[发明专利]一种超大跨度张弦拱形钢结构的高空原位施工方法

权利要求书

1.一种超大跨度张弦拱形钢结构的高空原位施工方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：

步骤1：搭设支撑架，在主桁架的轴线位置、分段桁架单元的拼装接口处安装位于超大跨度张弦拱形钢结构中间位置的若干中间支撑架，在主桁架轴线位置、分段桁架单元的预应力索的连接节点处预设位于两个所述超大跨度张弦拱形钢结构两侧的边支撑架，其中，所述预应力索包括位于中间的受力索和位于两端的稳定索；

步骤2：安装拱脚段和桁架，用起重设备分别起吊超大跨度张弦拱形钢结构两侧的拱脚段进行拼装，并安装位于所述主桁架之间的次桁架，然后分段依次吊装第一榀桁架中间部位的分段单元，完成第一榀桁架的安装，然后安装下一榀桁架，直至所有的桁架均安装完毕；

步骤3：安装所述受力索并进行张拉，在主桁架与相邻的次桁架形成稳定结构体系后，张拉所述受力索的预应力至第一设计值；

步骤4：安装所述稳定索，并张拉所述稳定索的预应力至第二设计值；

步骤5：卸载所述第一榀桁架的所述中间支撑架和所述边支撑架；步骤6：卸载下一榀桁架的所述中间支撑架和所述边支撑架，直至所述超大跨度张弦拱形钢结构的所有桁架的所述中间支撑架和所述边支撑架均卸载完毕；

在所述步骤3之前还包括如下步骤来确定所述第一设计值和所述第二设计值；

步骤A201、获取所述第一榀桁架的材料的基本信息，并根据所述基本信息确定安全活动力；

其中，为安全活动力，为预设的纵肋相对刚度，为所述第一榀桁架的长度，为预设的超大跨度张弦拱形钢结构的安全系数，为所述第一榀桁架的弹性系数，为所述第一榀桁架的直径，为所述第一榀桁架的最大承载力，为预设失稳加载系数，为所述第一榀桁架的弹性模量，为所述第一榀桁架的横截面的惯性矩；

步骤A202、确定所述第一设计值；

其中，为所述第一设计值，为预设的主桁架的相对弯曲度，为次桁架的数量，为预设的纵肋相对刚度，为主桁架的厚度，为预设模量系数，为预设泊松比，为主桁架的最大承载力；

步骤A203、确定所述第二设计值；

其中，为所述第二设计值，为拱形钢结构的跨度，为预设负载，为拱形钢结构的宽度，为拱形钢结构的高度，为预设均布载荷，为当前地点的重力加速度。

2.如权利要求1所述的高空原位施工方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述边支撑架既作为安装支撑架，又作为张拉平台；所述中间支撑架作为安装支撑架。

3.如权利要求1所述的高空原位施工方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述边支撑架包括：山墙抗风柱桁架及支撑架的节点组合，并且支撑架的上方为沙漏千斤顶节点。

4.如权利要求1所述的高空原位施工方法，其特征在于，在所述步骤3中，张拉所述受力索的预应力至所述第一设计值，和/或在所述步骤4中，张拉所述稳定索的预应力至所述第二设计值执行以下步骤：

步骤S301：对所述超大跨度张弦拱形钢结构进行施工模拟分析，通过分析所述受力索及所述稳定索顺序张拉时的相互影响，以及卸载所述中间支撑架及所述边支撑架对所述受力索或所述稳定索的索力的影响，确定所述受力索的预应力的第一设计值或所述稳定索的预应力的第二设计值；

步骤S302：安装张拉设备，使所述张拉设备的形心与预应力钢索重合；

步骤S303：采用索力控制和变形控制的双控模式对所述预应力钢索进行张拉，其中所述双控模式以所述索力控制为主、以所述变形控制为辅；

步骤S304：记录采用压力传感器测得的压力和采用全站仪测得的钢结构变形，以对结构施工期行为进行监测，并记录预应力钢索的张拉测量结果；

步骤S305：完成对预应力钢索的张拉后，进行测量校对，如发现异常，暂停张拉，待查明原因，并采取措施后，再继续张拉。

5.如权利要求4所述的高空原位施工方法，其特征在于，在所述步骤S303中，采用油泵对所述预应力钢索进行张拉，启动所述油泵至供油正常后，开始加压，当压力达到钢索的设计拉力时，超张拉3％-10%，然后停止加压，完成所述预应力钢索的张拉，并且在所述张拉的过程中，要控制给油速度，给油时间的范围为0.5min-2min。