钢结构体育场框架及罩棚挑梁悬拼法施工工艺标准.doc

体育场框架及罩棚挑梁悬拼法施工成都体育场是在原市人民体育场旧址上新建的一座现代化全天候体育场地处城市中心占地面积约建筑面积可容纳观众人第章工程概况成都体育场建筑平面呈八心圆偶合的相似椭圆形为周圈全封闭大悬挑罩棚的空间碗状结构径向框架分为条轴线处双柱双梁变形缝钢筋混凝土方桩基础环向用联系梁构成蛛网结构榀双向对称的锯形框架在三维空间尺寸渐变用小折线近似弧形形成庞大隽秀刚劲挺拔的空间马鞍形曲面建筑效果罩棚挑梁悬伸长度由南北中部的变化到东西中部的端点高度由南北中部变化到东西中部彩色压型钢板棚面设在挑梁下缘挑梁暴露在罩棚屋面上图罩棚挑梁采用部分预应为混凝土结构梁体为工字形截面梁宽与框架柱宽相同梁腹宽度仅在胁部增大为挑梁尾段与框架顶部立柱整体现浇悬伸部分划分为段块体进行悬臂拼接拼接块体在现场分段预制拼接端肋面做成齿状棒口用环氧树脂粘接依靠榫齿嵌接和环氧树脂的粘结强度传递剪力用起吊设备将预制梁段块体吊起在空中悬臂拼装拼接一段块体后即张拉束预应力钢丝在现浇的挑梁尾部端面锚固借助钢丝束的预加拉力对块体施加压力将拼接块体连接成整体挑梁块体逐段悬拼逐段延伸出去在高空无支架的情况下完成整榀大跨悬挑罩棚梁的施工图第章大跨罩棚挑梁足尺结构试验施工前进行了最大悬挑跨度挑梁的足尺结构试验试验内容有框架与挑梁尾段整体现浇挑梁块体预制空中逐段悬拼环氧树脂粘接空中穿束预应力张拉和锚固预应力损失测定和荷载试验等施工前进行了最大悬挑跨度挑梁的足尺结构试验试验内容有框架与挑梁尾段整体现浇挑梁块体预制空中逐段悬拼环氧树脂粘接空中穿束预应力张拉和锚固预应力损失测定和荷载试验等第节预应力损失测定测量预应力损失的方法是在镦头锚板后面放置特制的传感器将钢丝应变值传入应变测定仪测出张拉后钢丝中的预应力值将控制张拉力减去在钢丝中实际建立的预拉力可得到预应力短期总损失值其中包括锚具变形损失摩阻损失钢丝应力松弛损失和锚环外附加损失等测试数据说明曲线束的锚具变形损失主要发生在尾部张拉端内的曲线长度范围钢丝应力松弛损失在顶塞后最初内完成锚环外附加摩擦损失可按控制应力的计算分批张拉的弹性压缩损失由应变传感器和布置在梁体上缘的千分表量测束钢丝的平均弹性压缩损失值约为弹性压缩损失值接近的可将先批张拉钢丝束的控制张拉力逐一加大一点给予补偿实测的摩阻损失为理论计算值的倍曲线束中建立的有效预应力比计算值偏小左右这是因为曲线束金属波纹管的弧线位置不准确形成多处小弯折点另外预留孔道在拼接面产生左右错孔或上下错孔预应力钢丝形成弯折点增大了摩阻损失如果挑梁块体和现浇段预留孔道的施工误差过大悬拼张拉后在钢丝中实际存在的有效预应力值将比理论计算值偏低较多第节块体拼接端面上的局部承压施加偏心预拉力后挑梁现浇段拼接端面承受的预压力最大束总张拉力达设计允许最大预压应力为为现浇段混凝土设计抗压强度的实测现浇段拼接端面上缘最大预压应力为说明存在不均匀局部受压试验中用钢棒或钢垫板调整梁体偏斜时在拼接面上形成小点局部承