的考虑。同时平台的软硬件也应当根据数据量的增加进行相应的扩展。另外, 平台的开放性也应当较为良好, 根据相关的技术标准, 对开放标准接口加以支持, 从而形成统一、完整的平台系统结构, 发挥出其良好的可维护性、可扩充性和可扩展性[4]。

2.8 平台权限分配

在平台权限分配中, 主要包含施工单位、监理单位、设计单位、建设单位、质检单位、管理员等不同权限。管理员权限主要包括标段、线路、系统等级别, 其中系统管理员的权限最高, 能够对权限进行重新的定义和划分, 将各种权限赋予不同客户。质检单位能够监督项目质量, 能够分析和汇总张拉数据。设计单位、建设单位的权限与质检单位较为类似。施工单位能够在所属标段中, 对上传、分析、汇总相应的张拉数据。

2.9 平台模块功能

在预应力张拉数据远程管理平台中, 包含很多功能模块, 其中, 用户登录模块在用户输入正确的帐号密码之后, 登录进入首页界面。首页显示模块对在线地图进行实时显示, 并对工程信息、张拉信息、数据上传信息、报警信息都能够进行显示[5]。管理员进行基础数据的建立, 然后将其保存在平台中, 主要包含梁板管理、桥梁管理、标段管理、线路查看、单位管理等。平台还具有张拉数据的导出、查询、分析、整理等功能。

3 结论

在当前的社会当中, 随着社会生产力的不断发展, 建筑工程领域也得到了极大的进步。其中, 预应力张拉数据的管理十分重要, 对于工程建设有着极其重要的影响。因此, 为了提高预应力张拉数据的管理效果和管理质量, 应当积极对数控张拉技术进行应用, 并以此为基础开发和应用预应力张拉数据远程管理平台, 从而取得更为良好的效果。

参考文献

[1]杨润锋, 方华, 刘文烽.基于Android平台的新型预应力智能张拉监控系统研究[J].广西科技大学学报, 2015 (04) :75-79.

[2]覃阳, 朱忠义, 陈金科, 等.国家体育馆双向张弦空间网格结构设计[J].预应力技术, 2011 (02) :6-19.

[3]胡晓晖.公路桥梁预应力智能张拉技术应用研究[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2015 (07) :285-287.

[4]辛崇升, 卢忠梅, 赵毅.预应力数控智能张拉施工技术在桥梁施工中的应用[J].科技展望, 2015 (23) :16-17.

张拉膜建筑设计初探 第9篇

1. 张拉膜结构的发展历程概述

张拉膜建筑是一种代表当今建筑技术和材料科学发展水平的新型结构形式。虽然现代张拉膜结构诞生不久，但人类利用薄膜作为建筑材料的历史却已经很久远了，最早可以追溯到远古时代世界各地的帐篷结构。这些薄膜结构具有了现代张拉膜结构的雏形，但是受到当时结构和材料技术条件的限制，这种结构在结构强度、刚度，空间维护等方面还远远不能达到永久建筑的要求。

最早的现代张拉膜结构是由索膜结构先驱奥托(Otto)于1955年设计建造的，这是一些德国联邦公园内的临时性空间覆盖设施，跨度在25米左右，由棉布纤维制成的膜材建成。在张拉膜结构发展初期，由于膜材在的强度、耐久性等方面的性能还比较差，张拉膜结构的跨度比较小主要使用在一些临时建筑上。此后随着材料、应用技术基础、计算机技术、施工技术等方面的发展，张拉膜结构设计建造的一系列技术问题得到了解决和完善，张拉膜结构被建筑师接受并蓬勃发展起来。

2. 张拉膜的建筑优势

虽然张拉膜结构相对于其他结构形式来说初期造价较贵，对施工技术要求高，寿命相对较短，但是它有其自身的一些建筑优势。

张拉膜结构施工迅速，结构构件可以在工厂加工制作，然后在现场装配安装，安装过程不需要架设脚手架，降低的建设费用提高了安全性。张拉膜结构建成以后有很好的耐久性，和自洁性，很少甚至不需要进行使用维护。

