[发明专利]一种拱形大跨度预应力钢结构及其施工方法

说明书

一种拱形大跨度预应力钢结构的施工方法，包括主拱桁架和次桁架构成的拱形空间结构；主拱桁架包括预应力主拱桁架段和非预应力主拱桁架段；预应力主拱桁架段布置在主拱桁架的中部；非预应力主拱桁架段有两个，布置在预应力主拱桁架段的左右两侧；非预应力主拱桁架段的下端与预埋在结构柱顶部的锚固件连接，非预应力主拱桁架段的上端与预应力主拱桁架段拼接连接；在预应力主拱桁架段的下方拉设有预应力索；预应力索的两端分别连接在预应力主拱桁架段的底部两侧；在预应力主拱桁架段与预应力索之间设有竖向支撑。本发明解决了传统的拱形大跨度预应力钢结构存在施工难度大、施工速度慢、施工费用高以及结构施工质量得不到保证的技术问题。

技术领域

本发明属于大跨度空间结构领域，特别是一种拱形大跨度预应力钢结构的施工方法。

背景技术

拱形大跨度预应力钢结构广泛应用于建筑的各个领域。近年来，由于环保要求，全国各大电厂、钢厂等储煤场、储料场均需进行封闭存储。由于场地条件及工艺特点，超大跨度料场（大于160m）广泛采用大跨度拱形张弦式预应力钢结构体系进行料场封闭，但是这种预应力钢结构体系跨度大，施工难度大，传统的施工方法存在施工难度大、施工速度慢、施工费用高以及结构施工质量得不到保证的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种拱形大跨度预应力钢结构的施工方法，要解决传统的拱形大跨度预应力钢结构存在施工难度大、施工速度慢、施工费用高以及结构施工质量得不到保证的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种拱形大跨度预应力钢结构，设置在结构柱的顶部，包括有主拱桁架和次桁架构成的拱形空间结构；所述主拱桁架有一组，沿纵向平行间隔布置；所述次桁架有多组，其中每组次桁架平行间隔连接在相邻主拱桁架之间；所述主拱桁架包括有预应力主拱桁架段和非预应力主拱桁架段；所述预应力主拱桁架段布置在主拱桁架的中部，并且关于主拱桁架的纵轴对称设置；所述非预应力主拱桁架段有两个，分别布置在预应力主拱桁架段的左右两侧；其中，非预应力主拱桁架段的下端与预埋在结构柱顶部的锚固件连接，非预应力主拱桁架段的上端与预应力主拱桁架段拼接连接；在预应力主拱桁架段的下方拉设有预应力索；所述预应力索的两端分别连接在预应力主拱桁架段的底部两侧、靠近预应力主拱桁架段的端部位置处；在预应力主拱桁架段与预应力索之间设有竖向支撑；所述竖向支撑有一组，沿横向平行间隔布置。

优选的，所述主拱桁架的跨度大于160m，预应力主拱桁架段的长度L为：L＞100m；最长的竖向支撑的长度b为：1/7L≥b≥1/10L；相邻竖向支撑之间的间距l为：l＜1/5L；其中，L为预应力主拱桁架段的长度。

优选的，所述主拱桁架与次桁架之间焊接连接或者螺栓连接；所述预应力主拱桁架段和非预应力主拱桁架段之间焊接连接或者螺栓连接。

优选的，所述竖向支撑的下端通过第一连接件与预应力索连接，竖向支撑的上端设置在预应力主拱桁架段的底部，并且通过第二连接件与预应力主拱桁架段连接。

一种拱形大跨度预应力钢结构的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，建立拱形大跨度预应力钢结构的计算模型，进行施工全过程的仿真模拟分析，确定施工方案。

步骤二，根据步骤一的分析结果得出整体拱形大跨度预应力钢结构的安装顺序、预应力索的张拉应力和预应力主拱桁架段的竖向变形，用于拱形大跨度预应力钢结构的施工安装及预应力索的张拉；并对施工过程及后期使用过程中承载力不足杆件进行调整，直至满足承载力要求。

步骤三，将整个拱形空间结构划分成两个非预应力区和一个预应力区：将非预应力主拱桁架段以及连接在非预应力主拱桁架段之间的次桁架划分在非预应力区，将预应力主拱桁架段以及连接在预应力主拱桁架段之间的次桁架划分在预应力区。