轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法及张拉装置制造方法
【专利摘要】一种轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法及张拉装置，轮辐式环向悬臂索承网格结构包括环形的主体结构以及连接在主体结构的上部的网格结构和索杆结构，索杆结构位于网格结构的下方、包括环向拉索和径向拉索，该方法是在主体结构和网格结构施工完成以及径向拉索和环向拉索提升安装之后，进行的径向拉索张拉施工，并针对张拉施工中涉及的不同规格的径向拉索，设计了三种张拉装置。采用该方法张拉成形后径向拉索的应力的实际值与径向拉索的应力的计算值偏差控制在±5%以内，其成形方法能够满足所述轮辐式环向悬臂索承网格结构的要求，而且效率高，施工简便容易操作，同时保证了施工质量。可广泛应用于轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉施工。
【专利说明】轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法及张拉装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大跨空间结构中的弦支预应力钢结构施工领域，特别是张拉成形 的施工方法以及张拉装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国经济文化的持续快速发展，大跨度预应力钢结构得到了空前的 发展，涌现出了许多新的结构形式和造型，形成了各具特色的多种空间结构体系。其中弦支 结构以其新颖的造型、巧妙的构思和经济的造价从其诞生起就引起了世人的瞩目，国内外 的工程实践更显示了其强大的生命力和广阔的应用前景。按照弦支结构的一般分类方法， 比较常见的弦支结构有：张弦梁、张弦桁架、弦支穹顶等。
[0003] 弦支结构的具体结构形式多种多样，但一般都包括下列几部分构件：刚性构件上 弦、下部柔性拉索以及连接在两者之间的坚向撑杆。
[0004] 弦支预应力钢结构在未施加预应力之前,刚度和承载能力较小，变形较大,有的甚 至无法成形，只有在施加预应力之后才能满足设计上对结构的承载能力和变形的要求。弦 支预应力钢结构通过施加预应力的结构成形方法一般有下列几种：1、张拉下部拉索法，对 由径向拉索和环向拉索组成的下部索系又可以细分为张拉径向拉索和张拉环向拉索；2、顶 升撑杆法；3、支座强制位移法。在上述三种方法中，顶升撑杆法和支座强制位移法施工操作 比较困难甚至有时完全无法实现因而在实际工程中采用频率不是很高，较常通过张拉拉索 的方法给结构施加预应力。
[0005] 当结构的下部索系由径向拉索和环向拉索组成且径向拉索索力相差不大时，采用 张拉环向拉索的方法施加预应力效率较高；但是，在环向拉索较长且径向拉索索力相差较 大时，采用张拉环索拉索的方式来施加预应力往往张拉完成之后索力不均匀，达不到理想 的效果，只能采用张拉径向拉索的方法施加预应力来使结构成形。
[0006] 而轮辐式环向悬臂索承网格结构是一种新型的杂交结构，下部索系由径向拉索和 环向拉索组成。如何针对轮辐式环向悬臂索承网格结构，尤其是其中的一类非圆形索承单 层网格结构进行高效率、高质量的张拉成形施工，在目前，还没有一个完整、优异的施工工 艺方法，该结构的张拉施工工艺中还存在很多弊端急需解决。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法及张拉装 置，要解决如何安全高效地实现轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形的技术问题。
[0008] -种轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，所述轮辐式环向悬臂索承网格 结构包括环形的主体结构以及连接在主体结构的上部的网格结构和索杆结构，所述索杆 结构位于网格结构的的下方、包括环向拉索和径向拉索，在主体结构和网格结构施工完成 以及径向拉索和环向拉索提升安装之后，进行径向拉索张拉施工，其施工方法具体步骤如 下： 步骤一，采用有限元分析软件，建立结构整体计算模型，进行各施工阶段仿真分析，给 出结构在各施工阶段的位形和应力、并确定径向拉索的索长。
