李 陽(yáng)
【摘要】本文結合工程實(shí)例，介紹了斜拉網(wǎng)格結構預應力拉索在施工過(guò)程中的監理工作流程、工作內容、監理要點(diǎn)及控制目標。
【關(guān)鍵詞】 拉索 預應力 監理
1工程概況
連云港市體育中心體育場(chǎng)工程頂棚采用斜拉網(wǎng)格鋼結構，由索桿系和鋼網(wǎng)殼組成，分為東西兩片，對稱(chēng)布置且相互脫離。單片網(wǎng)殼平面呈月牙形，長(cháng)約214m，中間寬約53m，投影面積約9053m2。鋼網(wǎng)殼標高約40m，桅桿向外側傾斜10°，桅桿頂標高75m。網(wǎng)殼前端則采用桅桿與預應力斜拉索體系連接提供彈性支承。
單片鋼網(wǎng)殼前緣由南北各4 根（共8 根）拉索吊掛，在網(wǎng)殼外側設置2 根平衡索。以下索1和索2統稱(chēng)為背索，索3～索6統稱(chēng)為前索。拉索另一端連系在傾斜的圓形桅桿頂部（標高20m以下Φ1200mm×30mm～Φ2200mm×30mm，標高20m～55mΦ2200mm×30mm，標高55m以上Φ1000mm×30mm～Φ2200mm×30mm），背索與地面支座鉸接，拉索平面布置如圖所示。
拉索平面布置圖
2監理工作內容：
2. 1施工單位資質(zhì)審核
2. 1.1拉索預應力張拉單位的資質(zhì)證書(shū)、安全生產(chǎn)許可證和特種作業(yè)人員的特種作業(yè)操作資格證書(shū)。
2. 1.2施工技術(shù)標準、質(zhì)量保證體系、質(zhì)量控制及檢驗制度是否滿(mǎn)足工程設計技術(shù)指標要求。
2.2質(zhì)量保證體系
督促檢查施工單位建立健全質(zhì)量保證體系，明確各級質(zhì)量責任制，堅持施工單位自檢、互檢，交接檢制度。
2.3技術(shù)資料管理
2.3.1督促檢查施工單位設專(zhuān)人負責技術(shù)資料管理，保證及時(shí)、真實(shí)、準確、完整，及時(shí)報送監理、建設單位簽字核準。
2.3.2隨時(shí)抽查技術(shù)資料管理情況。
3監理要點(diǎn)及控制目標：
3.1索體：
本工程拉索采用1670級Φ5和Φ7消除應力鍍鋅鋼絲，雙層熱擠聚乙烯護層扭絞型，規格如表1所示。拉索總長(cháng)度1701.12m，總用量約94940kg。
拉索規格
|
編號 |
規格 |
鋼絲束截面積
（mm2） |
索軸線(xiàn)長(cháng)
（mm） |
根數 |
總長(cháng)度
（m） |
線(xiàn)密度
（kg/m） |
總用量
（kg） |
|
索1 |
Φ7×265 |
10198 |
91729 |
4 |
366.92 |
88.78 |
32575 |
|
索2 |
Φ7×211 |
8120 |
83367 |
4 |
333.47 |
68.6 |
22876 |
|
索3 |
Φ5×253 |
4968 |
47777 |
4 |
191.11 |
39.46 |
7541 |
|
索4 |
Φ5×253 |
4968 |
53493 |
4 |
213.97 |
39.46 |
8443 |
|
索5 |
Φ5×253 |
4968 |
63405 |
4 |
253.62 |
39.46 |
10008 |
|
索6 |
Φ5×253 |
4968 |
85510 |
4 |
342.04 |
39.46 |
13497 |
索體制作嚴格執行斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術(shù)條件》（GB/T18365-2001）、《建筑拉索用鋼絲》（CJ3077-1998）標準對拉索的總體要求。
3.1.1鍍鋅鋼絲進(jìn)廠(chǎng)及驗收
3.1.1.1鍍鋅鋼絲按GB/T17101-1997《橋梁拉索用熱鍍鋅鋼絲》規定執行，光面鋼絲的主要性能不低于GB5223-1995《預應力砼用鋼絲》的規定。