压在拼接面腹板上部实测到的预压应力高达此时在梁腹榫齿处出现挤压水平裂缝施工中要保证梁体拼接端面平整无破损尤其必须保证上缘孔洞之间有足够承压面积校正挑梁时不允许用加塞钢榫钢垫板的方法以免在拼接面上产生过大的局部压应力待梁体混凝土达到设计强度后方可进行预应力张拉第节挑梁荷载试验在挑梁上缘下缘和梁腹贴有片长距电阻应变片用于各阶段加荷时测量各控制点的应力梁体上表面设有个位移测点用应变仪测上缘应变与应变片量测结果进行对比在每段块体拼接处悬挂垂球用标尺量测梁体的挠度梁体上表面架设水平仪台挑梁正前方架设经纬仪台用以监测在悬拼过程中梁头处挠度变化和轴线偏斜按标准荷载分级从尾段向前端逐点逐级加载达到设计标准荷载时持荷卸载到零量测残余变形调整加载设备加载到设计标准荷载的控制截面作用弯矩达到设计弯矩的倍超过设计安全系数持荷量测应力和变形挠度卸荷量测残余变形结束试验由于加载设备限制未作挑梁破损试验荷载试验结果说明在设计荷载作用时部分预应力混凝土罩棚挑梁的上缘均处于受压状态未出现拉应力挑梁处于弹性工作阶段在设计荷载作用下梁体上缘出现不大的拉应力控制截面未出现受力裂缝卸载后塑性变形很小残余变形值仅罩棚挑梁平面内刚度较好开始悬拼时拼接块体自重产生的向下挠度超过偏心预拉力产生的向上挠度拼接后块体前端下挠随挑梁块体逐段悬拼出去预应力钢丝束数量增多偏心预拉力产生的向上挠度逐渐接近块体自重产生的向下挠度越靠近自由端块体前端下挠越小在挑梁自由端束钢丝产生的向上挠度抵消段块体自重产生的向下挠度后形成预应力上拱度其值为相当于悬挑跨度的在设计荷载作用下挑梁自由端产生向下挠度与预应力上拱度抵消后仅有向下挠度卸荷后荷载挠度消失自由端仍恢复上拱度挑梁处于弹性工作阶段第章框架现浇和罩棚挑梁悬拼施工第节现浇框架施工条轴线双向对称榀锯形钢筋混凝土框架共有种剖面混凝土强度等级为挑梁尾段与框架顶部立柱整体现浇环向联系梁和现浇楼板构成三维尺寸渐变的空间马鞍形骨架承受拉弯力的锯齿形斜大梁整体浇注不允许留设施工缝一次浇注混凝土左右在斜大梁上安放预制形自防水先张预应力混凝土看台板由于构件形状复杂多变节点处钢筋非常密集故框架柱梁用钢模板节点和圆弧处用异形术模和弧形模板吻合将卵石换为细石掺加早强型减水剂在试验室确定配合比后严格控制水灰比在侧模适当位置开设浇注孔用塔吊通过活动滑斗注入混凝土采用填塞拆除方法施工双框架变形缝用硬泡沫板填缝刨花板作缝边侧模浇注数日后将填缝的泡沫板凿碎可将刨花板抽出重复使用逐段施工须注意不可用硬泡沫板直接作缝边侧模否则箍筋会压人泡沫板中内缝侧面将大量露筋变形缝外侧缝宽仅径向深度达多处理露筋很困难效果不好第节预制看台板防水嵌缝体育场看台板面既是数万名观众活动的楼面又是下层房间及变电室等设备间的屋面板端温度变形明显防水难度较大看台板为自防水板面板缝防水采取上嵌下疏的方法在板缝下面的锯齿形斜大梁上设有排水小沟将板缝少量渗漏水引向环沟在预制形看台板端头侧面预留凹槽看台板安装后用氯丁橡胶防水材料嵌水平缝和竖向缝预制看台板前边和两侧