[0009] 步骤二，将提升装置拆除，根据施工仿真分析得到的结构张拉成形时径向拉索中 建立的预应力的大小，对预应力大小相近的径向拉索进行归并、划为同一组。
[0010] 步骤三，根据每组径向拉索中预应力的大小选择张拉装置，并将张拉装置中的抱 箍连接在径向拉索的径向拉索调节端索头的两侧。
[0011] 步骤四，将全部42根径向拉索分为两批，第一批21根径向拉索和第二批21根径 向拉索的单根径向拉索之间相互交替分布。
[0012] 步骤五，将千斤顶连接到第一批21根径向拉索连接的张拉装置中，预备张拉第一 批21根径向拉索。
[0013] 步骤六，利用千斤顶对钢绞线进行预紧，使每根径向拉索上的钢绞线受力均匀。
[0014] 步骤七，利用与径向拉索调节端索头连接的径向拉索调节螺杆调节第一批21根 径向拉索的索长。
[0015] 步骤八，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的10%，拆下第一批21根径向拉 索上的千斤顶。
[0016] 步骤九，将千斤顶连接到第二批21根径向拉索上，预备张拉第二批21根径向拉 索； 步骤十，利用与径向拉索调节端索头连接的径向拉索调节螺杆调节第二批21根径向 拉索的索长； 步骤十一，张拉第二批21根径向拉索，张拉到设计值的10%，拆下第二批21根径向拉索 上的千斤顶。
[0017] 步骤十二，重复步骤五、步骤八、步骤九和步骤i^一，依次张拉第一批21根径向拉 索和第二批21根径向拉索到设计值的60%和90%。
[0018] 步骤十三，重复步骤五和步骤八，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的 100%，拆除第一批21根径向拉索上的张拉装置。
[0019] 步骤十四，重复步骤九和步骤十一，张拉第二批21根径向拉索到设计值的100%， 拆除第二批21根径向拉索上的张拉装置。
[0020] 所述有限元分析软件为ANSYS或Midas。
[0021] 步骤二中，42根径向拉索根据预应力大小，总共划分为三组：20根直径90mm的径 向拉索为第一组，6根直径100mm的径向拉索为第二组，16根直径127mm的径向拉索为第三 组。
[0022] 在张拉过程中时，将每级张拉力根据千斤顶与油压表的标定证书换算成对应的油 压表油压值；同时，根据施工阶段仿真分析，计算出每根径向拉索每级的张拉伸长值；张拉 时，随着千斤顶施加给径向拉索的拉力稳步增大，随时调整径向拉索调节螺杆的外露长度， 油压的增大与径向拉索调节螺杆旋进径向拉索调节端索头的步调一致；以油压控制为主， 以径向拉索调节螺杆的外露长度值控制为辅。
[0023] 步骤七中，根据步骤一中确定的径向拉索的初应力，结合径向拉索的索体参数和 材料参数计算出径向拉索在无应力状态下的索长，确定每根径向拉索的索长的初步调整 量；当径向拉索与环梁耳板连接后，按照上述确定的径向拉索的索长的初步调整量对径向 拉索的索长进行调整，在径向拉索的张拉过程中，利用张拉装置调节调整径向拉索调节螺 杆相对于径向拉索调节端索头的进出量，对径向拉索的索长进行控制。
[0024] 在张拉过程中，随时利用张拉装置对径向拉索的索长进行精确调整：在确定的径 向拉索的索长的初步调整量的基础上，综合径向拉索的加工误差以及主体结构和环梁耳板 的制作误差，确定每根径向拉索的精确调整量；在精确调整径向拉索的索长时，利用刻度尺 对径向拉索的索长进行精确控制，并对径向拉索调节螺杆的进出量进行校核。
[0025] 所述张拉装置包括与直径90mm的径向拉索连接的第一张拉装置、直径100mm的径 向拉索连接的第二张拉装置和直径127_的径向拉索连接的第三张拉装置。
[0026] 所述第一张拉装置，包括一个第一承力架、两个第一千斤顶、两根第一钢绞线、两 个第一抱箍和两个横担；两个第一抱箍均为U形、抱箍在径向拉索调节端索头的外侧，两个 第一抱箍平行设置、同侧的直边从同一个横担的两端同时穿出，分别由一个U卡螺母固定； 每根第一钢绞线依次穿过第一千斤顶和第一承力架、分别与两个横担连接；两个第一千斤 顶对称连接在第一承力架的两端、且与第一承力架之间垫有第一千斤顶垫圈；第一承力架 的中部开有穿过径向拉索调节螺杆的通孔。
