1工程概况
厦门集美大桥收费站拉索结构,因为横跨八车道和中间隔离带,跨度达51米。设计初期,考虑做普通钢结构或者钢结构桁架形式,整个结构厚度太大,即使按照三十分之一跨度考虑,也要达到1.7将近2米;若再考虑上下外包装饰面层的厚度,整个结构就会显得粗壮笨重。经过多方探讨和结构计算选型,主设计师姜宇最终采用拉索式轻型钢结构形式;整个结构采用12根SNS/S-7x19双护层彩色拉索,最终整个结构厚度才0.8m,考虑完上下装饰面层也只有0.9m的厚度,完成后整个结构显得轻盈简洁,效果良好。
2拉索结构在轻型钢结构设计的确定
施工人员通过对轻型钢施工程序的分析,在满足设计要求的前提下,施工人员借助拉索技术的先进性来保证结构安全系数,以此来减小对轻型钢的负面影响。首先施工人员利用专业知识对此进行模拟施工计算,如:以筒体、实腹墙的顶部水平位移均小于5mm,即L/5000,锚固索的框架柱的顶部水平位移小于10mm,即L/2500。楼板梁柱索节点变形幅值可以控制在L/1000以内,这样从某种技术上可以满足钢筋砼裂缝控制的要求。
3拉索在轻型钢结构中的技术
大规格拉索应用在轻型钢结构设计工程是核心技术的部分,在这技术中主要包括:拉索安装、拉索张拉设计、工装系统设计、张拉程序及索保护等众多技术难点。一般拉索采用公称直径7mm,从而为了避免轻型钢在设计中出现问题,因此分别采用:PES(C)7-265、409、499三种规格拉索。但面临拉索规格超出常规,其制作、运输、安装以及保护的难度非常大的问题,我们在施工中要小心谨慎的进行。
3.1对轻型钢铸的节点进行高精度安装
由于铸钢节点在安装上难度大、数量偏多,因此对位置精度要求随之很高。铸钢件必须在工厂加工安全运到现场后,有安全人员进行检查,合格后进行签名、方可高空作业,进行安装。在安装中需要注意铸钢件节点,它分别有张拉端、锚固端。因此在按位置安装节点时,在高空很难校正其设计位置,设计人员为方便安装和校正,采用拉索在地面制作一个安全平台,而平台主要由20cm厚钢板组成,而在平台上的高精度主轴线,可以延伸刻画到钢板的侧面,工作人员做好明显的定性标记,在平台上焊接一个立柱,在焊接同时,立柱顶部焊接铸钢件节点,按图纸对铸钢的设计位置进行一系列的调整,最后保证立柱、铸钢件间必须采用连接板螺栓进行连接,而螺栓孔必须为长圆孔,这样方便工作人员可调节铸钢件的标高,借助拉索将拼装好的平台板与铸钢件做为一个整体吊装,在基本就位后的前提下进行调整水平标高,然后再运用微动的工具放置全站仪进行观测,在观测的结果下,顺便把刻画在钢平台侧面的轴线精确调整到准确位置,必须是在铸钢节点轴线偏差不大于3mm、标高偏差不大于2mm,这样才会完全符合要求,保证施工的安全性。
3.2拉索安装的条件
拉索分轻型和重型两种,重型拉索索体刚度大,人力是难以搬动,加上拉索具有30m长,致使在现场作业施工过程中无法转弯。同时在安装高度上的要求是最高点为屋顶35m,由于受塔吊高度和承载力的约束限制,在技术上根本无法直接使用塔吊从上往下传索,因此只能在拉索安装范围内的地面上进行安装,只有这样才能避免压坏地下结构。采用八十吨重的汽车吊把拉索吊至上节点;采用适合塔吊的方法,这样不仅在起重时能控制范围内的短索,而且索吊至上节点处要在索端部系上粗麻绳来引导穿设。同时可以在辅助锚的作用下,使疲劳荷载大大降低。
3.3轻型钢结构设计拉索的张拉
在轻型钢结构设计当中拉索一般是一百二十根,分三个区,而每个区分有若干段,而每区段约四或十根,每张拉索力非常大,一次张拉到位。一般分拉索上节点张拉、拉索下节点张拉。由于拉索是工程的核心命脉,从技术角度来讲,实施难度非常大,还有施工情况多样复杂,与整个工程质量、施工安全密切相关,风险系数较大。拉索的张拉在轻型钢结构设计基本原则:(1)单向结构在轻型钢结构设计相对独立;(2)在轻型钢结构设计单跨最多同时张拉10根拉索;(3)在轻型钢结构设计以“先内跨再悬挑”原则进行施工。
4拉索在轻型钢结构设计中的监测
在轻型钢结构设计中包括:施工阶段监测、运营阶段监测。其中的施工阶段监测:是对拉索的拉力、结构的变形进行技术的监测在轻型钢结构设计中对拉索实施的监测方案拉索拉力监测方法拉索在轻型钢结构设计是非常重要的构件,因为它间接的影响整个结构在施工中的成型,也会降低结构整体的安全系数,为此必须加强对拉索的应力进行监测,一般有两种方法:(1)在拉索上安装智能索,可以避免在不利于荷载组合下选择智能索的准确位置。(2)采用锚固端铸钢节点应变监测,这样可以对智能拉索的监测结果进行智能标定,来保障在轻型钢结构设计的安全性
5结语
轻型钢结构设计中拉索技术应用于各种各样的大型工程,为此,作为施工人员需要综合考虑索结构、钢结构和砼结构的安全性、协调变形等,防止意外发生。施工人员和设计者要在工程实施方案交流的基础上,结合施工进行模拟,最后进行总结,应用索张拉工况顺序、拉索的安全安装、张拉控制的防腐、施工监测等一系轻型钢结构设计中的拉索施工新型技术,充分解决在施工所出现的种种障碍,从而推动拉索在轻钢结构中的进一步应用。
作者:姜宇 单位:嘉博福建联合设计有限公司厦门分公司
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