镇江体育馆.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,镇江体育会展中心体育馆屋盖张弦梁结构拉索施工方案,南京东大现代预应力工程有限责任公司,上海宝冶,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,镇江体育会展中心体育馆屋盖,张弦梁结构拉索,施工,方案,方 案 阶 段：施工方案,专项施工单位：南京东大现代预应力工程有限责任公司,总包施工单位：,上海宝冶,编 制 日 期：,2011-07,1,1.,工程概况,2,1.,工程概况,位置,镇江市体育会展中心位于南徐新城区中部蛋山地块，东 起九华山，西至檀山路，南接蛋山公园，北临团山路。,3,鸟瞰图,1.,工程概况,形状尺寸,本工程为其钢屋盖部分，屋盖形状为椭球形，椭圆形平面的长轴,1177.049,米，短轴,113.580,米，椭球形屋盖的最大矢高,10.29,米。,钢屋盖结构主要由多榀平面桁架组成，平面桁架之间由平面支撑桁架、三角型支撑桁架串联，形成整体的张弦梁结构，一共,10,榀。,结构特点,预应力钢结构为张弦梁结构,张弦梁由上弦刚体、下弦索及其之间的撑杆构成,由拉索张力来优化结构内力状态、控制结构外形尺寸,4,1.,工程概况,体育会展馆结构示意图,体育会展馆屋盖张弦梁,5,1.,工程概况,体育会展馆结构示意图,体育会展馆尾部飘带桅杆,6,1.,工程概况,体育会展馆结构示意图,单榀张弦梁,7,上弦桁架,V,形撑杆,下弦拉索,2.,拉索材料,8,2,.,拉索,材料,锁体材料,本,工程采用,1670,级,5,和,7,镀锌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,），外层为彩色,PE,。,索,体断面结构见,示如下意图,索体断面结构示意图,1-,镀锌高强钢丝,2-,缠绕细钢丝或纤维增强聚酯带,3-,内层黑色聚乙烯护套,4-,外层彩色聚乙烯护套,9,2,.,拉索,材料,锚具材料,热铸锚材料,当锚杯、锚杆、螺母、销轴等构件采用锻件时，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/T3077,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。,冷铸锚材料,锚杯和锚圈选用优质碳素结构钢或合金结构钢制作，符合,GB/T 699,和,GB/T3077,的要求。,10,2,.,拉索,材料,半平行钢丝束,11,编号,规格,强度级别,/MPa,索头,索体,锚具,/,固定端,连接件,/,固定端,调节装置,索体直径,/mm,钢丝束面积,/,mm,2,索体线重,/,kgm,-1,标称破断载荷,/kN,2-V,7,127,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,109,4888,38.4,8163,2-T,7,223,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,137,8582,67.4,14334,2-R,7,223,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,137,8582,67.4,14334,2-P,7,223,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,137,8582,67.4,14334,2-M,7,223,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,137,8582,67.4,14334,2-K,7,337,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,164,12969,101.8,21662,钢丝束索规格及其力学性能表,2,.,拉索,材料,半平行钢丝束,12,钢丝束索规格及其力学性能表（续）,编号,规格,强度级别,/MPa,索头,索体,锚具,/,固定端,连接件,/,固定端,调节装置,索体直径,/mm,钢丝面积,/,mm,2,索,体线重,/,kgm,-1,标称破断载荷,/kN,2-H,7,337,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