[0027] 所述第二张拉装置，包括一个第二承力架、四个第二千斤顶、四根第二钢绞线、两 个第二抱箍和四个联接套；所述两个第二抱箍均为U形、抱箍在径向拉索调节端索头的外 侦牝两个第二抱箍平行设置、同侧的直边穿过同一个U卡连接板，第二抱箍的每一根直边的 端部均通过一个转接螺母与一个联接套连接；联接套的另一端通过固定螺母与一根第二 钢绞线连接，第二钢绞线的另一端依次穿过第二承力架和第二千斤顶；四个第二千斤顶对 称连接在第二承力架的两端，每个第二千斤顶与第二承力架之间均垫有一个第二千斤顶垫 圈，同侧的两个第二千斤顶与第二承力架之间共同垫有一个第二千斤顶垫板；第二承力架 的中部开有穿过径向拉索调节螺杆的通孔。
[0028] 所述第三张拉装置，包括一个第三承力架、四个第三千斤顶、五根一组共四组第三 钢绞线和两个第三抱箍；所述第二抱箍包括矩形底板和U形侧板，所述底板上开有长圆孔， 所述侧板的两端部均向外水平弯折有一个侧肢，侧肢上开有穿过钢绞线的穿孔，两个第二 抱箍平行设置、其U形侧板抱箍在径向拉索调节端索头的外侧；第三钢绞线依次穿过第二 抱箍、第三承力架和第三千斤顶；四个第三千斤顶对称连接在第三承力架的两端，每个第 三千斤顶与第三承力架之间均垫有一个第三千斤顶垫圈，同侧的两个第三千斤顶与第三承 力架之间共同垫有一个第三千斤顶垫板；第三承力架的中部开有穿过径向拉索调节螺杆的 通孔。
[0029] 与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果： 本发明针对这种新式的轮辐式环向悬臂索承网格结构提出一种张拉施工方法，因为施 工要确保安装精度，因此需要在整个施工过程中，综合考虑拉索结构在安装过程中和安装 完成时对其索长进行调整，调整时需要综合考虑拉索的最终应力、制作误差以及加工误差 等情况，此时传统的弦支结构的施工方法将不能满足本发明所述的轮辐式环向悬臂索承网 格结构的成形要求。
[0030] 实际操作中，如果是同时张拉42根径向索，但是这必将要求投入大量的张拉设 备，设备购置费用是一笔不小的开支；而如果减少投入的设备数量，分批张拉，又会增加工 程的工期，人工费用等也将增加。针对这种情况，本发明采用分批分级张拉的施工工艺，设 计加工了 42套张拉装置，在张拉之前与42根径向拉索连接就位，但是将千斤顶在两批径向 拉索之间交替使用，这样投入的千斤顶设备就减少了一半，共计使用100吨千斤顶20台，60 吨千斤顶12台，150吨千斤顶32台；同时，这样在分批张拉时，只需要在两批拉索之间倒换 千斤顶就可以，不必再倒换工装，千斤顶的重量较整体张拉装置的重量小得多，节省了时间 和人力，节约了成本。
[0031] 本发明中，根据确定号的径向拉索的初应力，结合径向拉索的索体参数和材料参 数计算出径向拉索在无应力状态下的索长，确定径向拉索的索长的初步调整量；当径向拉 索与环梁耳板连接后，按照确定的径向拉索的索长的初步调整量对径向拉索的索长进行调 整；利用张拉装置对径向拉索的索长进行精确调整是在确定的径向拉索的索长的初步调整 量的基础上，综合径向拉索的加工误差以及主体结构和耳板的制作误差，从而确定每根径 向拉索的精确调整量；径向拉索的端头安装有径向拉索调节螺杆，在径向拉索的安装过程 中，利用抱箍式的张拉装置通过调整径向拉索调节螺杆的进出量对径向拉索的索长进行控 制，在精确调整径向拉索的索长时，利用刻度尺对径向拉索的索长进行精确控制，并用拉索 调节螺杆的进出量进行校核；在张拉成形过程中，对钢拉索的索力、结构的坚向位移和钢结 构的应力进行监测，可以实时了解结构在张拉过程中的状态，可以精确控制张拉成形后拉 索中的索力和结构的成形效果，达到了设计要求，保证了施工质量，采用该方法张拉成形后 的轮辐式环向悬臂索承网格结构中的径向拉索的应力的实际值与径向拉索的应力的计算 值偏差控制在±5%以内，其成形方法能够满足所述轮辐式环向悬臂索承网格结构的要求， 而且效率高，施工简便容易操作，同时保证了施工质量。
[0032] 本发明可广泛应用于轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉施工。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0034] 图1是本发明的轮辐式环向悬臂索承网格结构的结构示意图。
[0035] 图2是本发明的索杆结构的结构示意图。