薄膜材料质量很轻，每平方米大概700～1700克。轻质的结构材料大大减少了结构自重和材料运输的成本。轻质的结构和较大的结构变形能力还使张拉膜结构能够吸收震动，减轻地震对建筑的破坏作用，十分适合地震多发地区。

薄膜材料具有一定的透光性能，常用膜材能透过大概4%～16%的光线。在白天建筑内部不需要人工照明，减少了建筑的能量消耗。在夜晚室内的灯光从膜面透出来，勾勒出张拉膜结构雕塑般的形体，成为夜晚的一道风景。

薄膜材料具有很高的反射率，大量的阳光热辐射能被膜材反射回去，张拉膜结构极小的结构体量使其不会吸收大量的热量，减少了建筑的空调负担，十分适合炎热地区的气候。通过设置双层薄膜或多层薄膜结构，增加透明保温层能使张拉膜结构保持透光性的同时能大大提高结构的隔热系数，使其适应严寒的气候。

张拉膜最大最吸引人的优势就是它那优美典雅的有机造型，总能抓住参观者的目光，赋予建筑鲜明的视觉特点，改变了公众传统的建筑印象和建筑审美，丰富了建筑师的创作手法。

二、张拉膜的结构概念

1. 结构组成

张拉膜结构是一种新型的结构形式，它和以刚性材料为主要结构材料，受弯为主要受力方式的传统结构不同，它是以柔性的薄膜作为结构材料，通过支承张拉系统对薄膜施加预应力使其形成稳定的负曲面造型，获得结构刚度，能够覆盖大跨度空间的一种空间结构体系。如后附图1是张拉膜结构的两种最基本的结构形式马鞍形结构单元和锥形结构单元的示意图。它们都是由支承张拉系统和膜面组成。支承张拉系统包括桅杆、拉索、锚点、边索、脊索等，它们是对薄膜施加预应力的结构构件，并且是张拉膜结构重要的造型要素。在张拉膜结构中薄膜既承受建筑荷载是结构的一部分，同时又是建筑的维护结构。

2. 膜面的几何要求

张拉膜结构和其他传统结构形式最大的区别在于它所使用的结构材料。传统的建筑结构采用的都是刚性材料，结构可以直接从材料中获得刚度。而张拉膜结构使用的结构材料是薄膜，它是一种柔性材料，只能受拉不能受压，它必须满足一定拓扑关系的几何造型，通过施加预应力来获得结构刚度，从而使结构具有承载能力。

张拉膜结构需要满足的几何要求就是形成负高斯曲面。负高斯曲面上每个点的的两个主曲率半径分别位于曲面的两侧，如膜结构中的鞍面和锥形面，这类曲面也称为互反曲面(anticlastic surface)。

那么为什么张拉膜结构的曲面形式必须是负高斯曲面呢?假设空间有一个点要通过索来维持该点的平衡，由于索是柔性的不能受压，所以该点至少需要连接4根索，而且其中两根索需要向上弯，以承受节点受到的向下的力;另两根索向下弯，以承受节点受到的向上的力。如此类推要使一个柔性面上每个点都要保持平衡，那么这个面必然是的负高斯曲面。(后附图2)当曲面曲率较小时为了保持膜面的平衡必然需要较大的预应力，曲率较大时可以减少膜面所需的预应力，因此张拉膜结构设计中一般都要尽量避免出现扁平区域，这会造成膜面应力分布不均，难以保持结构的稳定。负高斯曲面是维持张拉膜结构稳定的基本几何要素，在此基础上对曲面施加预应力使其产生足够的刚度，满足建筑结构的要求。张拉膜结构的曲面造型与结构受力是紧密联系在一起的，是膜面内部受力情况的直接表现。

充分了解张拉膜结构的工作原理和机制对于建筑师进行张拉膜结构设计有十分重要的意义，可以帮助建筑师在进行造型设计时进行初步判断分析，避免设计出一些不合理的膜面造型甚至是根本不可能实现的形式。