,164,12969,101.8,21662,2-F,7,265,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,148,10198,80.1,17034,2-D,7,223,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,137,8582,67.4,14334,2-B,7,127,1670,冷铸锚,螺母,螺母,/,两端,109,4888,38.4,8163,交叉索,5,37,1670,热铸锚,叉耳,套筒,/,一,端,50,727,5.7,1213,2,.,拉索,材料,半平行钢丝束,半平行钢丝束成品索包括：索体、锚具、连接件和调节装置。本工程拉索组装件见下图。,成品钢丝束索示意图,（冷铸锚，两端可调）,13,2,.,拉索,材料,半平行钢丝束,14,成品钢丝束索示意图,（两端热铸锚，一端可调，叉耳式连接件，套筒式调节装置）,2,.,拉索,材料,半平行钢丝束,15,半平行钢丝束拉索制作流程图,3.,总体施工方案,16,3.,总体,施工方案,预应力施工思路,在对该结构充分理解的前提下提出合理的实施方案。,分析、深化设计、测试、施工一体化,加强监控、重视协作、注重质量及安全,17,3总体,施工方案,张弦梁钢屋盖总体施工顺序,张弦桁架,安装,支撑胎架,吊装张弦梁桁架，拼装纵向连杆,安装拉索,张拉拉锁,安装檩条等屋面系统,18,3.,总体,施工方案,张弦梁钢屋盖总体施工顺序,桅杆,柱地面拼装桅杆,安装索的上节点，与桅杆连接,整体吊装,安装拉索下节点,三根拉索同时张拉至设计张拉力,19,3.,总体施工方案,张弦梁拉索,施工总体,方案,拉索施工顺序,随屋盖拼装过程，在地面上将拉索展开和安装。屋盖拼装完毕，且与支座连接就位后，按照从两端到中间的顺序进行拉索张拉，达到设计张拉力。,拉索张拉分级程序：,拉索张拉控制,拉索张拉控制包括力和形两部分。力主要控制索力；形主要控制跨度和矢高其中以索力控制为主。,预紧,50,75,100%,20,25,4.,施工分析,21,4.,施工,分析,分析模型,采用,大型通用有限元软件,ANSYS,进行,施工过 程分析。张弦梁由上弦桁架、,V,形撑杆、拉索构成。,单榀张弦梁模型,22,4.,施工,分析,分析模型,结构整体模型包括各榀张弦梁，纵向连系桁架，支撑胎架和檩条等。,结构整体模型,23,4.,施工分析,结构自重初始态,本工程在各榀张弦梁的拉索上施加等效预张力，使结构在结构自重作用和拉索等效预张力共同作用下达到平衡状态，即结构自重初始态。,根据设计提供的拉索等效预张力，将拉索等效预张力施加到结构上，得到结构自重初始态下的拉索索力。结果如下表所示：,24,4.,施工分析,结构自重初始态,结构自重初始,态下拉索索,力表,25,轴线,拉索规格,等效预张力,/kN,索力,/kN,2-V,7,127,2000,1868.5,2-T,7,223,3400,2895.6,2-R,7,223,4000,3552.0,2-P,7,223,4000,3675.8,2-M,7,223,4000,3810.2,2-K,7,337,5500,5120.3,2-H,7,337,5400,4785.2,2-F,7,265,4500,3889.6,2-D,7,223,3600,3116.1,2-B,7,127,2000,1863.8,4.,施工分析,张拉过程分析,施工拉索张拉力,本工程施工时先安装上弦桁架、,V,形撑、纵向联系桁架和檩条，然后按照从两端向中间的顺序对称张拉拉索，每次共张拉两根。施工过程拉索张拉力如下表所示：,26,4.,施工分析,张拉过程分析,施工拉索张拉力,27,轴线,张拉过程：,第,1,批张拉,第,2,批张拉,第,3,批张拉,第,4,批张拉,第,5,批张拉,2-V,1924.8,1863.0,1822.6,1834.3,1868.5,2-T,2969.7,3048.4,2952.1,2895.6,2-R,3782.8,3663.2,3552.0,2-P,3798.1,3675.8,2-M,3810.2,2-K,5120.32-H,4994.3,4785.2,2-F,4142.0,4024.4,3889.6,2-D,3192.7,3222.2,3128.1,3116.1,2-B,1935.8,1896.5,1837.4,1843.9,1863.8,注：表中粗黑斜体的数据为拉索理论施工张拉力。