[0036] 图3是本发明的索杆结构的编号规格示意图。
[0037] 图4是本发明的轮辐式环向悬臂索承网格结构的局部结构示意图。
[0038] 图5是本发明的环向拉索的对接结构示意图。
[0039] 图6是本发明的环向拉索索夹的结构示意图。
[0040] 图7是本发明的径向拉索索夹的结构示意图。
[0041] 图8是本发明的径向拉索调节端索头和径向拉索调节螺杆的连接结构主视示意 图。
[0042] 图9是本发明的径向拉索调节端索头和径向拉索调节螺杆的连接结构侧视示意 图。
[0043] 图10是本发明的第一张拉装置的结构示意图。
[0044] 图11是本发明的第一张拉装置的第一承力架的结构示意图。
[0045] 图12是本发明的第一张拉装置的U卡螺母的结构示意图。
[0046] 图13是本发明的第二张拉装置的结构示意图。
[0047] 图14是本发明的第二张拉装置的第二承力架的结构示意图。
[0048] 图15是本发明的第二张拉装置的第二抱箍与第二钢绞线的连接结构示意图。 [0049] 图16是本发明的第二张拉装置的第二千斤顶垫圈的结构示意图。
[0050] 图17是本发明的第二张拉装置的第二千斤顶垫板的结构示意图。
[0051] 图18是本发明的第二张拉装置的U卡连接板的结构示意图。
[0052] 图19是本发明的第三张拉装置的结构示意图。
[0053] 图20是本发明的第三张拉装置的第三承力架的结构示意图。
[0054] 图21是本发明的第三张拉装置的第三抱箍的结构示意图。
[0055] 图22是本发明的第三张拉装置的第三千斤顶垫圈的结构主视示意图。
[0056] 图23是本发明的第三张拉装置的第三千斤顶垫板的结构示意图。
[0057] 图24是是本发明的径向拉索的仿真张拉力编号示意图。
[0058] 附图标记：1-网格结构、2-索杆结构、2. 1-径向拉索、2. 2-径向拉索索夹、2. 3-径 向拉索索夹支撑杆、2. 4-径向拉索调节端索头、2. 5-径向拉索调节螺杆、2. 6-环向拉索、 2. 7-环向拉索索夹、2. 8-环向拉索索夹支撑杆、2. 9-环向拉索索夹斜撑杆、2. 10-环向拉索 索头、3-主体结构、3. 1-环梁、3. 2-环梁耳板、4-第一张拉装置、4. 1-第一承力架、4. 2-第 一钢绞线、4. 3-第一抱箍、4. 4-横担、4. 5-第一千斤顶、4. 6-第一千斤顶垫圈、4. 7-U卡螺母 5-第二张拉装置、5. 1-第二承力架、5. 2-第二钢绞线、5. 3-第二抱箍、5. 4-联接套、 5. 5-第二千斤顶、5. 6-第二千斤顶垫圈、5. 7-转接螺母、5. 8-固定螺母、5. 9-第二千斤顶 垫板、5. 10-U卡连接板、6-第三张拉装置、6. 1-第三承力架、6. 2-第三钢绞线、6. 3-第三抱 箍、6. 4-第三千斤顶、6. 5-第三千斤顶垫圈、6. 6-第三千斤顶垫板。
【具体实施方式】
[0059] 参见图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，所述轮辐式环向悬臂索承网格结 构包括环形的主体结构3以及连接在主体结构3的上部的网格结构1和索杆结构2,所述索 杆结构2位于网格结构1的的下方、包括环向拉索2. 6和径向拉索2. 1，本发明是在主体结 构3和网格结构1施工完成以及径向拉索和环向拉索提升安装之后，进行的张拉施工工序， 其前期施工步骤如下： 步骤一，参见图1所示，进行主体结构3的施工，所述主体结构3的上部的环梁3. 1，所 述环梁3. 1上连接有环梁耳板3. 2。
[0060] 步骤二，在主体结构3的上部搭设环梁3. 1的支撑胎架，安装网格结构1 ; 步骤三，参见图2、图6所示，在主体结构3中间的地面上铺设环向拉索2. 6,将多根环 向索的标记点对齐，安装与之相应的环向拉索索夹2. 6 ;并在环向拉索2. 6的周围连接径向 拉索2. 1，所述吊索径向拉索2. 1围绕环向拉索2. 6呈放射形均匀分布，所述环向拉索2. 6 通过环向拉索索夹2. 7与径向拉索2. 1销接连接，在径向拉索2. 1上连接与之相应的径向 拉索索夹2. 2。
[0061] 步骤四，在主体结构3的上部搭设环梁3. 1的支撑胎架，并将整个结构分成四个区 域分别施工。