三、关于张拉膜结构设计的论述

1. 张拉膜结构空间设计的特殊性

张拉膜结构是一种以柔性薄膜材料作为主要结构材料，受拉为主要受力方式的结构形式和传统的结构形式有很大区别。结构特殊性决定决定了它内部空间设计的特殊性。

2. 张拉膜结构的空间特点

(1)结构形式与建筑空间的高度一致性

结构与建筑空间的高度一致性是张拉膜结构最大的空间特点，它的其他空间特点都是由此而来。建筑的结构为内部空间提供了一个基本骨架。在传统结构形式的建筑中常常会对结构形成的原始空间进行进一步塑造和修饰，例如通过使用吊顶，掩盖一些较粗糙丑陋的结构构件，重新限定空间大小和形状，改变原有空间界面的肌理、质感和色彩，形成建筑师所需要的室内空间效果，这些建筑的结构和内部空间是不完全一致的有时甚至是相背离的。

在张拉膜建筑中，结构形式和内部空间是高度一致的，结构本身就是内部空间的围合界面，它的形状、质感和色彩等决定了空间围合界面的形状、质感和色彩。在张拉膜建筑空间设计中，建筑师必须改变通常的先建筑后结构的空间设计方法，在进行空间设计构思时就要充分考虑结构的实现问题，把结构当作空间设计的手段和语言。

(2)透明的负双曲面空间

通常的建筑空间都是由直线元素构成的，即使是曲面的也都是各种正高斯曲面和零高斯曲面，例如圆柱面，半球面等，而张拉膜建筑的内部空间是一种负高斯曲面构成的空间。张拉膜建筑的内部空间更加自由流畅，空间之间的过渡平滑柔和，室内外的空间互相交融在一起。薄膜材料具有透明性，当我们站在张拉膜结构覆盖的空间里向上仰望，明亮的屋顶波浪般起伏，显得那么的轻巧和优美;阳光透过屋顶洒满室内，让人觉得室内和外面的天空发生了联系，屋顶宛若是漂浮在建筑上空的一朵云彩。张膜建筑的空间效果改变了人们对建筑空间的传统印象，对建筑产生了新的认识。

(3)新的空间限定元素

在张拉膜建筑中的结构本身就是内部空间的围合界面，张拉膜结构的各种结构构件：索、桅杆、膜面等就构成了空间的限定和表现元素。膜面是面元素，桅杆、拉索和膜面拼缝等是线元素而各种结构节点则形成了点元素。在这种情况下，结构构件不是简单的完成结构功能就可以了，还必须进行艺术化的处理承担起空间表现的任务。结构构件的艺术化处理包括对构件造型的美化，例如桅杆进行收分处理，设计膜面拼缝的图案，结构节点的造型设计等。此外更为重要的是，在张拉膜建筑中结构构件之间的视觉逻辑关系会影响到建筑的空间表达，就如同肋骨拱之间的视觉关系对于歌特教堂内部空间表达的作用一样。因此要处理好构件与构件之间的关系形成清晰的结构逻辑和有序的视觉层次。

3. 张拉膜结构与建筑空间要求的契合

(1)张拉膜的结构空间形态

张拉膜结构的基本形态有鞍面、锥面、拱承面、波形面等。这些基本形态除了上述的张拉膜结构共同的空间特点之外还有着不同的空间形态特点。鞍形面张拉膜结构的高点和低点都在膜面周边，空间形态流畅开放，中央区域高度适中，空间利用率较高。锥形面高点在膜面中间，低点在周围，空间形态比较内聚。由于膜面中部升起较高，且空间越向上越狭小，相对来说其内部空间不容易被充分利用。拱承张拉膜膜面中央拱承部分较高，然后向两边逐渐降低，当多个拱承膜面组合在一起时所形成的内部空间比较容易被充分的利用。波形面张拉膜脊谷索交替排列，内部空间也高低起伏，一般来说脊索和谷索间隔距离不会太大，波形部分空间很难被利用。

