專利名稱：大跨度預應力張弦梁的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大跨度預應力張弦梁，適用于火車站、機場等大跨度雨棚、屋面的施工，屬于建筑施工技術領域。
背景技術：
火車站、機場等大跨度雨棚、屋面等，要求大空間、高凈空，目前普遍采用的方式有普通網(wǎng)架結構和鋼張弦梁結構。普通網(wǎng)架結構需要框架柱多、柱距??；鋼張弦梁結構跨度大、強度高，但整體重量較大，鋼材耗用量較多。因此，普通網(wǎng)架結構和鋼張弦梁結構，無法滿足公共建筑大空間、高凈空功能、輕質(zhì)高強的要求。預應力H型鋼平面組合結構張弦梁是一種新型的預應力鋼結構形式，由于其受力合理的特點在國內(nèi)外工程實踐中得到了較多應用，廣泛用于火車站、機場等大型公用建筑。目前國內(nèi)大跨度預應力H型鋼平面組合結構張弦梁的施工方法，大多是采用搭設高空支撐胎架，在胎架上進行張弦梁的現(xiàn)場拼裝，拼裝焊接完成后，再進行高空預應力張拉。這種作法的優(yōu)點是，張拉工況與設計相符，張拉力的大小容易控制；缺點是胎架一次性投入大，高空作業(yè)風險大，須等所有鋼管柱內(nèi)混凝土達到強度后，才能進行拼裝作業(yè)，安裝工期較長。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的難點問題，本實用新型提供了一種跨度大、強度高、鋼材用量少、 整體質(zhì)量輕的大跨度預應力張弦梁，能夠滿足公共建筑大空間、高凈空、輕質(zhì)高強的要求。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案—種大跨度預應力張弦梁，包括若干節(jié)拼裝在一起的單元梁，每個單元梁均包括兩根相互平行的縱向梁、位于縱向梁之間的若干橫向梁、若干連接縱向梁與橫向梁的斜梁、 若干撐桿和拉索，撐桿的上端與橫向梁下端通過銷軸連接，撐桿的下端與拉索固定連接， 拉索的兩端分別與單元梁的兩端固定連接，拉索與單元梁構成梯形結構，撐桿位于梯形結構的上下底邊之間，且各個撐桿相互平行設置。所述縱向梁及橫向梁均為H型鋼。所述拉索包括拉索體、位于其兩端的拉索頭和拉索體與拉索頭的連接筒，拉索體為套裝在套管內(nèi)的鋼絲束，拉索頭包括錨杯和設置在錨杯上的調(diào)節(jié)螺母。本實用新型的大寬度預應力張弦梁具有以下優(yōu)點通過將單元梁拼裝在一起，可以形成具有跨度大的張弦梁，且運輸方便；縱橫梁及斜梁與拉索和撐桿配合保證了張弦梁的強度高；縱橫梁選用H型鋼，鋼材用量少、整體質(zhì)量輕，能夠滿足公共建筑大空間、高凈空、輕質(zhì)高強的要求。

圖1為本實用新型單元梁的結構示意圖。[0013]圖2為拉索的結構示意圖。圖3為張弦梁支撐胎架施工示意圖。
具體實施方式
為進一步闡述本實用新型為達到預定發(fā)明目的采用的技術手段，
以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的張弦梁結構施工方法的具體實施方式
，做進一步詳細說明。參考附圖1，一種大跨度預應力張弦梁，包括若干節(jié)拼裝在一起的單元梁，每個單元梁均包括兩根)相互平行的縱向梁2、位于縱向梁2之間的若干橫向梁3、若干連接縱向梁 2與橫向梁3的斜梁1、若干撐桿4和拉索5，撐桿4的上端與橫向梁3下端通過銷軸連接， 撐桿4的下端與拉索固定連接，拉索5的兩端分別與單元梁的兩端固定連接，拉索5與單元梁構成梯形結構，撐桿4位于梯形結構的上下底邊之間，且各個撐桿4相互平行設置。實踐中，所述縱向梁2及橫向梁3均為H型鋼。