[0062] 步骤五，将全部42根径向拉索分为两批，第一批21根径向拉索和第二批21根径 向拉索的单根径向拉索之间相互交替分布，参见图3所示，即奇数为一组、偶数为一组，且 每组21根径向拉索均围绕环向拉索2. 6对称均匀分布； 步骤六，先针对四分之一的区域安装网格结构1，利用提升装置依次提升第一批21根 径向拉索和第二批21根径向拉索，将该区域内对应的环向拉索2. 5和径向拉索2. 1通过提 升装置提升至网格结构1的下方。
[0063] 步骤七，参见图4、图7、图8、图9所示，径向拉索2. 1和环向拉索2. 6就位后，通过 径向拉索调节端索头2. 4将径向拉索2. 1与环梁耳板3. 2连接，并拆除提升装置，在径向拉 索和网格结构1之间连接径向拉索索夹支撑杆2. 3,在环向拉索2. 6和网格结构1之间连接 环向拉索索夹支撑杆2. 8和环向拉索索夹斜撑杆2. 9 ;所述环向拉索2. 6通过环向拉索索 夹2. 7与环向拉索索夹支撑杆2. 8销接连接、与环向拉索索夹斜撑杆2. 9连接固定，这里， 在环向拉索索夹2. 7上设置三对耳板，正中一对，两边各一对，分别与环向拉索索夹支撑杆 2. 8和两边的环向拉索索夹斜撑杆2. 9相连，在提升前就将正中的一对耳板与环向拉索索 夹支撑杆2. 8相连，待提升安装完成后，将两侧的一对耳板分别与对应的斜撑杆相连；所述 径向拉索2. 1通过径向拉索索夹2. 2与径向拉索索夹支撑杆2. 3销接连接，为了保证索夹 的质量，必须对索夹进行防锈处理。
[0064] 步骤八，步骤六、步骤七的施工顺序，依次完成剩下四分之三区域的施工。
[0065] 步骤九，参见图5所示，环向拉索2. 6之间通过环向拉索索头2. 10对接。
[0066] 本发明的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，是在上述主体结构3和网 格结构1施工完成以及径向拉索和环向拉索提升安装之后，进行的径向拉索张拉施工，根 据本结构的受力特点，分析、比较各种施加钢拉索预应力的方法的优缺点和可行性，确定以 张拉径向拉索的方式来建立预应力，其施工方法具体步骤如下： 步骤一，采用有限元分析软件，例如ANSYSY或Midas，建立结构整体计算模型，建立轮 辐式环向悬臂索承网格结构的整体结构计算模型，以结构位形控制为原则，反复调整并最 终确定各下层拉索的初应力，并根据该初应力，进行各施工阶段的仿真分析，给出轮辐式环 向悬臂索承网格结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索长。
[0067] 张拉过程施工仿真计算内容包括如下几个方面，钢结构拼装完成后结构坚向位移 和胎架支撑力；第一批21根径向拉索分级张拉完成后结构坚向位移、钢结构应力、索力、索 应力和胎架支撑力；第二批21根径向拉索分级张拉完成后结构坚向位移、钢结构应力、索 力、索应力和胎架支撑力。
[0068] 根据上述内容得出的仿真计算结果为：1、钢结构安装完成后，网格结构悬挑梁最 大向下位移为-75mm，钢结构最大拉应力为110N/mm2,最大压应力为-83N/mm2,胎架最大支 撑力为406kN。
[0069] 2、第一级张拉完成后，网格结构悬挑梁最大向下位移为-70mm，钢结构最大拉应力 为84N/mm2,最大压应力为-107N/mm2,环向拉索最大索力为2199kN，最大索应力为42N/mm2, 径向拉索最大索力为531kN，最大索应力为56N/mm2,胎架最大支撑力为416kN; 3、弟_级张拉完成后，网格结构悬挑梁最大向上位移为43mm，钢结构最大应力为 113N/mm2,最大压应力为-96N/mm2,环向拉索最大索力为10050kN，最大索应力为193N/mm2, 径向拉索最大索力为2420kN，最大索应力为256N/mm2,胎架最大支撑力为88kN。
[0070] 4、第三级张拉完成后，网格结构悬挑梁最大向上位移为247mm，钢结构最大应力 为134N/mm2,最大压应力为-112N/mm2,环向拉索最大索力为12647kN，最大索应力为242N/ _2,径向拉索最大索力为3027kN，最大索应力为322N/mm2,钢结构脱离胎架； 5、第四级张拉完成后，网格结构悬挑梁最大向上位移为297mm，钢结构最大应力为 140N/mm2,最大压应力为-125N/mm2,环向拉索最大索力为13417kN，最大索应力为257N/ _2,径向拉索最大索力为3205kN，最大索应力为342N/mm2 ; 针对本结构形式的独特性，分别采用了正搭法和倒拆法采对预应力施加过程进行了分 析计算：正搭法就是按照项目现场施工过程的顺序，好比搭积木的形式由零开始逐步将结 构搭设起来；倒拆法与正搭法刚好相反，从结构施工完成的成形态开始按照施工过程的逆 顺序逐步将结构拆分。