,张拉过程各拉索的索力（,kN,）变化表,4.,施工分析,张拉过程分析,张拉过程中各榀张弦梁跨中位移,28,第一批张拉,张弦梁轴线,2-V,2-T,2-R,2-P,2-M,2-K,2-H,2-F,2-D,2-B,跨中,z,向位移（,mm,）,-1,0,0,-1,-1,-1,0,0,0,0,跨中,y,向位移（,mm,）,0,00,0,0,0,0,0,0,0,滑座,x,向位移,(mm),-1,1,0,0,0,1,1,1,1,-1,第二批张拉,跨中,z,向位移（,mm,）,0,0,0,-3,-3,-3,0,0,0,0,跨中,y,向位移（,mm,）,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-1,滑座,x,向位移,(mm),-3,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-3,第三批张拉,跨中,z,向位移（,mm,）,2,0,0,-3,-4,-4,0,0,0,3,跨中,y,向位移（,mm,）,1,0,0,0,0,0,0,0,0,-2,滑座,x,向位移,(mm),-5,-5,-1,1,1,2,2,0,-6,-5,各榀张弦梁跨中位移表4.,施工分析,张拉过程分析,张拉过程中各榀张弦梁跨中位移,29,各榀张弦梁跨中位移表（续）,第四批张拉,张弦梁轴线,2-V,2-T,2-R,2-P,2-M,2-K,2-H,2-F,2-D,2-B,跨中,z,向位移（,mm,）,7,0,0,-3,-4,-4,0,0,0,8,跨中,y,向位移（,mm,）,1,0,0,0,0,0,0,0,-1,-2,滑座,x,向位移,(mm),-6,-10,-9,-1,2,4,1,-7,-11,-5,第五批张拉,跨中,z,向位移（,mm,）,12,3,0,0,-3,-3,0,0,2,13,跨中,y,向位移（,mm,）,1,0,0,0,0,0,0,-1,-1,-3滑座,x,向位移,(mm),-6,-12,-18,-9,0,2,-6,-14,-13,-6,4.,施工分析,张拉过程分析,张拉前,钢构安装完毕、拉索张拉前结构,变形及,应力如下列图所示。,结构竖向变形,图（单位：,mm,）,30,4.,施工分析,张拉过程分析,张拉前,结构,x,向变形图（单位：,mm,）,31,4.,施工分析,张拉过程分析,张拉前,结构等效应力图,(,单位：,Mpa,）,32,4.,施工分析,张拉过程分析,第一批次张拉,分批次从两端往中间张拉，第一批次张拉后结构变形及应力如下列图,结构,竖向变形,图（单位：,mm,）,33,4.,施工分析,张拉过程分析,第一批次张拉,结构,x向变形图（单位：,mm,）,34,4.,施工分析,张拉过程分析,第一批次张拉,结构,等效应力,图,(,单位：,Mpa,）,35,4.,施工分析,张拉过程分析,第二批次张拉,第二批次张拉完成结构变形及应力如下列图,结构竖向变形图（单位：,mm,）,36,4.,施工分析,张拉过程分析,第二批次张拉,结构,x,向变形图（单位：,mm,）,37,4.,施工分析,张拉过程分析,第二批次张拉,结构,等效应力,图（单位：,Mpa,）,38,4.,施工分析,张拉过程分析,第三批次张拉,第三批次完成后结构的变形及应力如下列图,结构竖向变形图（单位：,mm,）,39,4.,施工分析,张拉过程分析,第三批次张拉,结构,x,向变形图（单位：,mm,）,40,4.,施工分析,张拉过程分析,第三批次张拉,结构等效应力图（单位：,Mpa,）,41,4.,施工分析,张拉过程分析,第四批次张拉,第四批次完成后结构的变形及应力如下列图,结构竖向变形图（单位：,mm,）,42,4.,施工分析,张拉过程分析,第四批次张拉,结构,x,向变形图（单位：,mm,）,43,4.,施工分析,张拉过程分析,第四批次张拉,结构等效应力图（单位：,Mpa,）,44,4.,施工分析,张拉过程分析,第五批次张拉,第五批次完成后结构的变形及应力如下列图,结构竖向变形图（单位：,mm,）,45,4.,施工分析,张拉过程分析,第五批次张拉,结构x,向变形图（单位：,mm,）,46,4.,施工分析,张拉过程分析,第五批次张拉,结构等效应力图（单位：,Mpa,）,47,4.,施工分析,张拉过程分析,第五批次张拉后即结构张拉完毕后，各索索力图如下：,张拉完毕后各索内力图（单位：,Mpa,）,48,4.,施工分析,张拉过程分析,结论,先后批次张拉的相互影响：后批次张拉对前批次已张拉的拉索索力有一定影响，最大超张拉系数为,1.04,。