边板下均预设有滴水槽以防雨水贴板下浸漏看台板防水构造和防水嵌缝做法见图第节挑梁块体预制及预应力孔道留孔榀挑梁共段块体种规格混凝土强度等级为按梁号和施工先后分组在砖砌胎模上平卧生产在一个胎模上逐段连槽浇筑连续生产一榻挑梁的全部块体前一段块体的后端面即是后一段块体的前端面采用连槽浇筑基本可保持块体拼接面连续吻合预制块体采用钢管抽芯预留孔道只要时间掌握合适用钢管转动抽芯的方法预留直线孔道是有把握的挑梁现浇段预留孔道施工不便抽管困难不论曲线孔道还是直线孔道均采用铁皮波纹管预埋留孔要保证波纹管位置准确曲线圆滑尽可能一根整管到位少量接头处要用波纹管套接过渡以免在接头处发生弯折错位而进浆造成管内堵塞波纹管在端面要露出模板一段长度并将管口堵严以免振捣时混凝土从管口挤入堵塞孔口若堵塞曲线孔道疏通十分困难挑梁现浇段在空中浇筑而悬拼块体在胎模上生产为保证第一段块体与现浇段端面悬拼吻合采用钢板精加工制成刚性端模同一梁号的刚性端模分别用于同一榀挑梁现浇段端模和第一悬拼块体在胎模上的端模用准线和经纬仪保证刚性端模安装的轴线位置及垂直度准确尽可能使空中和地下分别浇筑的两个端面接近连槽浇筑的效果第节端面修补和孔道清理端面一般缺陷可用环氧砂浆修补找平角掉边或局部碎裂者要用环氧混凝土填补再用环氧砂浆刮平尤其要保证现浇段端面的承压面积和混凝土密实度特制两端有锥度的清孔器外径比制束后的钢丝柬稍大两端焊上钢丝在孔道内来回滑动以清理孔道要注意防止预留孔道窜孔或错孔施工时尤其要保证挑梁现浇段弧线孔道的留孔质量第节高空元支架逐段悬拼罩棚挑梁预制看台板安装就位并满足抗倾荷重要求后可进行挑梁悬臂吊拼块体单段自重为最大块体长安装高度加上吊具重量共采用双塔机抬吊的方法施工内圈中塔和外圈中塔起吊力矩之和的为可满足块体起吊力矩要求的三角形钢管桁架抬吊扁担自重内圈塔机和外圈塔机各吊起一端在扁担下平衡吊拼块体双塔机协调动作同步起吊悬挂式轻型脚手架夹挂在块体两侧随块体起吊逐段拼出交替流水使用脚手架外侧设钢筋护栏和安全网图挑梁块体间的拼接面涂刷环氧树脂粘接保持分段梁体纵向连续传力拼接端面通过软接触增加吻合效果为减少悬空涂刷操作采用单侧双层涂刷法先在空中和地面的两个待拼接端面上分别涂刷环氧树脂底层块体起吊前在地面块体端面上再涂刷环氧树脂面层内起吊拼接以保证空中拼接端面在软结合中均匀粘接在梁体顶面和侧面拉通线控制悬轴线位置在场内控制圆心架处设经纬仪上下扫描检查块体中心线是否与梁体中心及框架轴线重合控制悬拼块体不产生错位或扭转在块体端部放置丁字测尺直尺与梁体中心线重合在横尺两端吊下相等长度的细钢丝垂球在看台板上用水平仪检查两只垂球是否处于同一设计标高这样既控制了悬拼块体设计标高避免产生上下偏倾或左右偏倾又避免了块体前端面产生扭转挑梁现浇段端面与第一段块体拼接端面是用精加王刚性端模分别在空中和胎模上浇筑的端模空间位置难于精确控制实际不可能保证连槽浇筑的吻合效果经多次拆装的刚性端模会产生变形和拼合误差使现浇段拼接面上产生施工误差如误差过大几段块体