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预应力鞍形索网屋盖工程施工工艺研究
[摘要]  介绍泰州师范学校体育馆菱形平面鞍形索网屋盖结构施工工艺,包括锚夹具设计、边梁立模放线、索孔预埋钢管制作及安装、箱形边梁混凝土浇筑、钢索制作及安装、索网张拉以及屋面施工工艺等。

    [关键词]  体育馆  鞍形索网  屋盖  预应力  钢绞线  悬索结构

    泰州师范学校体育馆位于江苏省泰州市师范学校校园内,建成后将作为该校的一个标志性建筑。该工程屋盖采用双曲抛物面鞍形索网结构形式,平面形状为近似菱形,对角尺寸为69.6m×67.2m,平面面积约为3459.5m2.索网悬挂在4根直线形箱形边梁上,梁截面为1400mm×1800mm,混凝土为 C50.索网共设计有承重索(主索)40束,每束为j15.24钢绞线;稳定索(副索)4l束,每束为1jl 5.24钢绞线。索网网格水平投影尺寸为1.6m×1.6m,中央主索的矢度和中央副索的拱度均为6m。

    1  施工工艺流程

    本工程索网结构施工工艺流程为:边梁立模→标索网孔位→绑扎钢筋→安装钢管→焊接灌浆管和泌水管

    搭满堂脚手架→钢索锚具安装→钢索下料钢管制作

    →浇筑边梁混凝土→混凝土养护→索网张拉→孔道灌浆→端头封裹。

    2  锚具及夹具设计

    2.1  锚具及其配件设计

    本工程选用的钢索为个15.24低松弛镀锌钢绞线,由于索与索之间的相互影响,在张拉的最后阶段需对钢索的内力进行微调,所以自行设计了一套非标准带微调的夹片锚具。主索使用双孔夹片锚具,副索使用单孔夹片锚具。夹片锚锚板有外螺纹,可以在张拉的最后阶段通过螺纹对索的内力进行适当调整,有利于索网成型,给施工带来方便。该锚具委托锚具厂加工,锚具的性能要求必须达到国家规定的I类锚具标准(即ηa≧0.95,apu,tot≧2%),确保锚固性能的可靠性。

    2.2  夹具、立柱设计

    对主索与副索之间的连接与固定,经过多次反复研究,自行设计了如图2所示的节点。

    3  边梁立模及放线

    本工程钢筋混凝土箱形边梁的施工难度较大。边梁截面呈扭曲的平行四边形(不考虑大梁外侧的挂板),截面尺寸为1400mm×1800mm。

    天沟底板底模支模时要严格按照设计图纸,不能过高或过低,过高不能保证天沟深度,为屋面排水带来困难;过低则将出现索的预埋钢管嵌入天沟底板。边梁外模、底模、边模及天沟底板模安装完毕并经检查符合要求后,即可定出索孔位置。索孔位置用红十字线标明,并写上所属索号,以便安装钢管。待所有索孔位置都准确定位后,即可绑扎混凝土大梁内除隔板之外的钢筋。

    4  索孔钢管制作及安装

    4.1  钢管制作

    主副索索孔留孔材料分别选用??76mm×3.75mm和??48mm×3.5mm普通焊接钢管。钢管在制作安装前要进行精确计算,考虑端部内凹孔留孔深度。下料时依据下料长度表逐一下料,用红色铅笔在钢管上写编号、所属索号及长度,以便识别分辨。钢管一端切口为直 角,另一端(安装时与边梁内侧模板贴紧)切割成45°。

    焊接锚垫板时要注意将管中心与铁板孔中心对准,螺旋筋同时焊接固定在锚垫板—亡(见图4)。

    4.2  钢管安装

    在边梁内,主副索预埋钢管呈交叉布置,每根主管同时与2根副管在空间相交,每根副管也同时与2根主管相交。钢管按放线位置确定后。用钢筋井字架焊接在边梁上筋上,以固定其位置。端部用麻丝堵严,以防止浇混凝土时流进从浆。先安装主管,后安装副管,副管直接与主管焊接在一起。钢管安装固定完华后,制作文装预留孔模板。由于预留孔外侧面是不规则的四边形、制作有一定的难度。经考虑几种方案,最终选用水盒广的方法—)即用长度不限的l 80mm宽、l0Omm厚的木板订成截面为l 80mm×180mm的正方形长木盒,再逐一量测预留孔4条梭的长度,用锯准备下料。木盒子要与锚垫板严格垂直,盒内塞满水泥纸以防漏浆。木盒子用??6短钢筋四面点焊在锚垫板和模板上,正下面托1根钢筋与边梁底筋或底模焊在一起(见图5)。

    钢管安装过程中及女装完成后必须逐一对每根钢管的位置进行检查和校核,确保其准确无误。索孔定位及钢管安装位置准确性直接关系到索网形成后节点标高能否达到设计要求,在设计中、甲方及总包施工单位相关人员的密切合作下,使这一极其关键的工作得宜顺利完成、并经复核、满足设计要求。

    5  混凝土浇筑

    索孔安装完毕后,即可绑扎隔板钢筋,立隔板模板,并经设计、质检部门作隐蔽工程验收合格后浇筑边梁及辅梁的混凝土。由于边梁为箱形梁,根据截面尺寸,先浇下部 1200mm高的部分(包括隔板);待这部分混凝土初凝后即可拆除其模板,然后再支顶板模板,再一次浇筑成型。浇筑顺序如图6所示,辅梁混凝土同时浇筑。混凝土为C50,添加减水剂。浇筑混凝土过程中应避免振捣棒直接接触钢管,以免使钢管位置产生偏移,并确保预埋钢管的畅通。当益板混凝土达到一定强度后,拆除边梁内外侧模板,清理端部孔道。

    6  制索

    6.1  钢索的防腐防火处理

    以往悬索结构施工,对钢索的防腐处理较为复杂,需除锈、除油、包裹等,工期长、耗用人工量大。本工程简化了钢索防腐处理,钢索直接采用镀锌钢绞线,包覆厚度为1mm以上的高密度聚乙烯塑料套管。索网的防火处理,采用在索网上刚防火涂料的方法。并且在立柱及夹具上涂防火涂料。

    为防止索孔段灌浆后水泥浆对钢索表面镀锌层产生腐蚀作用,在裸露钢索表面刷l层环氧树脂。

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