从上述的分析中我们发现，虽然张拉膜结构的结构厚度是所有结构形式中最小的，只有薄薄的一层膜的厚度，但是整个膜面结构的高度却比一般的结构来的大(这里的膜面结构高度指的是膜面结构的最低点至最高点的长度)。这是由于张拉膜结构的膜面曲率越大，获得同样刚度所需要的预应力越小，结构越稳定。为了减少膜面内部应力，增加结构的稳定性，张拉膜结构必须保持合适的膜面曲率。锥形张拉膜单元顶高度与平面跨度之比一般大于1:5，小于1:1，鞍形面要求中央平坦区域的曲面曲率大于3%。

过大的结构高度会造成空间和材料的浪费，建筑供热制冷空调通风的过重荷载，建筑维护费用的上升。因此张拉膜建筑的结构设计要特别关注如何使结构的形态与建筑的空间要求相契合。建筑的空间除了满足使用功能对内部空间提出的要求外还要满足人们对建筑空间提出的精神需求，如空间气氛、意境、心理舒适度和其他美学要求。张拉膜结构所覆盖的空间与建筑物的使用空间和美学空间越接近，空间的使用效率越高，维护费用越低，这是降低建筑物全寿命周期费用，取得最大效益的重要途径。

张拉膜结构可以通过以下方式达到结构形态与建筑空间要求的契合。

(2)充分利用结构空间

张拉膜结构的结构高度虽然比较大但只要我们合理的安排平面功能和结构剖面之间的关系，结构所占据的空间是可以被充分利用的。常用的办法是把建筑中需要较高空间的功能安排在膜结构的高点区域，而把只需要低矮空间的功能放在低点区域。张拉膜结构是空间的连续曲面，当建筑不同区域有不同的高度要求时它比通常的结构形式具有更大的灵活性和适应性。

德国慕尼黑奥林匹克游泳馆通过飞杆内部支承和桅杆外部悬挂在中央比赛区域设置了两个高点结构。位于跳水池上方的高点稍高而位于游泳池上空的高点略低，整个屋面从两个高点向四周逐渐降低。建筑的结构形态与建筑的空间要求达到了吻合。(后附图3)

意大利M&G研究试验室这座建筑采用连续拱承膜面作为建筑的外皮结构，把办公、实验室、车间、测试设备等功能包裹在其中。建筑内部各个功能单元，顺应拱形膜结构形态布置，在空间较高处安排较为高大的实验设备而较低处则作为休闲活动区域，充分利用了结构所覆盖的内部空间，提高了空间的使用效率。(后附图4)

(3)增加膜面内部支撑减少结构高度

有的建筑内部空间高度比较均匀，这就要求更加平缓的膜面形式，膜面的起伏不能太大，以减少空间的浪费。由于张拉膜结构的稳定性要求，曲面形式越平缓，结构的跨度也会越小。以损失整个结构的跨度来获得平缓的曲面形式显然不是一个可取的办法，那么该如何协调两者的矛盾呢?解决的方法是在原有膜面的内部增加支撑，使一个完整单一形式的膜面被分成若干部分的组合，这样就减少了每个区域的跨度，整个膜面就可以设计的更加平缓了。为了继续保持原有的无柱大空间，我们可以使用外部支承结构或者内部飞柱来提供膜面的内部支撑。

1972年建成的德国雷根斯堡某游泳池由奥托设计。该游泳池主要用于休闲娱乐，只有少量的看台也没有跳水池，因此建筑的内部空间要求比较具有亲和力，高度不宜过高。奥托使用多高点的张拉膜结构作为游泳池的屋顶结构，18个高点通过钢索悬挂在外部的桅杆上。膜面内部多点高点支撑使整个膜面呈现出比较平缓的形态，满足了建筑的空间要求。(后附图5)此后奥托又在德国慕尼黑奥林匹克游泳馆临时看台屋顶的设计中采用了相似的结构。(后附图6)