3.1.1.2鋼絲進(jìn)廠(chǎng)有質(zhì)量保證單，按GB2103進(jìn)行驗收，每批按同一爐號抽檢5%的盤(pán)數（不少于3盤(pán)），進(jìn)行抗拉強度、延伸率、彎曲次數等關(guān)鍵力學(xué)指標作試驗，合格后方可進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)。
3.1.1.3根據使用階段索力低應力的特點(diǎn)，要求鍍鋅鋼絲廠(chǎng)提供松弛試驗和疲勞試驗的報告。
3.1.2聚乙烯（PE）護套料進(jìn)場(chǎng)及驗收
3.1.2.1內層耐老化黑色PE以及表層白色的高密度聚乙烯護套料，其性能不低于《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術(shù)條件》（GB/18365-2001）以及CJ3058-1996《塑料護套半平行鋼絲拉索》中規定。
3.1.2.2購進(jìn)的PE護套料有質(zhì)量保證單和合格證，黑色PE采用進(jìn)口PE料，應有商檢部門(mén)提供的檢測報告。
3.1.3熱鑄錨具及熱鑄填料進(jìn)廠(chǎng)及驗收
3.1.3.1熱鑄錨組件的性能和尺寸應符合《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術(shù)條件》（GB/18365-2001）以及CJ3058-1996《塑料護套半平行鋼絲拉索》中的規定。
3.1.3.2熱鑄錨頭和螺母無(wú)裂縫和明顯缺陷，并有超聲波探傷和磁粉探傷證明書(shū)。
3.1.3.3熱鑄填料中的化學(xué)原料應符合工業(yè)純標準，各種材料均應為合格產(chǎn)品，并附有合格證。
3.2錨具：
固定端錨具為雙叉耳式，張拉端為單螺桿式
3.2.1錨具組裝
3.2.1.1錨具組裝的程序為：斷索→第二層包裝→裝錨→剝頭→穿絲→封堵預熱→澆注→冷卻→頂壓。
3.2.1.2拉索精下料后，盡快按切割線(xiàn)切斷。
3.2.1.3鋼絲進(jìn)入錐體內散開(kāi)應均勻，必要時(shí)用鐵絲輔助分離。
3.2.1.4澆鑄熱鑄料時(shí)，錨杯應預熱，澆鑄應密實(shí)。
3.2.1.5熱鑄錨頭冷卻后，將索頭置于反力架上，用千斤頂對錐塞進(jìn)行頂壓，頂壓力為0.2倍標稱(chēng)破斷力，持荷5min，以消除錐塞體的收縮間隙。
3.2.2張拉卷盤(pán)包裝
3.2.2.1每根成品索在出廠(chǎng)前必須有超張拉，合格后方可出廠(chǎng)。
3.2.2.2張拉按工藝卡的要求分步進(jìn)行，張拉前對千斤頂、油泵、油壓表等進(jìn)行標定。
3.2.2.3成品拉索盤(pán)繞出廠(chǎng)時(shí)，按正常采用索盤(pán)盤(pán)筒直徑不小于20倍索徑，并不小于1.8m。拉索成盤(pán)后，對錨頭進(jìn)行防銹處理，并定位可靠，系上合格證、編號、質(zhì)量保證單等。
3.3拉索掛索安裝：
本工程頂棚結構成形依靠張拉拉索，前索為鋼網(wǎng)殼提供使結構成立的彈性支承點(diǎn)，而且桅桿底部與下部結構鉸接，必須在桅桿頂部的各拉索建立預應力，以保持桅桿的傾斜11°的平衡狀態(tài)。因此拉索是該結構的核心構件，決定了整體結構的安全性以及受力變形性能表現。本工程的如何掛索是難點(diǎn)之一。
監理工作要點(diǎn)：利用混凝土看臺上預留的能滿(mǎn)足桅桿從直立到旋轉11°的孔洞，將桅桿分段直立安裝，桅桿按計算要求設置多道纜風(fēng)鋼絲繩保持穩定。在桅桿頂部設計臨時(shí)掛索施工平臺，利用吊機進(jìn)行掛索，將4根前索和2根背索的上索頭掛在直立桅桿的頂部。在直立桅桿的頂部進(jìn)行掛索，作業(yè)工人的安全有保證。
3.4拉索牽引安裝：
