吴江体育场预应力施工方案-20080808

吴江市体育场预应力拉索施工投标初步方案上海浦江缆索股份有限公司2008-8-8吴江市体育场预应力拉索施工投标初步方案1工程概况本工程位于吴江市震泽中学城区新校区，体育场看台分为东、西两部分。

东看台钢结构采用了斜拉桁架结构体系，主要构件包括：格构柱、索系、横向主桁架、横向次桁架、前纵向连系桁架、后纵向连系桁架、膜面骨架、膜面等。

主要钢杆件断面为热轧无缝钢管或直缝焊管。

索系包括：前索、背索、抗风索，采用镀锌高强钢丝束索，抗风索为钢棒。

西看台钢结构采用拱支桁架结构体系,主要构件包括：横向桁架、前支拱、后纵向连系桁架、拉索、膜面骨架、膜面等。

横向前端与拱连接,后端通过撑杆支承在混凝土看台上。

为平衡桁架支座部分弯矩，在桁架后端部设置拉索。

该拉索为镀锌高强钢丝束索。

西看台东看台1.1结构特点（1）东看台为斜拉桁架结构体系。

主要构件为拉索（前吊索、背索、抗风索）、主横向桁架、次横向桁架、前后纵向连系桁架、格构柱、膜面骨架等。

在主横向桁架和格构柱之间设置前吊索，为主横向桁架提供弹性支点。

为平衡部分前吊索的部分水平分力，减小格构柱的弯矩，在格构柱背面设置背索。

考虑到屋盖自重较轻，保证结构在风吸力下的安全性，在主横向桁架和格构柱脚之间设置抗风索。

该结构中拉索非常重要，是保证结构安全性的关键构件之一，而且拉索的张拉力也是保证结构合理预应力状态和控制结构形状的重要因素。

须注意，不仅单榀桁架上的前吊索、背索和抗风索的索力相互影响很大，而且由于榀间纵向连系刚度较大，相邻榀拉索的索力也有一定的影响，因此预应力张拉必须考虑先后顺序张拉对索力的影响问题，须进行详尽的张拉过程分析，保证索力和结构形状达到设计要求。

（2）西看台为拱支桁架结构体系。

主要构件为拉索、前后纵向钢拱、横向桁架和膜面骨架等。

为部分平衡横向桁架的支座弯矩，在每榀桁架后端设置平衡索。

该结构中拉索的索力是预应力施工的关键，该索力须平衡支座部分弯矩，对结构形状控制作用则较小。

1.2 拉索本工程共有4种型号拉索，索材为外包双层PE的1670级平行钢丝束。

2结构设计对拉索及其相关施工的要求（1）总体要求①预应力施工应由专业单位进行，应编制详细的张拉施工方案，由业主组织行业专家进行论证。

获得通过后方可施工。

②拉索张拉前须进行详尽的张拉分析，以确保张拉完毕后索力达到设计要求。

（2）材料要求1）高强度钢丝束索①索头构造详见图纸，拉索生产单位须保证索头及其连接件的强度不低于索体标称破断力的95％。

②拉索的钢丝、护套、索头、连接件等以及成品组装件均须满足现行国家有关规范和标准。

③拉索采用符合《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18365－2001）、《建筑缆索用钢丝》（CJ3077-1998）的双护层高强镀锌平行钢丝束缆索（fptk＝1670MPa，fpy＝1180MPa）;④拉索锚具采用热铸锚，张拉端为双螺杆式，固定端为叉耳式。

锚具钢材采用满足《合金结构钢》（GB 3077-1999）要求的40Cr或35CrMo钢。

⑤拉索钢丝镀锌层单位质量≥300g/m2；拉索护层采用高密度聚乙烯材料，须满足《建筑缆索用高密度聚乙烯塑料》（CJ/T3078-1998），且材料老化寿命不低于25年，拉索外护层的颜色由建筑确定；锚具热浸镀锌层厚度≥30μm；⑥拉索出厂前须预张拉，预张拉力取拉索标称破断力的0.45～0.6倍。