[0071] 采用分批张拉的施工工艺，拉索中的不平衡力会增加，在张拉过程中索夹有可能 会发生滑移的现象，为验证索夹的抗滑移性能和分批整体张拉的可行性，除了进行了施工 仿真之外，还进行了包括径向拉索、环向拉索和索夹在内的抗滑移试验，得出了索夹的抗滑 移力以及索体与节点之间的摩擦面的抗滑移系数。结果验证了索夹的抗滑移性能和分批整 体张拉的可行性。
[0072] 步骤二，将提升装置拆除，根据施工仿真分析得到的结构张拉成形时径向拉索中 建立的预应力的大小，对预应力大小相近的径向拉索2. 1进行归并、划为同一组：42根径 向拉索根据预应力大小，总共划分为三组：20根直径90mm的径向拉索为第一组，6根直径 100mm的径向拉索为第二组，16根直径127mm的径向拉索为第三组。
[0073] 步骤三，根据每组径向拉索中预应力的大小选择满足其承载力及刚度要求的张拉 装置，所述张拉装置为抱箍式，抱箍式张拉装置主要包括承力架、抱箍、钢绞线以及千斤顶， 所述千斤顶对称穿过承力架的两端，钢绞线依次穿过千斤顶和承力架与抱箍连接，所述抱 箍和承力架之间连接有径向拉索调节螺杆2. 5,所述径向拉索调节螺杆2. 5与径向拉索调 节端索头2. 4连接，将张拉装置中的抱箍连接在径向拉索调节端索头2. 4的两侧：所述抱箍 是抱在径向拉索调节端索头2. 4的双耳板上的，所述抱箍、径向拉索调节端索头2. 4的双耳 板与环梁耳板三者通过销轴连接。
[0074] 步骤四，参见图3所示，将全部42根径向拉索按照奇数和偶数的标记分为两批，每 组21根径向索，第一批21根径向拉索和第二批21根径向拉索的单根径向拉索之间相互交 替分布，为提高工作效率同时控制千斤顶等设备的投入量，确定每根径向拉索配置一套张 拉装置，共计42套，但是其中的千斤顶要在第一批21根径向拉索和第二批21根径向拉索 之间交替使用，这样，可以使千斤顶的投入量可以减少一半，降低了成本。
[0075] 步骤五，根据径向拉索的直径和张拉时张拉力的大小，选择满足张拉力要求的千 斤顶的规格及数量，例如分别选择采用两台或四台千斤顶并联同时张拉，将选好的千斤顶 连接到第一批21根径向拉索连接的张拉装置中，预备张拉第一批21根径向拉索； 步骤六，利用千斤顶对钢绞线进行预紧，使每根径向拉索上的钢绞线受力均匀，尤其是 直径127mm的径向拉索上的钢绞线数量比较多，必须调整钢绞线长度一致，避免千斤顶在 张拉时偏心。
[0076] 步骤七，利用与径向拉索调节端索头2. 4连接的径向拉索调节螺杆调节第一批21 根径向拉索的索长； 步骤八，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的10%，拆下第一批21根径向拉索上 的千斤顶； 步骤九，将千斤顶连接到第二批21根径向拉索上，预备张拉第二批21根径向拉索； 步骤十，利用与径向拉索调节端索头2. 4连接的径向拉索调节螺杆调节第二批21根径 向拉索的索长； 步骤十一，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的10%，拆下第一批21根径向拉索 上的千斤顶； 步骤十二，重复步骤五、步骤八、步骤九和步骤十一，依次张拉第一批21根径向拉索和 第二批21根径向拉索到设计值的60%和90% ; 步骤十三，重复步骤五和步骤八，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的100%，拆 除第一批21根径向拉索上的张拉装置； 步骤十四，重复步骤九和步骤十一，张拉第二批21根径向拉索到设计值的100%，拆除 第二批21根径向拉索上的张拉装置。
[0077] 张拉过程控制原则：索力控制为主，坚向变形控制为辅，结合参见图24中的径向 拉索的编号，径向拉索每步张拉力值参见下表：
【权利要求】