在近75m高的桅桿頂部將索展開(kāi)牽引并保證桅桿的直立穩定性是難點(diǎn)之二。拉索的牽引安裝不能盲目牽引展開(kāi)，隨意將拉索的下索頭牽引至錨固的鋼耳板上。
監理工作要點(diǎn)：在澆筑背索1和索2的混凝土錨碇時(shí)必須同時(shí)預埋拉索的牽引索，拉索的牽引展開(kāi)遵循對稱(chēng)、使桅桿不受過(guò)大的偏心荷載為原則。具體實(shí)施時(shí)，嚴格規定牽引展開(kāi)的順序，先牽引索3并固定于錨固的鋼耳板上，后適度展開(kāi)索1和索2，再牽引索4；適度繃緊索1和索2的牽引索，再牽引索5和索6，將其下索頭安裝至錨固的鋼耳板上。
3.5桅桿傾倒并拉索張拉：
該結構的桅桿高達75m，******管徑2.2m，是該結構的超大型構件。桅桿向體育場(chǎng)外側傾斜11°，桅桿從直立到傾置的安裝過(guò)程是一個(gè)高風(fēng)險的施工過(guò)程。底部設計為球鉸使得該構件的安裝到位以及受力平衡都依賴(lài)拉索的張拉施工。該施工過(guò)程必須制定切實(shí)可行的施工方案，并進(jìn)行必要的專(zhuān)家論證，采取切實(shí)安全可靠的措施，才能避免施工過(guò)程桅桿傾覆，防止重大整體坍塌事故，并且做到桅桿傾置過(guò)程與已安裝結構不發(fā)生碰撞。也是本工程難點(diǎn)中最難的部分。
監理工作要點(diǎn)：在桅桿傾斜過(guò)程中，月牙形網(wǎng)殼的場(chǎng)外V形撐有一部分受拉，有一部分受壓。如何保證桅桿緩慢傾斜并有防止突發(fā)性?xún)A斜的“二道防線(xiàn)”是成功的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，必須成立施工現場(chǎng)的桅桿傾斜并張拉的臨時(shí)指揮部，采用同側兩桅桿的位于場(chǎng)外的索1和索2的4根索同步緩慢牽引，位于場(chǎng)內的桅桿安裝鋼絲繩纜風(fēng)緩慢放松，位于鋼屋蓋頂面的索6的橫張裝置（“二道防線(xiàn)”防突發(fā)裝置）緩慢放松，三個(gè)作業(yè)在施工現場(chǎng)指揮下同步進(jìn)行，用全站儀監控桅桿的傾斜度和兩桅桿的傾斜同步性。牽引到位后張拉亦采用同側兩桅桿的4根背索同步張拉，待張拉到位后進(jìn)行網(wǎng)殼鋼管支架落架。
3.6網(wǎng)殼下安裝支架落架并保證滿(mǎn)足使用功能要求：
拉索張拉施工完畢，拉索與鋼網(wǎng)殼須形成結構，并需要在其中建立一定的預拉力。該預拉力須保證拆除網(wǎng)殼支架后，屋蓋結構能承受自重，變形不致過(guò)大，以及拉索不松弛。在拉索中如何建立有效的預張力，以保證結構的安全性，并方便安裝屋面板，是預應力施工的難點(diǎn)。
監理工作要點(diǎn)：網(wǎng)殼的安裝精度影響拉索的張拉力，由于在屋面高空張拉危險性大，本工程采用主動(dòng)張拉桅桿外側的兩根背索，位于屋面上的前索索3、索4、索5、索6是被動(dòng)張拉。焊接球節點(diǎn)網(wǎng)架下的鋼管支架落架卸載采用如下順序：
3.6.1先落下桅桿周邊區域下鋼管支架，包含月牙形網(wǎng)殼的牙尖部分；
3.6.2后落下索3、索4、索5下方的網(wǎng)殼安裝支架；
3.6.3最后落下索6和兩索6間的網(wǎng)殼寬度中間部分下的鋼管支架。
3.7拉索間相互影響大：
單片頂棚兩側共有12根索（索1～索6各兩根），且都要在其中建立預應力。單側6根拉索通過(guò)桅桿頂的錨箱相互聯(lián)系，張拉其中任何一根索都會(huì )影響其它索的索力，因此在單片頂棚結構中須確定合理的拉索安裝和張拉方案，盡可能減少張拉根數和次數。
監理工作要點(diǎn)：為保證前索的張拉力正確，采用拉索安裝時(shí)的容差技術(shù)，將拉索的安裝長(cháng)度與鋼屋蓋的安裝精度一致起來(lái)，并在所有索中建立設計要求準確度的有效預應力。