悬拼出去大跨挑梁自由端就会形成较大的斜偏故施工中必须严格控制现浇段端面尺寸和位置反复调整校正保证第一拼接面吻合是保证整桶挑梁悬臂拼接质量的关键悬拼块体就位合乎要求后在拼接面下缘两侧跨缝绑焊角钢长用于固定块体位置保证因分段悬拼而断开的下部非预应力钢筋纵在向连续传力梁体两侧绑焊角钢时要求对称施焊第节预应力钢丝制束和悬空穿束榀挑梁所用预应力钢丝束共束其中束分为种长度束分为种长度南北罩棚挑梁钢丝束最短为东西罩棚挑梁钢丝束最长为高强碳素钢丝应逐盘抽样试验选取弹性模量值相同的钢丝下料制束钢丝下料后镦粗头带镦头的钢丝穿入钢质镦头锚板中用双锚板将钢丝梳直并用铅丝绑扎成束后的钢丝按挑梁号和钢丝分束号编号挂牌以免错用镦头锚板采用号钢制作硬度要求为孔眼偏移误差不大于抽样进行强度试验为保证钢丝镦头齐整减小长度误差降低钢丝松弛应力损失在锚板外缘加工螺纹旋盖钢质内螺纹压板将钢丝镦头压齐顶紧加盖丝扣压板的镦头锚板使用性能良好挑梁尾部张拉端采用钢质锥形锚具锚塞经热处理后硬度要求为块体悬臂拼接时的预应力钢丝空中穿束采用钢丝束随块体起吊悬空牵引引束到位的方法用穿束器图销住钢丝束尾端中心销越向前拉钢丝被夹得越牢起吊时在地面将钢丝束尾端穿过块体预留孔道露出穿束器钢丝束与块体一起缓缓起吊到拼接位置当块体端面靠近时空中操作人员将牵引钢绳从挑梁尾端引出牵引钢绳的钩子套住穿束器中心销的销环通过固定在挑梁尾端挑架上的导向滑轮用卷扬机将牵引钢绳慢慢向后拉牵引穿束器将钢丝束拉进孔道中从挑梁尾部端面孔道中拉出直到钢丝束前端的镦头锚板嵌入悬拼块体端面预留的凹槽中定位并将钢丝束拉紧为止卸下穿束器预应力钢丝柬悬空穿束便告完成如有束钢丝则应逐束牵引到位图选用台牵引力为的卷扬机安放在看台后部平台可满足一棍挑梁全部钢丝束的牵引要求吊拼挑梁最前段块体时长的钢丝束会在块体前面下坠形成弧形长尾要采取措施避免钢丝束滑落牵引时应避免高强钢丝被块体前端孔口处的混凝土擦伤穿束前应进行孔位编号挑梁尾部端面拼接端面及起吊块体端面均应标明孔号钢丝束也相应编号同号数钢丝束穿入同号数孔道在挑梁尾部端面上检查穿出的钢丝束的束号与该孔的孔号是否相符如果发现错孔或窜孔必须退束调整确认无误后方可进行预应力张拉第节逐段张拉悬拼罩棚挑梁在挑梁尾端用钢管搭设悬挑灯笼脚手架铺设张拉平台侧面用席围护在平台上放置型油压机台型穿心式双作用千斤顶台及必要的工具负荷重力左右经过满负荷试验悬挑张拉平台强度和稳定性可满足施工要求悬拼段块体即对称梁体中轴线在挑梁现浇段尾部张拉束或束预应力钢丝在尾部端面锚固参见图预拉力将拼接面压紧软结合的环氧树脂从拼接面四周侧缝挤出空中操作人员应及时将溢出的环氧树脂刮塞进去封闭拼缝底面及侧面预应力钢丝不但起受力作用还作为拼接手段依靠强大的预压力和环氧树脂胶泥的粘接力将悬拼块体拼接牢固按顺序依次悬拼下一段块体在尾部再张拉束预应力钢丝在挑梁尾部端面锚固将悬拼的第段块体拼接牢固照此循环施工将预制梁段到逐段悬拼完成预应力张拉单向分级施加拉力超张拉次张拉到位单束张拉力为单