1. 一种轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，其特征在于，所述轮辐式环向悬 臂索承网格结构包括环形的主体结构（3)以及连接在主体结构（3)的上部的网格结构（1) 和索杆结构（2)，所述索杆结构（2)位于网格结构（1)的的下方、包括环向拉索（2. 6)和径向 拉索（2. 1 )，在主体结构（3 )和网格结构（1)施工完成以及径向拉索和环向拉索提升安装之 后，进行径向拉索张拉施工，其施工方法具体步骤如下： 步骤一，采用有限元分析软件，建立结构整体计算模型，进行各施工阶段仿真分析，给 出结构在各施工阶段的位形和应力、并确定径向拉索的索长； 步骤二，将提升装置拆除，根据施工仿真分析得到的结构张拉成形时径向拉索中建立 的预应力的大小，对预应力大小相近的径向拉索（2. 1)进行归并、划为同一组； 步骤三，根据每组径向拉索中预应力的大小选择张拉装置，并将张拉装置中的抱箍连 接在径向拉索的径向拉索调节端索头（2. 4)的两侧； 步骤四，将全部42根径向拉索分为两批，第一批21根径向拉索和第二批21根径向拉 索的单根径向拉索之间相互交替分布； 步骤五，将千斤顶连接到第一批21根径向拉索连接的张拉装置中，预备张拉第一批21 根径向拉索； 步骤六，利用千斤顶对钢绞线进行预紧，使每根径向拉索上的钢绞线受力均匀； 步骤七，利用与径向拉索调节端索头（2. 4)连接的径向拉索调节螺杆调节第一批21根 径向拉索的索长； 步骤八，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的10%，拆下第一批21根径向拉索上 的千斤顶； 步骤九，将千斤顶连接到第二批21根径向拉索上，预备张拉第二批21根径向拉索； 步骤十，利用与径向拉索调节端索头（2. 4)连接的径向拉索调节螺杆调节第二批21根 径向拉索的索长； 步骤十一，张拉第二批21根径向拉索，张拉到设计值的10%，拆下第二批21根径向拉索 上的千斤顶； 步骤十二，重复步骤五、步骤八、步骤九和步骤十一，依次张拉第一批21根径向拉索和 第二批21根径向拉索到设计值的60%和90% ; 步骤十三，重复步骤五和步骤八，张拉第一批21根径向拉索，张拉到设计值的100%，拆 除第一批21根径向拉索上的张拉装置； 步骤十四，重复步骤九和步骤十一，张拉第二批21根径向拉索到设计值的100%，拆除 第二批21根径向拉索上的张拉装置。
2. 根据权利要求1所述的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，其特征在于： 所述有限元分析软件为ANSYS或Midas。
3. 根据权利要求1所述的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，其特征在于： 步骤二中，42根径向拉索根据预应力大小，总共划分为三组：20根直径90mm的径向拉索为 第一组，6根直径100mm的径向拉索为第二组，16根直径127mm的径向拉索为第三组。
4. 根据权利要求1所述的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，其特征在于： 在张拉过程中时，将每级张拉力根据千斤顶与油压表的标定证书换算成对应的油压表油压 值；同时，根据施工阶段仿真分析，计算出每根径向拉索每级的张拉伸长值；张拉时，随着 千斤顶施加给径向拉索的拉力稳步增大，随时调整径向拉索调节螺杆（2. 5)的外露长度，油 压的增大与径向拉索调节螺杆（2. 5)旋进径向拉索调节端索头（2. 4)的步调一致；以油压 控制为主，以径向拉索调节螺杆（2. 5)的外露长度值控制为辅。
5. 根据权利要求1所述的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，其特征在于： 步骤七中，根据步骤一中确定的径向拉索的初应力，结合径向拉索的索体参数和材料参数 计算出径向拉索在无应力状态下的索长，确定每根径向拉索的索长的初步调整量；当径向 拉索与环梁耳板连接后，按照上述确定的径向拉索的索长的初步调整量对径向拉索的索长 进行调整，在径向拉索的张拉过程中，利用张拉装置调节调整径向拉索调节螺杆相对于径 向拉索调节端索头的进出量，对径向拉索的索长进行控制。