(4)在膜面内部设置低点结构

膜面内部的支承点通常都是作为张拉膜的高点结构，如锥形和拱承式张拉膜。如果把它们膜面内部的高点颠倒过来作为低点，这样形成的膜曲面是向建筑内部凹进的，能大大压缩它所覆盖空间的大小，提高空间效率。

美国佛罗里达州某度假设施需要建造一个膜结构屋顶来覆盖它的内庭院。膜结构屋顶由霍斯特·伯杰设计。由于膜结构屋顶的跨度较大，如果采用常规的中央高点的锥形张拉膜结构，过大的结构高度会造成空间的巨大浪费，而且支撑高点所需要的结构也会增加许多建造费用。霍斯特伯格设计了两个巨大的倒锥形张拉膜结构作为屋顶结构。内凹的曲面使庭院空间控制在一个较为合适的大小，增加了空间使用效率。倒锥形的膜面周边固定在庭院周围建筑的屋顶上，低点由互相交叉的钢索直接锚固在庭院中间的地面上，省去了不必要的高点支撑构件，较少了造价。低点被设计成一个罩有透明有机玻璃的天窗，在雨天时，雨水从球罩与膜面之间的空隙流入室内，形成一处瀑布景观，为庭院增添了趣味。(后附图7)

奥托在蒙特利尔博览会德国馆的设计中也在膜面内部设置了类似的低点结构。这些低点有效的起到了调整结构形态控制结构高度的作用。这些低点结构还使屋顶膜面自然的延伸到地面，建筑空间变得更加有机生动，对于表现膜结构特点，营造空间气氛起到了很好的作用。(后附图8)

4. 拼逢在张拉膜结构空间表现中的作用

物体表面的图案和线条对于物体的识别有很大的影响。这些作用其实早就被建筑师发现并在建筑设计中加以利用。在歌特建筑中肋骨拱形成的韵律和图案是表现空间的主要工具，相互交错重复出现的肋骨拱突出了建筑空间高耸挺拔的效果，烘托出神秘、崇高、奔腾向上的宗教气氛。砖结构建筑中砖缝形成的图案和肌理;摩天楼玻璃幕墙的划分也都是建筑师设计建筑表面的线条元素表现建筑的手段。

张拉膜结构的膜面是由膜材经过剪裁后拼接起来的，在拼缝的地方材料相对密实，透明度比较小，在光线下就会形成暗色的线条。

张拉膜结构中的拼缝在结构上是无法避免的，但是它也为我们增强膜结构可识别性，形成合适的尺度比例，营造特殊的装饰效果提供了条件。

(1)可识别性

线条可以强化曲面的造型，类锥形的膜面为了强调膜面的造型一般采用由高点向四周放射的拼缝。巴黎德方斯拱门的膜结构屋顶就是类锥形单元的组合。每个膜结构单元采用放射形的拼缝，使原本曲率较小的膜面造型变得清晰。放射性的图案使重复排列的膜结构单元变得十分生动，增加了许多耐看的细节(后附图9)。M&G实验室的膜结构屋顶在钢拱架方向上曲率较大而与拱架垂直的方向上曲率较小。垂直于拱架布置的拼缝突出了膜面的起伏变化，增强了可识别性。(后附图10)

(2)比例尺度

膜面上的线条图案能使人获得正确的尺度感觉。美国想象公司的总部改造工程中采用了大面积起伏不大的张拉膜结构屋顶。屋顶平面接近于矩形，10个飞杆支撑的高点使膜面有轻微的起伏变化。膜面采用均匀大小的长方形拼缝，每个高点都支撑在拼缝交点处。长方形的拼缝图案使屋顶获得了尺度感，突出了高点布置的内在秩序和规律(后附图11)。巴黎的某城市改造工程中膜面拼缝没有进行恰当的设计，拼缝间隔大小不一，使人难以获得正确的尺度感，显得比较凌乱且缺少秩序(后附图12)。

(3)突出节点

膜面的某些部位比如高点，低点，边缘张拉构件等是膜面应力汇聚转移的关键部位，这些部位自然的就会成为视觉的关注点，草率失当的节点处理会影响到整个结构的表现效果。对这些节点区域的强调除了通过构件造型的精心设计之外还可以通过节点部分膜面的拼缝图案和透明度变化来表现。