,张拉过程中刚构等效应力变化：在整个张弦梁施工过程中，等效应力水平均不高，张弦梁支座处一些杆件的应力集中比较明显，最大能达到,156Mpa,，但均在钢材弹性范围之内。,张拉完毕后位移状况：跨中竖向位移为,-3mm,到,13mm,，最大跨中竖向位移为,2-B,轴；滑动支座,x,向位移为,-18mm,到,2mm,，最大,X,向水平位移为,2-R,轴线。张拉完毕后，整体结构基本脱架，滑动支座位移量小于允许值,。,49,5.,施工措施,50,5.,施工措施,拉索现场施工内容主要包括两部分：拉索的安装和张拉。,拉索的安装,拉索安装要点如图,拉索的安装,拉索施工操作平台,钢丝束拉索开盘,拉索安装顺序,拉索安装前的先序工作,拉索及索夹安装,51,5.,施工措施,拉索的安装,钢丝束拉索开盘,在放索过程中，因索盘绕产生的弹性和牵引产生的偏心力，索开盘时产生加速，导致弹开散盘，易危及工人安全，因此开盘时注意防止崩盘,索盘放索装置示意图,52,5.,施工措施,拉索的安装,钢丝束拉索开盘,拉索卷盘展开现场照片,53,5.,施工措施,拉索的安装,拉索施工操作平台,采用型钢焊制拉索安装和张拉所需的操作平台。,冷铸锚索头张拉操作平台,54,5.,施工措施,拉索的安装,拉索及锁夹安装,拉索在地面展开后，按照索体表面的标记安装索夹，索夹应拧紧固定。,利用吊机、葫芦或者卷扬机等设备，将拉索索头与结构节点连接。,从中间向两侧，依次将索球与撑杆下端连接就位。,准备张拉。,55,5.,施工措施,拉索的安装,拉索及锁夹安装,张弦梁挂索,56,5.,施工措施,拉索的安装,拉索及锁夹安装,张弦梁固定索夹,57,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉方法,a,.,张拉时机,待整个钢屋盖的刚构拼装成整体、支座就位、拉索及索夹安装后，进行正式张拉。,b,.,张拉顺序,分批顺序张拉：本工程共有,10,根拉索，难以对这些拉索同步张拉，需要分批张拉。从两侧对称向中间张拉，每批张拉两榀。,同批次张拉的拉索同步分级张拉：,为保证张拉同步，同批次分五级张拉程序为：,0%,30%,50%,75%,90%,100%,。,58,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉方法,c.,主动张拉点,张拉点位于拉索端头；单榀张弦梁两端张拉，即每榀有两个张拉点，每张拉批共有,4,个张拉点。,d.,拉索张拉控制项目及其目标,拉索张拉采用双控原则：控制索力和变形。,0%,3050%,75%,90%,时，以控制张弦梁跨度和撑杆垂直度为主。,90%,100%,时，以控制索力为主，控制目标为：张拉锚固后的索力达到施工分析理论张拉力,59,5.,施工措施,拉索的张拉,施工张拉力,60,轴线,拉索规格,等效预张力,/kN,结构自重初始,态索,力,/kN,理论施工张拉力,/kN,2-V,7,127,2000,1868.5,1924.8,2-T,7,223,3400,2895.6,2969.7,2-R,7,223,4000,3552.0,3782.8,2-P,7,223,4000,3675.8,3798.1,2-M,7,223,4000,3810.2,3810.2,2-K,7,337,5500,5120.3,5120.3,2-H,7,337,5400,4785.2,4994.3,2-F,7,265,4500,3889.6,4142.0,2-D,7,223,3600,3116.1,3192.7,2-B,7,127,2000,1863.8,1935.8,拉索施工张拉力表,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉机具,a.,张拉工装和设备,采用液压千斤顶进行张拉。张拉系统包括：液压千斤顶、反力架、张拉螺杆、油泵、油压表、油管等。