6. 根据权利要求5所述的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法，其特征在于： 在张拉过程中，随时利用张拉装置对径向拉索的索长进行精确调整：在确定的径向拉索的 索长的初步调整量的基础上，综合径向拉索的加工误差以及主体结构和环梁耳板的制作误 差，确定每根径向拉索的精确调整量；在精确调整径向拉索的索长时，利用刻度尺对径向拉 索的索长进行精确控制，并对径向拉索调节螺杆的进出量进行校核。
7. -种应用在如权利要求1所述的轮辐式环向悬臂索承网格结构张拉成形方法中的 张拉装置，其特征在于：所述张拉装置包括与直径90mm的径向拉索连接的第一张拉装置 (4)、直径100mm的径向拉索连接的第二张拉装置（5)和直径127_的径向拉索连接的第三 张拉装置（6)。
8. 根据权利要求7所述的张拉装置，其特征在于：所述第一张拉装置（4)，包括一个第 一承力架（4. 1)、两个第一千斤顶（4. 5)、两根第一钢绞线（4. 2)、两个第一抱箍（4. 3)和两 个横担（4. 4);两个第一抱箍（4. 3)均为U形、抱箍在径向拉索调节端索头（2. 4)的外侧， 两个第一抱箍（4. 3)平行设置、同侧的直边从同一个横担（4. 4)的两端同时穿出，分别由一 个U卡螺母（4. 7)固定；每根第一钢绞线（4. 2)依次穿过第一千斤顶（4. 5)和第一承力架 (4. 1)、分别与两个横担（4. 4)连接；两个第一千斤顶（4. 5)对称连接在第一承力架（4. 1)的 两端、且与第一承力架（4. 1)之间垫有第一千斤顶垫圈（4. 6);第一承力架（4. 1)的中部开 有穿过径向拉索调节螺杆（2. 5)的通孔。
9. 根据权利要求7所述的张拉装置，其特征在于：所述第二张拉装置（5)，包括一个第 二承力架（5. 1)、四个第二千斤顶（5. 5)、四根第二钢绞线（5. 2)、两个第二抱箍（5. 3)和四 个联接套（5. 4);所述两个第二抱箍（5. 3)均为U形、抱箍在径向拉索调节端索头（2. 4)的 外侧，两个第二抱箍（5. 3)平行设置、同侧的直边穿过同一个U卡连接板（5. 10)，第二抱箍 (4. 3)的每一根直边的端部均通过一个转接螺母（5. 7)与一个联接套（5. 4)连接；联接套 (5. 4)的另一端通过固定螺母（5. 8)与一根第二钢绞线（5. 2)连接，第二钢绞线（5. 2)的另 一端依次穿过第二承力架（5. 1)和第二千斤顶（5. 5 );四个第二千斤顶（5. 5 )对称连接在第 二承力架（5. 1)的两端，每个第二千斤顶（5. 5)与第二承力架（5. 1)之间均垫有一个第二千 斤顶垫圈（5. 6)，同侧的两个第二千斤顶（5. 5)与第二承力架（5. 1)之间共同垫有一个第 二千斤顶垫板（5. 9);第二承力架（5. 1)的中部开有穿过径向拉索调节螺杆（2. 5)的通孔。
10. 根据权利要求7所述的张拉装置，其特征在于：所述第三张拉装置（6)，包括一个第 三承力架（6. 1)、四个第三千斤顶（6. 4)、五根一组共四组第三钢绞线（6. 2)和两个第三抱 箍（6. 3);所述第二抱箍（6. 3)包括矩形底板和U形侧板，所述底板上开有长圆孔，所述侧板 的两端部均向外水平弯折有一个侧肢，侧肢上开有穿过钢绞线的穿孔，两个第三抱箍（6. 3) 平行设置、其U形侧板抱箍在径向拉索调节端索头（2. 4)的外侧；第三钢绞线（6. 2)依次穿 过第三抱箍（6. 3)、第三承力架（6. 1)和第三千斤顶（6. 4);四个第三千斤顶（6. 4)对称连接 在第三承力架（6. 1)的两端，每个第三千斤顶（6. 4)与第三承力架（6. 1)之间均垫有一个 第三千斤顶垫圈（6. 5)，同侧的两个第三千斤顶（6. 4)与第三承力架（6. 1)之间共同垫有一 个第三千斤顶垫板（6. 6);第三承力架（6. 1)的中部开有穿过径向拉索调节螺杆（2. 5)的通 孔。
【文档编号】E04G21/12GK104234433SQ201410417602
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】司波, 王丰, 张伟, 向新岸, 鲍敏, 蒋贵旺, 刘占省, 徐刚, 吴源华, 尧金金, 高晋栋, 肖剑, 王伟男, 蔡兴东, 张翠翠, 袁英战 申请人:北京市建筑工程研究院有限责任公司, 北京建工集团有限责任公司, 中国建筑西南设计研究院有限公司