2002年韩日世界杯足球赛在韩国仁川市所建造的门鹤体育场的屋顶是由桅杆支撑的规则悬挂式张拉膜屋顶，膜面在高点处使用星形的曲面切割和拼接实现了受力传递，解决了张拉膜带在高点处变窄的问题。双层膜面使星形的拼缝图案十分的清晰醒目，很好的起到了烘托高点结构的作用。(后附图13)

在1998年建造的马兰西亚吉隆坡的国际游泳馆中，膜面主体采用平行拼缝，在每个悬挂点处拼缝进行了特别设计，呈花蕾状。花蕾形拼缝是由放射形拼缝和周边的双层聚酯条围边组成，使其具有比周边平行膜带更大的结构强度。在平行膜带的衬托下悬挂点处的拼缝图案强化了结构的构造特点和重要的结构意义，并为整个内部空间增添了几分诗情画意。(后附图14)

(4)装饰性

在前面提到的例子中，张拉膜结构的拼缝在强调曲面造型，形成尺度感秩序感的同时都不同程度的起到了装饰膜面的效果。通过精心设计拼缝图案和膜面不同区域的透明度，能产生精巧的装饰图案。

张拉膜结构的造型常会让人联想到自然界中的蜘蛛网，位于美国底特律河畔的Chene公园剧场的膜结构屋顶通过对拼缝方式的巧妙设计强化了这种相似性。剧场的覆盖结构是有三个弧形带状高点张拉膜结构。张拉膜的拼缝设计模仿蜘蛛网的形式，放射形的拼缝和折线形的等高线拼缝组合在一起，好像真是一张蜘蛛网覆盖在剧场上空，产生了很强烈的形式感和象征意义。(后附图15)

在麦加先知清真寺庭院内的伞形遮阳结构是由德国建筑师Bodo Rash设计。在这些膜结构遮阳蓬上，膜面的拼缝被设计成为典雅的具有伊斯兰装饰风格的图案。拼缝呈放射形分布，从上往下拼缝线逐渐互相交错使图案变得更加生动。在靠近中心柱的附近，膜面张力汇聚在这里，需要额外的材料来增强膜面的强度。双层膜面加强膜面的强度，使膜面产生了不同的透明度增强的装饰效果。同样膜面上部连接点的加强构件不仅仅是结构元素也是装饰元素。在这个例子中张拉膜结构的拼缝起到了结构和装饰的双重作用。(后附图16)在德国Wasseralfingen的文艺复兴时期的城堡庭院内也有类似功能和结构的伞形活动天蓬。在这里膜面拼缝没有被设计成传统花纹而是抽象的叶脉形状，和膜结构轮廓形状十分协调，整个结构好像真是一片打开的树叶，给传统风格的庭院注入了新的气息(后附图17)。东京Kaetsu大学体育馆膜结构屋顶的膜面拼缝图案是十分简单的长条形，但设计者通过拼缝横竖方向的交错布置，改变了膜结构屋顶单调的局面也取得了很好的装饰效果(后附图18)。

四、结论

膜结构是一种充满发展潜力的空间结构形式，随着技术的进步，设计手法的丰富完善，人们观念的改变，膜结构将会成为21世纪最具活力的空间结构形式之一。但是目前膜结构还是一种年轻的结构形式，未来发展研究的道路还很长，尚有许多问题没有解决。材料和技术的发展仍然是影响膜结构发展的重要因素。

拱板高位张拉台座改良与应用 第10篇

某省级粮食储备库工程粮仓工程新建仓容规模为7. 48万吨, 总建筑面积21187 平方米。其中, 10 栋平房仓为砖混排架结构, 设计采用先张法预应力混凝土拱板屋盖, 跨度24米及21 米两种, 长度为60m , 拱板下弦高度8. 5m, 分为两个廒间, 中间用山墙分隔。

