带中柱的张弦拱桁架结构?芜湖新兴铸管有限责任公司综合料场封闭工程

来源：钢结构设计

作者：空间结构分会

芜湖新兴铸管有限责任公司综合料场封闭

设计单位 ：中冶华天南京工程技术有限公司

总包单位 ：陕西建工机械施工集团有限公司

钢结构安装单位 ：陕西建工机械施工集团有限公司

索结构施工单位 ：陕西省建筑科学研究院设计院有限公司

索具类型 ：巨力索具·高钒拉索

竣工时间 ：2021年

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概况

芜湖新兴铸管有限责任公司综合料场封闭工程位于芜湖市三山区，该厂区综合料场总面积124300m2，是集厂内烧结、高炉供料为一体的机械化综合料场（图1）。

该工程平面尺寸约为330m×300m，纵向轴距30m，主体大棚采用张弦拱桁架结构形式，为国内目前跨度最大料场封闭工程。主跨共九跨，东西山墙各一跨，大棚最高点60m，跨中设管桁架Y型中柱，中柱高度48m，中柱以下12m为钢筋混凝土柱。主桁架柱脚及中柱柱脚均为球铰支座，围护结构主檩条采用方管，次檩条采用C型镀锌檩条，封闭板采用0.7mm厚镀铝锌氟碳漆彩色压型钢板，采光板采用2mm厚FRP采光板。

图1 芜湖新兴铸管有限责任公司综合料场封闭大棚

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索结构体系

该工程采用技术先进的预应力拉索管桁架结构，主跨桁架下部中柱两侧对称设置预应力拉索，通过V型双撑杆连接，拉索索夹与撑杆连接采用刚接。拉索与钢桁架共同作用，形成多阶次预应力结构体系，从而降低钢结构内力峰值，调整结构内力合理分布，增加结构刚度。结构三维示意图、主跨桁架拉索布置图、带索次桁架拉索布置图如图2、3及图4所示。

主跨桁架之间联系桁架、屋面交叉水平杆件均采用了预应力拉索。次桁架采用刚柔相间的组合形式，间隔布置，柔性连接设置拉索，屋面设置水平拉索，拉索张拉节点如图5所示。拉索均采用锌-5%铝-混合稀土合金镀层（高钒）拉索，拉索的规格范围为D26～D70，详见表1。

图2 结构三维示意图

图3 主跨桁架拉索布置图

图4 带索次桁架拉索布置图


a）拉索与钢结构连接节点	b）拉索与撑杆连接节点

c）屋面水平交叉拉杆中间点与桁架连接节点	d）次桁架拉索相交连接节点

图5 节点示意图

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索结构施工

该工程所涉及的预应力双索同步对称张拉技术与传统预应力张拉施工相比精度要求更高，施工难度更大，通过对拉索布设形式、索结构节点形式、索与撑杆连接形式进行改进，同时在张拉过程中采取可靠的监测手段，对钢结构的变形和预应力拉索的受力进行实时监测，确保结构左右两侧受力均匀。

主跨桁架与带索次桁架拉索的施工是该工程质量保证的关键工序。施工前必须经过精密的计算与策划，施工安装与张拉过程每个环节均须做到细致无误，最终确保拉索与钢结构达到完美的共同受力设计状态。索结构施工工艺流程见图6。

图6 索结构施工工艺流程图

1）导向牵引高空装索

①施工准备

制作悬挑结构的支撑架，预留装索空间，使装索过程与主桁架吊装能够同步进行。

②导向钢绞线安装

安装导向钢绞线时将钢绞线自桁架锚固端的耳板穿入，在桁架张拉端设置一个手拉葫芦作为导向装置，将钢绞线拉至桁架张拉端的耳板；在桁架锚固端的耳板处安装张拉锚具，在桁架张拉端安装张拉千斤顶；在张拉千斤顶安装就位后，张拉导向钢绞线。

③牵引绳穿索

采用放索盘进行放索，在导向钢绞线上安装滑轮组作为牵引装置，牵引绳一端与索头连接固定，用卷扬机带动牵引绳通过滑轮组将钢索牵引到位；在牵引过程中，将钢索从悬挑下方穿过，以跨度中间的索夹位置为控制目标，在牵引到位后使用扣索夹对索体进行固定，待牵引端的索头穿入张拉端穿索管后将锚固端索头进行锚固，至此整个穿索过程完成。

2）高空张拉预应力索的基本要求

①张拉时对位移和索力进行双控，控制节点位移和拉索内力，使之在允许误差范围内；钢索的张拉端保持可调节的状态，钢索的拉力能够进行调整。

②检查验收

张拉力按标定的数值进行，用伸长值和压力传感器数值进行校核；实测伸长值与计算伸长值相差超过允许误差时，停止张拉，找出产生误差的原因后再进行张拉。

③锚固索头、放张

当张拉力达到设计要求的数值后，记录测得压力和钢结构变形数据，与结构施工仿真进行对比。将张拉端索头进行锚固后拆除包括钢绞线、压力设备和千斤顶在内的工装。

3）主跨桁架拉索张拉

①每榀主桁架两根索统一进行张拉，分级张拉，同步控制，每级同步张拉设计索力20%～30%。

②主跨桁架索张拉控制以主桁架张拉点、跨中点等典型控制点实际变形为主，以索力控制为辅。

③主跨桁架索张拉80%设计索力后或达到设计控制变形值后，进行高空支撑架的卸载和拆除工作。

④当每榀试滑移停止后，进行每榀主桁架的变形复测，对因滑移移动引起的主桁架应力释放和支座位移，通过张拉索力调整控制。

⑤上述各步完成时，进行主次桁架的变形观测检查。设置各步完成时为停检点，检查主体结构、工装、支撑架、加强桁架、滑轨、滑轨下灌浆料等处变形、应力无问题并静止20分钟后进行下步作业。