[发明专利]环形封闭钢管内平行钢绞线组装索的预应力施工方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于土木工程中对环形封闭钢管内设置拉索的预应力钢结构进行预应力施工的方法，属于土木工程的预应力技术领域。

背景技术

预应力技术已广泛应用于土木工程中，通过在结构中布设预应力材料并进行张拉从而在结构中建立所需的预应力。在大型体育建筑、公共建筑和工业建筑中，如体育场馆、会展中心和储煤棚等，经常采用球面大跨空间钢结构屋盖，如圆球面、椭圆球面等。这类结构，特别是矢跨比较低时，在竖向荷载作用下会产生较大的支座水平反力。可在支座环梁或者支座环向桁架的环形封闭钢管内布设预应力拉索，通过直接张拉拉索，而产生指向结构中心的环箍等效荷载，从而减少支座水平反力、控制结构变形、节约支座环梁或支座环向桁架以及屋盖下部结构的材料。

常规预应力混凝土结构和预应力钢结构的拉索类型主要包括成品索和组装索两大类。成品索的索体和索头在工厂内制作后形成整体，运至现场安装；而组装索的索体和索头一般都在施工现场进行下料、编束和组装。成品索具有定长、调节量小、整体性和防腐性能好、索头尺寸大、费用高的特点。在环形连续封闭钢管内布设拉索，由于成品索的整体性，需要整体穿索和整体张拉，而且索头尺寸大，需要较大的钢管内径和张拉端部空间，索头较难穿越钢管节点区域内部台阶，因此，成品索难以适用，需要采用组装索。

在大跨空间钢结构中的构件内布设组装索，已有类似工程。在空间管桁架的上弦或者下弦钢管内布设组装索，但其上弦或者下弦的钢管不是环形封闭的，预应力施工较为容易，一般预应力施工方法为：采用无粘结钢绞线组装索和防松多孔夹片锚、逐根或整束穿索、整束张拉。但在环形封闭钢管内布设预应力拉索，存在预应力材料选择、穿索和张拉的一系列问题。

1)预应力材料

由于布设拉索的钢管内部是封闭的，这对拉索防腐是非常有利的，因此预应力材料可选用普通钢绞线或者无粘结钢绞线。

2)拉索交叉

由于布设拉索的钢管是环形封闭的，钢管内空间有限，拉索的张拉端需要设置在钢管外。管内拉索必须在索端两两交叉锚固，形成封闭、连续的预应力拉索。在交叉点处，两束组装索相互交叉，挤占钢管内空间，给穿索造成困难。

3)拉索张拉端部空间较小

由于拉索锚固端部设置在拉索交叉点附近的钢管外侧，受交叉点拉索线形和钢管构造的约束，拉索锚固端部空间较小，难以满足大型张拉千斤顶及其工装的操作空间需求，因此难以实现组装索的整束张拉，须逐根张拉。

4)同束组装索中的钢绞线应相互平行

一般情况下，无论是逐根还是整束穿索，都会导致钢绞线间相互缠绕，此时必须进行整束张拉，而不能逐根张拉。而要逐根张拉，则必须保证同束组装索的各根钢绞线不相互缠绕，在钢管内转向节点和锚固端处应相互平行，形成平行钢绞线组装索。

5)拉索锚具及张拉端部构造

拉索锚具及张拉端部构造应满足钢绞线预应力材料、低应力防松、逐根张拉、索端锚板处的钢绞线排列方式应与钢管转向节点处一致等要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对土木工程中布设在环形封闭钢管内的预应力拉索，提供一种采用钢绞线组装索并可逐根张拉的预应力施工方法，实现在环形封闭钢管内的同束钢绞线相互平行，可采用小型千斤顶对钢绞线逐根张拉。

技术方案：本发明采用以下技术方案：

步骤1：制作分丝转向器，焊接固定于环形钢管内壁；环形钢管分段制作，在分丝转向器附近留设穿索操作孔；拼装分段制作的环形钢管，形成内设分丝转向器的环形封闭钢管，

步骤2：钢绞线组装索的下料和编束，

步骤3：将同束组装索的钢绞线逐根穿入、安装锚具和预紧，

步骤4：当穿索完毕后，在预应力张拉前将穿索操作孔封闭补焊，

步骤5：同一环形封闭钢管内的各束组装索同步张拉，同束组装索的钢绞线逐根张拉和锚固，

步骤6：预应力张拉完毕后，切割外露多余的钢绞线，安装防松压板和防护罩，并向防护罩内注入防腐油脂。

所述的分丝转向器由外套管、分丝板、导向管、填充材料构成；在两束组装索的交叉点设置的是双向交叉分丝转向器，其它设置的是单向分丝转向器；在双向交叉分丝转向器上与两束组装索分别对应的导向孔道交替分层布置；分丝转向器的导向孔道和索端锚板孔均按照矩形或者近似矩形排列，两者排列方式基本一致。

所述的环形钢管分段制作时，为便于后续穿索，在分丝转向器的附近，在钢管上开设穿索操作孔。

所述的钢绞线组装索，由离散的多根钢绞线构成，钢绞线采用普通钢绞线或者无粘结钢绞线。