上述大跨度預應力張弦梁的施工方法，包括以下步驟1)不同工況下張拉張拉力計算根據(jù)設計張拉力值分析計算出拼裝工況下需張拉的張拉力值；2)仿真模擬計算根據(jù)確定的張拉力值，用有限元分析軟件對張弦梁在張拉時的水平變形、豎向變形、梁長變化、張拉力變化、結構應力大小進行仿真模擬分析，通過分析得出的數(shù)值檢驗梁的變形情況、結構應力大小、張拉力大小是否合理，是否與設計相符，滿足結構安全需要；3)拉索加工根據(jù)模擬分析得出的結論，確定拉索的加工長度，下料加工；4)拼裝支撐胎架5)張弦梁拼裝、焊接將張弦梁的H型鋼縱向梁分成多個段加工，運動現(xiàn)場后在支撐胎架上拼裝、焊接；6)拉索安裝7)張弦梁拉索張拉8)張弦梁吊裝就位后，在高空抽檢三榀張弦梁，進行二次張拉，校核用有限元分析軟件計算的張拉索力值在張弦梁達到設計工況時，索力是否變化至設計索力值下面一個火車站雨棚張弦梁為例，具體說明一些步驟注意問題及加工工序。拉索制作拉索及節(jié)點加工圖由預應力專項施工單位設計，制作加工由拉索專業(yè)生產(chǎn)廠家完成。參考附圖2，所述拉索5包括拉索體52、位于其兩端的拉索頭51和拉索體52與拉索頭 51的連接筒53，拉索體52為套裝在套管522內(nèi)的鋼絲束521，拉索頭51包括錨杯511和設置在錨杯511上的調(diào)節(jié)螺母512。制作過程如下1.1 調(diào)直為了使拉索受荷后鋼絲束受力均勻，拉索在制作時下料長度要求嚴格，要準確、等長。下料采用“應力下料法”，將開盤在200 300MPa拉力下的鋼絲調(diào)直，可消除一些非彈性因素的影響。[0033]1. 2 下料鋼絲束的號料應嚴格進行。制作通長、水平且與索等長的槽道，平行放入鋼絲，使其不互相交叉、扭曲，在槽道定位板處控制索的下料長度。1. 3 切割鋼索應用切割機切割，嚴禁用電弧切割或用氣割，以防止損傷鋼絲。1. 4 編束宜用梳孔板向一方向梳理，同時編扎，每隔Im左右用細鋼絲編排扎緊，不讓鋼絲在束中交互扭壓。編扎成束后形成圓形截面，每隔Im左右再用鐵絲扎緊。1. 5拉索的預張拉拉索的預張拉是為了消除拉索的非彈性變形，保證在使用時的彈性工作。預張拉在工廠內(nèi)進行，一般選取鋼絲極限強度的50% 55%為預張力，持荷時間為0. 5 2. Oh。1.6鋼索的防護拉索在防護前必須表面處理，認真除污。拉索防護用環(huán)氧樹脂粉末噴于鋼絲上再熱熔、固化形成，外加套管。拼裝支撐胎架實踐中支撐胎架用鋼管和工字鋼焊接而成，參考附圖3所示，第一、四組胎架6縱截面為三角形，設置在距張弦梁兩端3. 5米處，僅起支撐作用；第二、三組胎架6縱截面為矩形，設置縱向梁的拼接點上，即起支撐作用，又可作為縱向梁的拼裝平臺。每組胎架由兩個相同的、獨立的胎架組成，兩胎架間距2米，拉索由兩胎架中間穿過。張弦梁因跨度較大，無法從加工車間內(nèi)整榀運至現(xiàn)場，因此在加工時，將張弦梁上的縱向梁分成三段加工，運到現(xiàn)場后進行現(xiàn)場拼裝。拉索安裝本工程預應力拉索較長，最長41. 6m，拉索本身重量在2T左右(包括索頭)，安裝索時要借助倒鏈，安裝過程中盡量使拉索保持直線狀態(tài)。3. 1 放索為了在現(xiàn)場施工方便，在拉索制作時，在加工廠內(nèi)將索體纏繞成盤，到現(xiàn)場后吊裝到事先加工好的放索盤上。拉索在地面開盤，放索可采用人工牽引放索。放索前將索盤吊至該索所在榀一端端頭，借助放索車，由一端向另一端牽引。在放索過程中因索盤自身的彈性和牽引產(chǎn)生的偏心力，索盤轉動會使轉盤時產(chǎn)生加速，導致散盤，易危及工人安全，因此對轉盤設置剎車和限位裝置。為防止索體在移動過程中與地面接觸，損壞拉索防護層或損傷索股，索頭用布袋包住，將索逐漸放開，在地面沿放索方向鋪設一些圓鋼管，以保證索體不與地面接觸，同時減少了與地面的摩擦力，圓鋼管的長度不小于1米，間距為2. 5m左右。由于索的長度要長于跨度，索展開后應與軸線傾斜一定角度才能放下，因此牽引方向要與軸線傾斜一定角度， 并牽弓I時使索基本保持直線狀移動。3. 2安裝拉索放索過程中分清楚拉索的左右端，安裝過程中，沿張弦梁拉索一端進行，按照鋼索上標記點進行安裝，直至安裝完成。鋼索端頭安裝時比較困難，要借助專門的安裝工具進行安裝，并且在穿孔過程中使用多個導鏈進行。[0053]張弦梁拉索張拉4. 1拉索張拉設備根據(jù)設計提供的拉索預應力值，進行施工仿真計算，張拉力最大為60T左右，并且是兩端同時張拉，因此選用2套張拉設備進行預應力張拉，即2臺60T千斤頂，2臺油泵及張