⑦成品拉索交货长度为设计长度，其误差(ΔL)须符合以下规定：索长(L)≤100m时，ΔL≤20mm；索长>100m时，ΔL≤0.0002L。

（2）钢棒①钢拉杆按照等强设计，杆件端部螺纹底径不小于杆体直径。

②采用550级钢拉杆，直径,50，锚具为UU型。

③钢拉杆的杆件经热处理后，其力学性能应符合本图规定。

④钢拉杆的表面应光滑，不允许有裂纹、折叠、分层、结疤和锈蚀等缺陷。

⑤经机加工的钢杆件零部件表面粗糙度应不低于Ra12.5，钢拉杆的杆件缺陷不允许补焊。

⑥钢拉杆及其锚具表面热镀锌，镀锌层厚度>30μm。

⑦钢拉杆生产长度误差应满足本图要求。

⑧钢拉杆的锚具、连接套筒、螺牙、销轴的承载力不低于杆体。

⑨本图钢拉杆的锚具尺寸仅为初步设计尺寸，实际生产长度和锚具尺寸由专业施工单位确定。

3本工程拉索施工难点（1）拉索张拉方案对于本工程而言，由于拉索根数较多，且分布面积较大，不采用对所有拉索同步施加预应力，而采取分批分级来进行张拉。

由于拉索分批分级张拉会因张拉先后顺序和张拉力级别的不同，导致群索之间的索力相互影响。

因此，需对本工程进行张拉施工全过程的分析，来确定合理的张拉方案和施工张拉力。

（2）拉索张拉控制原则拉索张拉不仅影响了索力，而且还影响到整个结构的预应力状态和形状。

不同的结构形式，拉索张拉影响程度不同。

拉索张拉的控制内容主要包含两大部分：力和形。

其中力又包括：索力和支座反力以及关键钢构件的应力等；而形则包括：索长、索垂度、关键节点位移以及关键构件的空间位置等。

理论上力和形是对应的，但由于结构分析假定、材料基本力学参数误差、构件制作误差、现场安装误差、焊接变形、拉索张拉力误差等原因，实际施工时力和形并不能理想的对应以来，有时会与理论分析值存在较大的差别。

当实际与理论存在较大差异时，则需根据结构的特点以及施工方案，确定合理的拉索张拉主控原则，并根据该原则，详细确定主控项目和监测点。

本工程东、西看台的挑篷结构形式不同，拉索在其中的作用也不同，因此须在掌握结构特点前提下，为保证结构安全、满足拉索对结构的作用的条件下，确定合理的拉索张拉控制原则，并详细明确拉索张拉控制项目和监测点。

4拉索的总体施工方案拉索和钢构件都是结构中不可缺少的重要组成部分，因此拉索和钢构件的施工需要紧密配合，以保证屋盖施工的安全、质量、经济、合理、快捷、方便，满足结构设计的要求。

根据整个结构的特点、现场条件以及结构整体施工方案，本工程拉索施工总体方案为：①拉索的安装与钢构的安装采用流水施工，即待拉索两端的钢构安装完毕且临时固定后，即可安装该拉索。