3.8控制目標
3.8.1網(wǎng)殼的形狀是否滿(mǎn)足建筑要求的結構外形是工程驗收的主要內容。
3.8.2索力與變形雙控，以控制拉索張拉力為主。由于桅桿吊拉網(wǎng)殼的吊拉基本恒定，對預應力值準確建立十分重要，應以控制索力為主，控制變形為輔。
3.8.3各階段相鄰桿件的內力應在安全范圍內。在安裝就位、張拉、調節、使用等各階段應保證其它桿件的安全。
3.9索力監控：
3.9.1監控內容：拉索中有效預應力的建立。
3.9.2測試方法：拉索張拉力控制主要采用張拉設備的油壓表監控，必要時(shí)可輔以第三方檢測的電阻應變片法、頻率法（傳感器附著(zhù)在拉索上，以人力激振或環(huán)境隨機振動(dòng)測震）、非接觸式頻率測定（該儀器利用電渦流原理，不需接觸拉索即可測出拉索的頻率）等對拉索及其它鋼結構的應力進(jìn)行監測。
3.10結構變形監控
采用千斤頂對拉索進(jìn)行張拉或放松，可以調整索桅桿頂的水平向坐標，使其符合設計所選定的******形狀。因此，本工程索的施工控制主要是通過(guò)控制索力以達到控制索網(wǎng)殼的******形狀。
拉索首次張拉、正常使用狀態(tài)時(shí)的支承條件是變化的，理論計算可以模擬各種工況，但實(shí)際效果不一定能完全滿(mǎn)足設計要求，因此，首次張拉之后，需要進(jìn)行一定范圍的索力調整。為了盡量減少索力調整的數量，應進(jìn)行詳盡的計算分析。
3.11監測儀器：
3.11.1索力監測——千斤頂油壓表
目前，索結構通常使用液壓千斤頂張拉。由于千斤頂的張拉力與油缸中的油壓有直接的關(guān)系，利用千斤頂油壓面積一定時(shí)，油缸中的液壓與千斤頂的張拉力成比例這一原理，將油壓表讀數換算成千斤頂的張拉力。該方法比較直觀(guān)，不需另添儀器設備，事先經(jīng)過(guò)標定的千斤頂測試索力有一定的精度，是施工過(guò)程中最常用的索力測試方法。
3.11.2位移監測儀器——全站儀
全站儀是目前在大型工程施工現場(chǎng)采用的主要的高精度測量?jì)x器。全站儀可以單機、遠程、高精度快速放樣或觀(guān)測，并可結合現場(chǎng)情況靈活地地避開(kāi)可能的各種干擾。
施工測量控制網(wǎng)是施工放樣和施工中變形測試的基準，為了確保測量精度，一般需要在原有控制網(wǎng)的基礎上進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)加密，并對其進(jìn)行嚴密平差及定期復測。高程控制網(wǎng)的兩端必須進(jìn)行水準校測，以保證兩端高程的統一。高程控制網(wǎng)的布設應與平面控制網(wǎng)的布設同時(shí)進(jìn)行，采用全站儀時(shí)放樣用的主要平面控制點(diǎn)應納入高程控制網(wǎng)，統一聯(lián)測平差。高程控制網(wǎng)的基本網(wǎng)和加密網(wǎng)精度保持一致，其精度根據規范確定。復測精度與建網(wǎng)精度相同。
為保證施工放樣或觀(guān)測的精度和速度，對放樣或觀(guān)測的主要控制點(diǎn)應設強制對中固定觀(guān)測墩座；對于其它控制點(diǎn)也應盡量設強制對中固定標志桿，以便于精確照準。
采用全站儀可直接由控制點(diǎn)進(jìn)行三維放樣，可達到很高的精度效果。
4結束語(yǔ)
本工程在實(shí)施過(guò)程中，現場(chǎng)監理人員均能樹(shù)立良好的質(zhì)量意識，對材料、施工過(guò)程的每一環(huán)節嚴格把關(guān)，嚴格施工工藝并加強施工管理，有效地保證了預應力拉索的工程質(zhì)量，也為今后類(lèi)似專(zhuān)業(yè)工程的監理工作積累了寶貴經(jīng)驗。
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