束张拉力为预应力张拉实行双控以油压表读数为主要控制同时控制钢丝伸长值控制范围为确认钢丝伸长值满足要求后即可进行锥形锚具顶塞顶塞后量测锚塞内缩量为即认为符合要求待张拉锚固完成塔机松钩卸荷张拉双束对称钢丝时台油泵通过分配阀分压给台千斤顶同时进行同步对称张拉保持张拉应力对称平衡在钢丝束尾部挂牌注明束号和张拉锚固时间内检查有无滑丝或断丝若后无滑丝或断丝则张拉合格规范规定在梁体一个断面上预应力钢丝断丝和滑丝根数不得超过钢丝总根数的束钢丝中断丝和滑丝不得超过根否则应退束和换束对于高空无支架悬臂拼接的后张预应力挑梁退束和换束相当困难如连续拼接几段块体后夹在中部的块体中预应力钢丝发生断丝或滑丝镦头锚板前后都被封闭拼接面上的环氧树脂固化粘结几乎不可能退束和换束所以制束时必须严格控制预应力钢丝材质均匀在榀挑梁悬拼施工中张拉束共计根预应力钢丝仅发现束钢丝中各断丝根都是在顶塞时断丝或在锚固后内断丝未发生退束和换束的情况第节悬拼挑梁孔道压浆悬拼块体每个孔道前端距镦头锚板处留有排气孔用塑料小管伸出梁体在挑梁尾部端面锥形锚环中心设有带内螺纹的进浆孔每个进浆孔上安装个带活动阀门的压浆控制阀控制进浆速度和封闭孔道灵活适用操作方便顶塞锚固后应尽快进行孔道压浆上浆平台和型压浆泵设置在挑梁尾部附近看台上分级加压单向一次压浆饱满孔道压浆用微膨胀水泥浆硅酸盐水泥掺加万分之五铝粉水灰比掺入适量减水剂将压浆泵出浆管接在锚环中心的控制阀管口上开启阀门压浆泵升压水泥浆被压人孔道中待前端排气孔有浓浆溢出即用木模塞紧排气孔压浆泵继续升压至从进浆孔继续压人水泥浆直至进浆孔不再进浆时关闭控制阀封闭孔道压浆泵降压该孔道压浆即告结束压浆顺序为自下而上逐孔进行水泥浆初凝后即可将控制阀取下悬拼挑梁由几段块体串接由于存在施工误差在拼接面上孔道不可能完全连续封闭产生拼合露缝第一段悬拼块体与现浇段的拼接面上露缝尤为明显孔道进浆压力加不上去露缝处漏浆严重施工中采用内通外封的办法处理在块体拼接面上缘用开口铁皮管将跨缝的预应力钢丝包住铁皮管塞进两端孔道内一定长度再用细石混凝土将拼缝上缘仔细封闭一层尽可能减少管道在拼缝处的漏浆和窜浆使之内通用环氧树脂和玻纤布封闭块体拼接面底缝和侧缝对一榀挑梁的所有孔道逐个压浆一次完成不得间断经过对拼接缝内通外封处理后进浆压力可升至块体拼缝处不再漏浆悬拼挑梁孔道压浆均能满足要求孔道压浆后将块体拼接处上缘两端预留明槽内的裸筋用相同直径钢筋绑搭焊接须满足传力焊缝长度要求保证因分段悬拼而断开的上部非预应力钢筋纵向连续传力用细石混凝土封平梁体上缘明槽图挑梁自由端镦头锚板槽口和尾部锥形锚环锚固端面须加设钢筋网片用混凝土封端成都地区潮湿多雨为保护处于高强度受拉应力状态的预应力钢丝的耐久性在块体拼接缝四周做宽氯丁胶乳沥青二布六涂防水隔汽层在罩棚挑梁表面做防水涂料饰面挑梁悬拼施工完成后在梁体下缘安装环向槽钢檩条以保证侧向刚度构成环形空间骨架在钢模条上铺盖天蓝色压型彩色钢板突出条淡黄色径向悬挑肋梁组成周圈封闭的空间马鞍形大悬挑彩色罩棚屋面