预应力砼拱板屋盖是集承重、防水、隔热、顶棚等多种功能, 板架合一的屋盖体系。它由上、下弦薄壳板、肋梁、内隔板及斜拉筋等组成。拱板上弦为二次抛物线, 上下弦肋梁高180mm, 肋宽90mm, 板厚45mm, 最大矢高2. 4 m, 单榀宽1. 18m; 上、下弦由隔板连接成整体。

2 施工方案选择

传统的先张法预应力混凝土拱板制作安装通常采用在地面制作张拉台座进行预制, 再行吊装, 这需要有大量的预制场地, 施工现场往往无法满足。另一方面, 由于粮库防水要求高, 四周墙体严禁留设洞眼, 拱板吊装时, 四周墙体己砌筑完, 其方案不同于一般排架结构厂房的吊装, 它只能在粮库的侧面进行, 这给吊装带来很大困难; 同时, 平房粮仓拱板屋盖属薄壳混凝土结构, 每榀拱板重达12t, 吊装时其吊机的最小臂长需25m以上, 对吊机的性能要求高, 吊装风险大。因此。传统施工方案具有很大的局限性。

另一种方案是搭设满堂脚手架, 拱板屋盖整体现浇或分段现浇, 这种工艺的最大缺点在于脚手架投入量大, 造价高, 同时层高高, 安全性也不容易满足。

经过比较选择, 本工程采用高位制作先张预应力拱板屋盖的方案, 即在高位通过对结构圈梁的改良加固, 形成高位张拉台座, 完成下弦板预应力筋 ( 冷轧带肋钢筋) 的张拉, 并安装预制隔板和完成上弦板的制作, 一次性完成拱板混凝土的浇筑, 待砼达到放张强度时, 实施预应力筋放张; 液压千斤顶起顶后, 配合滑轮车及手动葫芦将拱板安装至设计位置。

此方案的核心在于对圈梁进行原位改良加固形成张拉台座, 以控制张拉时产生的偏心力矩, 使屋架圈梁不出现位移, 天沟板根部不发生裂缝。与传统的地面预制吊装和采用满堂脚手架现浇的施工工艺比较, 空中预制只需在室内地面进行拱板隔板预制, 不需要大型预制及堆码场地, 不需大型机械吊装, 拼接容易, 不需搭设满堂脚手架, 是一种材料耗用少, 成本低, 质量、安全可靠的施工方案。

3 工艺流程

拱板高空施工工艺流程如下: 准备工作 →预制平台上测量放线 → 安装张拉台座锚板反力架 → 铺设张拉下弦预应力筋→ 安装拱板隔板 → 支上下弦模板 →绑扎下弦板的非预应力筋、上弦板钢筋及安装预埋件 →浇端头砼、安装保温块 → 浇下上弦砼 → 拆除模板、预应力筋放张 → 焊接斜拉钢筋 → 拱板运输安装拼接 → 校正和最后固定。

4 技术措施

4. 1 高位张拉台座改良

4. 1. 1 高位张拉台座圈梁改良加固

利用标高8. 5m处外墙屋架圈梁作为拱板高位张拉台座 ( 经设计变更) , 在台座圈梁纵向两侧的边角各加∠50 × 5 承压角钢 ( 带 Φ6 锚筋) ; 在圈梁纵向两侧各增加2Ф12 腰筋, 台座区箍筋加密一倍; 圈梁混凝土由C25 提高到C40。锚板与圈梁预埋6Φ22@ 180 螺杆固定, 螺杆锚固端弯头为90°, 使锚板在张拉时不移位 ( 图1) ; 在拱板首尾两端支座处台座中各设置2 个 ( 200 × 250 × 300) mm孔洞 ( 孔洞周边加强筋2Ф12) , 为拱板起顶前放置千斤顶的预留孔 ( 图2、图3) 。