,61,张弦梁冷铸锚张拉工装示意图,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉机具,a.,张拉工装和设备,冷铸锚张拉现场照片,62,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉机具,a.,张拉工装和设备,63,斜拉结构索张拉现场照片,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉机具,b.,张拉设备数量,每张拉批包括两根拉索，共,4,个张拉点，每个张拉点需要一套张拉设备,64,张,拉,点,千斤顶,工,装,油泵,进油（回油）,油压表,台,/,张拉点,规格,/kN,总台数,套,台,个,张弦桁架每张拉批,4,1,6500,4,4,4,4/4,桅杆索张拉,3,2,240,6,3,3,3/3,张拉设备表,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉机具,c.,千斤顶型号,鉴于单根拉索最大施工张拉力约,500T,，因此选用,YCW650B,型千斤顶进行张拉。桅杆索力较小，因此采用,YDC240QX,千斤顶进行张拉，每个张拉点配两台千斤顶。,65,型号,公,称张拉力,/,kN,公称油压,/Mpa,穿,心孔径,/,mm,张拉行程,/,mm,主机质量,/,kg,外形尺寸,/mm,使用,阶段,YDC240QX,240,50,18,200,20.5,110,573,桅杆索张拉,YCW650B,6500,46,280,200,580,590,460,张弦梁张拉,选用千斤顶的主要技术参数表,5.,施工措施,拉索的张拉,千斤顶须进行标定,严格按照标定记录数据,张拉过程应缓慢、平稳,张拉过程中统一指挥、协调管理,停止其它项目的施工,发现异常应立即暂停，查明原因，进行实时调整,张拉施工要点及注意事项,66,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉调整措施,当张拉后出现索力或结构形状与理论值出现较大偏差时，应采取以下措施予以调整：,重新检查分析模型和分析数据,若拉索的索力到，而结构形状偏差较大，则撑杆的安装长度出现问题。采取的措施：采用监测仪器（如全站仪）测量相应数据，确定索长安装偏差。对索长安装偏差大的拉索直接进行张拉调整，直至合理值。,67,5.,施工措施,拉索的张拉,张拉应急措施,张拉过程中要做好突发情况的事前准备工作,应急情况,张拉过程断电,张拉过程不同步,张拉后结构变化值与设计计算不符,张拉后支座发生较大偏移,张拉设备故障,68,6.,人员组织,69,6.,人员组织,施工组织管理,主要人员配备分为三大部分，,分结构分析计算人员,施工现场作人员,现场测试人员,在施工安排上，切实按照总包的总进度计划的要求组织进行；张拉分项工程的施工要与钢结构工程施工进行密切的协作配合。,70,6.,人员组织,管理组织,预应力拉索施工管理组织图,71,6.,人员组织,劳动力安排,项目,拉张,安装,监测,人数,20,30,2,预应力拉索施工劳动力计划表（含辅助工）,72,6.,人员组织,施工质量管理,73,质量管理组织机构图,6.,人员组织,施工质量管理,74,质量检查程序图,6.,人员组织,施工质量管理,75,质量保证程序图,6.,人员组织,施工安全管理,安全管理的方针,安全生产目标,安全组织保证体系,安全教育程序,安全管理制度,安全措施,76,7.,施工过程监测,77,7.,施工过程监测,拉索预张力施工过程是个动态的结构状态变化过程，是结构从零状态向成形初始态转变的过程。由于钢构安装误差、拉索制作、安装和张拉误差、分析误差以及环境影响等原因，实际结构状态与分析模型是有差异的。,实际操作中，有必要对拉索预应力施工过程予以监测，对比理论分析值和实际结构响应的差异，即时掌握各关键施工阶段的结构状态，保证拉索施工全过程处于可控状态，保证施工过程结构安全，为下阶段施工和最后的施工验收提供依据,。,78,7.,施工过程监测,监测内容和监测点,监测内容包括：,索力监测点：各主动张拉点的索力。,关键节点位移监测点,张弦桁架变形监控位置为：支座水平滑移以及张弦梁上若干点的竖向位移，单榀张弦桁架上共,8,个点，见下图。每榀张弦桁架均监测变形,79,7.,施工过程监测,监测方法和设备,索力监测,采用标定的千斤顶,千斤顶标定实验室照片,80,7.,施工过程监测,方法和设备,位移监测仪器,全站仪,全站仪现场照片,81,7.,施工过程监测,监测制度,张拉前检查测试仪器是否正常工作，并读取初读数,在每一批次张拉过程中，不得移动测试设备,张拉完一批次后，应及时记录分析数据,专职人员测试,测试时机,选择温度变化小的时机进行测量，力求将温度、日照对施工控制的影响降低到最小限度,。,82,谢谢！,83,