施工工法与工艺-体育场框架及罩棚挑梁悬拼法施工.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10ha,建筑面积43340 m2,可容纳观众40000人。 第1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88条轴线,16处双柱双梁变形缝,400mm400mm钢筋混凝土方桩基础,环向用联系梁构成蛛网结构。104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8.8m变化到东西中部的28m,端点高度由南北中部13.53m变化到东西中部26.622m。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6-19-1、6-19-2)。 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120mm,在胁部增大为200mm。挑梁尾段与框架顶部立柱整体现浇,悬伸部分划分为1~4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1~2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6-19-3)。 第2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。 第1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σl1、摩阻损失σl2、钢丝应力松弛损失σl4和锚环外附加损失σl′等。 测试数据说明,曲线束的锚具变形损失σl1主要发生在尾部张拉端内4~6m的曲线长度范围,钢丝应力松弛损失σl4在顶塞后最初10min内完成30%。锚环外附加摩擦损失σl′可按控制应力σcon的5%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,1束22Фs5钢丝的平均弹性压缩损失值约为220kN,弹性压缩损失值接近σcon的0.5%,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σl2为理论计算值的1.38~1.55倍,曲线束中建立的有效预应力比计算值偏小2%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2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,6束22Фs5总张拉力达2874.30kN。设计允许最大预压应力为10.7MPa,为现浇段混凝土设计抗压强度的47.4%。 实测现浇段拼接端面上缘最大预压应力为26MPa,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93MPa,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100%设计强度后,方可进行预应力张拉。 第3节 挑梁荷载试验 在挑梁上缘下缘和梁腹,贴有62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10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1台,挑梁正前方架设经纬仪1台,用以监测在悬拼过程中梁头处挠度变化和轴线偏斜。 按20%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24h,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170%,控制截面作用弯矩达到设计弯矩的1.65倍,超过设计安全系数,持荷24h,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100%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