4. 1. 2 改良张拉台座锚板支撑反力架

传统张拉锚板支撑通常为内支撑, 为实现高位张拉及放张要求, 需改良成外支撑张拉反力架。在制作高位张拉台座时用Φ48×3.6钢管作为反力架顶管, 顶端与锚板下部焊接;顶管中部与天沟板上3MΦ14@300螺栓固定;另一端部 (末端带椭圆形螺栓孔及2个Φ16调节螺栓) 伸出天沟板, 反力架Φ14上拉筋上端与锚板上部焊接, 下端圆环套在首个Φ16调节螺栓上;下拉筋Φ14上端圆环套在末端φ16调节螺栓上, 下端与标高4.6m处的墙圈梁MΦ14锚筋连接, 通过调节螺栓分别调节上、下拉筋松紧, 有效平衡下弦板肋梁预应力筋张拉 (放张) 时产生的偏心力矩, 以分散张放应力, 确保张拉时8.5m处圈梁位移不超过3.7mm (设计要求) (图4) 。通过以上技术改进, 经张拉过程监测, 8.5m处圈梁位移最大为3.5mm, 天沟板根部未发生裂缝, 达到了预期目标。

4. 1. 3 注意事项

( 1) 为保证拱板安装就位后下弦底板的平整, 圈梁浇筑必须顶面平整, 否则应进行二次圈梁找平。

( 2) 因天沟板宽度不能满足张拉机停放位置, 预留一端天沟外沿混凝土暂时不浇筑, 台座区天沟底模及支撑不拆除, 便于安放张拉机, 以保证有足够的操作平台 ( 图5) , 待拱板全部完成后再进行二次浇筑。

4. 2 张拉预制平台支架搭设

平台支架采用 Ф48 × 3. 6 扣件式钢管搭设满堂架支撑系统。平台架下部排架按拱板结构搭设: 沿横向 ( 跨度21 /24m) 排架立杆间距为@ 1750mm, 两端间距为@ 1000mm; 沿纵向 ( 60m方向) 排架立杆间距为1200mm, 扫地杆离地200mm, 步高2000mm。钢管排架顶部搭设沿横向排架立杆加密至间距@ 875mm; 圈梁天沟板的顶撑架由 Ф48 × 3. 6 扣件式钢管支撑双排布置, 立杆纵横间距各为900mm, 扫地杆离地200mm, 步高2000mm。每栋平房仓拱板分两批搭设8. 5m高的张拉预制平台。

需特别指出的是, 搭设的平台架既作为拱板的模板支撑又作为圈梁的顶撑架, 对排架的要求高, 必须考虑周密; 同时, 拱板的下底板厚度仅为45mm, 对所搭设的排架平整度要求高, 水平误差控制在 ± 3mm以内。

4. 3 拱板混凝土浇捣

拱板下弦板为平板, 上弦板为抛物线弧形板, 厚度均为45mm, 上弦板和下弦板的两侧均设有肋梁, 上、下弦板肋梁为90mm × 180mm, 上下板间每隔1750mm用厚度60mm的隔板相连。根据以上情况, 采用直径3cm振动器, 用于振捣肋梁及拱板, 并用普通振动棒从梁外侧模板上配合振捣, 做到不留死角, 振捣均匀, 不漏振、过振, 并设专人进行跟踪监督, 以保证拱板振捣的密实度。混凝土施工采取以上措施后, 拱板屋盖混凝土浇筑密实, 通过跟踪检查, 混凝土未发现不密实现象, 无蜂窝疏松现象, 实测合格率达96% , 达到预期目标 ( 见图6、图7) 。

5 结束语

在大跨度与重荷载的预制薄壳结构中, 通过加固改良圈梁用作高位张拉台座, 直接在高位制作预应力拱板, 具有无需大量预制场地、免吊装、缩短施工工期等优点; 同时, 可减少材料的浪费, 降低吊装难度引起的安全风险, 具有节地、节能、环保效益, 综合经济效率好等特点, 具有良好的社会效益及推广应用的价值。

根据本项目积累的施工经验, 我们组织编制了《高支模预制预应力砼屋面盖拱板成套技术集成施工工法》, 经省建筑业协会组织专家评审为同类关键技术省内领先水平、国内先进水平, 并被评为省住建厅2012 年省级工法。

参考文献

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