拉索安装时，须通过索张拉端的调节装置将拉索适当放长，以便于拉索安装和减小索安装时对索端钢构的拉力。

②待钢结构拼装形成整体，且与支座固定后，进行拉索的张拉。

③拉索张拉前不可拆除支架。

④拉索张拉程序东区挑篷：对单个桅杆的前吊索和背索进行同时张拉（0->100％初始预张力）。

西区挑篷：对拉索进行一次性张拉（0->100％初始预张力）。

⑤支架拆除东区挑篷钢构的支架，在对前吊索和背索进行张拉后拆除；西区挑篷钢构的支架在拉索全部张拉结束后拆除。

具体总体方案如下：（1）拉索、桁架编号东看台每根桅杆上的拉索按前斜索，后斜索，抗风索分别编号为LS1—LS3，西看台拉索编号为LS4。

依据设计单位提供的雨篷整体图，考虑到对称性将西看台各榀桁架命名如下图:西看台东看台桅杆布置图（2）拉索的制作和安装拉索制作严格按照相关国家规范、标准和规程执行。

经结构整体分析和张拉过程分析后，方可确定明确的生产长度和调节长度。

拉索的安装与钢构的安装采用流水施工，即待拉索两端的钢构安装完毕且临时固定后，即可安装该拉索。

拉索安装时，须通过索张拉端的调节装置将拉索适当放长，以便于拉索安装和减小索安装时对索端钢构的拉力。

由于本工程拉索较长、较重，且安装高度较高，因此拉索的安装需要吊机的配合。

（3）拉索张拉1）拉索张拉时机①钢结构安装完毕，且形成整体后，方可张拉拉索。

②拉索张拉前不可拆除支架。

③拉索张拉结束后，方可拆除支架。

即拉索张拉，在钢结构安装到位，且支架拆除前进行。

2）拉索张拉顺序总体张拉顺序：两看台均从两侧向中间对称张拉。

具体张拉施工步骤如下:①西看台具体张拉顺序：HJ1→HJ1＇→HJ2＇→HJ2→HJ3→HJ3＇→HJ4＇→HJ4→HJ5→HJ5＇→HJ6＇→HJ6。

②东看台每次的张拉顺序均从两侧向中间对称进行，具体张拉顺序：WG1→WG1＇→WG2＇→WG2→WG3→WG3＇→WG4＇→WG4。

3）施工张拉力为保证施工完毕后达到设计状态，须按照结构设计要求，根据拉索张拉过程和钢构施工过程，进行详尽的过程分析，从而确定每根拉索在每次张拉时的施工张拉力。

5拉索材料本工程拉索材料包括：钢棒和钢丝束索。

5.1 钢丝束索5.1.1 索体材料本工程采用1670级ф5和ф7钢丝双护层扭绞型拉索，内层PE为黑色耐老化高密度聚乙烯（HDPE），外层为白色PE（具体由建筑师确定）。

索体断面结构见下示意图：1-高强钢丝；2-缠绕细钢丝或纤维增强聚酯带；3-黑色聚乙烯护套；4-彩色聚乙烯护套索体断面结构示意图拉索体由芯部镀锌钢丝、高强绕包带、PE塑料护套三部分组成。

拉索的技术条件参照中华人民共和国国家标准《斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件》（GB/T 18365-2001）以及中华人民共和国城镇建设行业标准《塑料护套平行钢丝拉索》（GJ 3058-1996）执行。

（1）芯部的镀锌钢丝基本呈正六边形紧密排列。

热镀锌钢丝采用国家标准《桥梁缆索用热镀锌钢丝》（GB/T 17101-1997）。

按设计要求强度级别为1670级的ф5和ф7技术条件见下表：对于拉索用的钢丝，其抗拉强度应确保1670MPa以上，并应为低松弛钢丝，有良好的冷镦性能，在订货时做冷镦试验，以确保良好的延性。

（2）经编排成六角形的钢丝外侧使用聚酯薄膜复合高强绕包带缠绕，其带宽40mm，抗拉强度每厘米带宽不低于250N。

（3）PE塑料护套采用内层为掺碳黑的黑色高密度聚乙烯，该料在直接承受大气环境因素下，具有良好的抗老化寿命，其黑色聚乙烯护套料的技术条件见下表。

索体表面应采用与场馆环境颜色协调的PE护套，该层厚度为2.5mm。

彩色高密度聚乙烯技术条件如下表所示。

5.1.2 锚具材料本工程拉索拉索锚具采用热铸锚。

1）当锚杯、锚杆、螺母、销轴等构件来采用锻件时，其材料采用优质炭素结构钢或合金结构钢，优质炭素结构钢的技术性能应符合GB/T 699的有关规定，合金结构钢的技术性能应符合GB/T 3077的有关规定。

采用铸钢件时，其技术性能应符合GB/T 11352中的有关规定。

其它构件材质应满足设计要求，并符合相应的国家或行业标准。

2）铸体材料铸体材料为锌铜合金，其中锌含量为（98±2）％，铜含量为（2±0.2）％，铜原材料应符合GB467、GB470的要求。

5.2 钢棒5.2.1 杆体材料钢拉杆的杆件经热处理后，其力学性能应符合下表规定。

5.2.2 锚具材料锚具、销轴和螺杆均为锻件，均采用合金结构钢，其技术性能应满足国家标准《合金结构钢》（GB3077）的规定；锚具的强度应符合钢杆破断后而锚具和连接件均不破断的准则。

6拉索制作6.1钢丝束索索体制作应严格执行中华人民共和国城镇建设行业标准《塑料护套半平行钢丝拉索》（GJ 3058-1996）以及中华人民共和国国家标准《斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件》（GB/T 18365-2001）对拉索的总体要求。