拉工裝等。4. 2張拉控制應力、張拉順序及張拉力(1)根據(jù)設計張拉力計算出的拼裝工況下的張拉力值作為鋼索的控制張拉力值；(2)張拉順序按照實際安裝順序進行預應力張拉，預應力張拉在支撐胎架上一次張拉到位。地面張拉完成后，張弦梁吊裝，校核有限元分析軟件的預應力值與實際張拉力的差異，若張弦梁安裝張拉力與設計張拉力差異不超過10%，則后續(xù)的拉索施工可按照一次張拉的施工方式進行；若差異超過10%，則應分析出差異原因，并通過二次張拉將張拉力調(diào)整至設計值，張拉力調(diào)整時應在吊裝完成后，張弦梁間的檁條未安裝前進行。同時施工過程中，根據(jù)實際測量的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進行校核，若位移異常，則應進行張拉力的二次調(diào)整監(jiān)測。(3)張拉力確定張弦梁拉索設計張拉力是按兩支座端受力考慮的，現(xiàn)場實際拼裝胎架位于梁中， 支撐胎架位置的變動，致使初始張拉張拉力發(fā)生了變化，必須進行調(diào)整。下面以其中一個梁為例用MIDAS有限元分析軟件進行分析在支撐胎架上及吊裝后兩種狀態(tài)下張弦梁中心起拱、端部下?lián)?、水平變形、及張拉力的變化件?1和表_2。
權利要求1.一種大跨度預應力張弦梁，其特征在于包括若干節(jié)拼裝在一起的單元梁，每個單元梁均包括兩相互平行的縱向梁(2)、位于縱向梁(2)之間的若干橫向梁(3)、若干連接縱向梁(2)與橫向梁(3)的斜梁(1)、若干撐桿(4)和拉索(5)，撐桿(4)的上端與橫向梁(3) 下端通過銷軸連接，撐桿(4)的下端與拉索固定連接，拉索(5)的兩端分別與單元梁的兩端固定連接，拉索(5)與單元梁構成梯形結構，撐桿(4)位于梯形結構的上下底邊之間，且各個撐桿(4)相互平行設置。
2.根據(jù)權利要求1所述大跨度預應力張弦梁，其特征在于所述縱向梁(2)及橫向梁 (3)均為H型鋼。
3.根據(jù)權利要求1或2所述大跨度預應力張弦梁，其特征在于所述拉索(5)包括拉索體(52)、位于其兩端的拉索頭(51)和拉索體(52)與拉索頭(51)的連接筒(53)，拉索體 (52)為套裝在套管(522)內(nèi)的鋼絲束(521)，拉索頭(51)包括錨杯(511)和設置在錨杯 (511)上的調(diào)節(jié)螺母(512)。
專利摘要本實用新型涉及一種大跨度預應力張弦梁，適用于火車站、機場等大跨度雨棚、屋面的施工。一種大跨度預應力張弦梁，包括若干單元梁，每個單元梁均包括兩根縱向梁、若干橫向梁、若干斜梁、若干撐桿、和拉索,撐桿的上端與橫向梁下端連接,撐桿的下端與拉索固定連接,拉索的兩端分別與單元梁的兩端固定連接，拉索與單元梁構成梯形結構，撐桿位于梯形結構的上下底邊之間，且各個撐桿相互平行設置。本實用新型的大寬度預應力張弦梁具有以下優(yōu)點通過將單元梁拼裝在一起，可以形成具有跨度大的張弦梁，且運輸方便；縱橫梁及斜梁與拉索和撐桿配合保證了張弦梁的強度高；縱橫梁選用H型鋼，鋼材用量少、整體質(zhì)量輕，能夠滿足公共建筑大空間、高凈空、輕質(zhì)高強的要求。
文檔編號E04C3/10GK202108156SQ20112017774
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者于建利, 文璐, 馬麗, 駱明足, 高思祿 申請人:中鐵十局集團建筑工程有限公司