索支穹顶预应力施加方法与流程

本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种索支穹顶预应力施加方法。

背景技术：

现有的索支穹顶通过同步张拉外斜索实现索支结构的安装就位和结构预应力施加，安装的过程同时也是预应力施加的过程。因此该施工方法在初始阶段仅需克服结构自重所产生的内力，所需要的张拉力较小；而最后外斜索接近安装位置时必须同时实现构件就位和结构预应力施加，所需张拉力却又非常大(100～300吨之间，甚至更大)，现有的施工方法常用大量的大拉力穿心千斤顶和大量的大直径临时辅助钢丝绳由复杂的机电控制精确同步张拉实施，对同步精确度要求很高，否则局部会产生很大的拉力，费工费力，而且需要大量的熟练操作工人。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供索支穹顶预应力施加方法，本方法通过降低外环撑杆的高度以小拉力实现结构构件安装就位，再通过顶升外环撑杆实现对结构较大预应力的施加。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

索支穹顶预应力施加方法，该索支穹顶包括外斜索、外脊索、外环撑杆、外环索和压力环桁架；外脊索的一端与外环撑杆的顶部相连，外斜索的一端与外环索设于外环撑杆的底部，该方法包括以下步骤：

步骤1、在外斜索和外环索的连接点安装滑动套管，外环撑杆的下端穿过滑动套管，使外斜索、外环索和外环撑杆通过滑动套管连接，并根据穹顶的几何尺寸计算出外环撑杆的下端外露尺寸；

步骤2、通过倒链葫芦牵引安装外脊索，使外脊索的另一端与压力环桁架顶部相连，外脊索安装就位；

步骤3、转移工装，通过倒链葫芦牵引外斜索，使外斜索的另一端与压力环桁架顶部相连，外斜索安装就位；

步骤4、采用葫芦拉力器提升外环撑杆；

步骤5、外环撑杆接近设计位置时，采用分离式液压千斤顶顶升外环撑杆，实现结构预应力的施加；

步骤6、用拉杆螺丝把外环撑杆的底部和滑动套管进行固定连接，最后撤出临时反力架和分离式液压千斤顶，预应力施工结束。

所述滑动套管包括下盖板、上盖板和斜索连接板，上盖板、下盖板和斜索连接板相互固定连接形成一空腔梯形结构，上盖板和下盖板分别为梯形的上底和下底，斜索连接板为梯形的前后两面；外环索通过下盖板固定于斜索连接板的底部，外斜索固定于斜索连接板上，上盖板和下盖板形成的梯形的中部设有空腔，所述外环撑杆的下端穿过空腔并可在空腔内上下滑动。

所述斜索连接板底部设有卡槽，所述外环索通过下盖板固定于斜索连接板的卡槽里。

所述外斜索的根数为2，外斜索对称设于斜索连接板的两侧。

所述外环撑杆的底部设有托板，分离式液压千斤顶设于外环撑杆的下方并通过临时反力架顶抵托板。

步骤6中，所述外环撑杆底部的托板和滑动套管上的上盖板采用拉杆螺丝固定连接。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

1、目前索支穹顶对外斜索施加预应力均通过大吨位穿心千斤顶张拉实现，穿心千斤顶自重大，使用时悬于高空，辅组构件多，操作复杂，成本较高，而且这种穿心千斤顶是市面不常见施工单位不常用的。而本发明使用市面常见价格低廉的分离式液压千斤顶顶升，简单顶升即可实现预应力的施加，且采购方便，经济实惠。

2、由于安装就位所需拉力很小，整体提升时对同步精确度要求很低，现场施工简便易行可靠，经济效益明显，而且操作简单，普通工人简单技术交底即可上岗施工。

3、通过设置两个斜索连接板可容易实现空腔构造，外环撑杆穿过空腔可以上下滑动，整个节点形成滑套；另一方面，两侧的斜索连接板通过下盖板把外环索固定于自身卡槽里，外环索的水平力通过卡槽传递给斜索连接板，直接抵抗斜索的水平力，结构传力简单明了，滑动套管的构件制作简便；而且，双斜索连接板构造可以使用普通中厚钢板，并采用常规数控切割即可实现卡槽等部位的精确加工，省时省力可靠。

4、所述外环索通过下盖板固定于斜索连接板底的卡槽里，仅承受压力的外环撑杆通过卡槽直接“骑压”在外环索上，压力直接通过卡槽传递给斜索连接板，该构造使得对大拉力外环索的安装和固定都变得简单可靠。

5、本发明可根据穹顶的几何尺寸计算出外环撑杆的下端外露尺寸，该外露长度可使外斜索高端索头轻松的安装就位。

6、外斜索不再需要长度调整配件(花篮等)，直接叉耳连接，节约索具造价。

附图说明

图1为本发明索支穹顶的平面结构示意图；

图2为索支穹顶的剖视结构示意图；

图3为图2中的a部放大示意图；

图4为图2中的b部放大示意图；

图5为图2中的c部放大示意图；

图6为滑动套管主视示意图之一；

图7为滑动套管主视示意图之二；

图8为滑动套管俯视示意图；

图9为斜索连接板的结构示意图；

图10为索支穹顶预应力施加示意图之一；

图11为索支穹顶预应力施加示意图之二；

图12为索支穹顶预应力施加示意图之三；

图13为索支穹顶预应力施加示意图之四。

附图说明：外环立柱1，压力环桁架2，内斜索31，中斜索32，外斜索33，内环撑杆41，中环撑杆42，外环撑杆43，内环索51，中环索52，外环索53，上环索6，内脊索71，中脊索72，外脊索73，滑动套管8，上盖板81，下盖板82，斜索连接板83，卡槽831，托板431，分离式液压千斤顶9，临时反力架91。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1～5所示，索支穹顶包括外环立柱1、压力环桁架2、内斜索31、中斜索32、外斜索33、内环撑杆41、中环撑杆42、外环撑杆43、内环索51、中环索52、外环索53、上环索6、内脊索71、中脊索72和外脊索73；

压力环桁架2与外环立柱1连接，压力环桁架2为圆形三角格构式桁架；

内斜索31的一端与内环撑杆41底部相连，内斜索31的另一端与中环撑杆42顶部相连，把内环的重量和载荷传递到中环撑杆42顶部；

中斜索32的一端与中环撑杆42底部相连，中斜索32的另一端与外环撑杆43顶部相连，把中环和内环的重量与载荷传递到外环撑杆43顶部；

外斜索33的一端与外环撑杆43底部相连，外斜索33的另一端与压力环桁架2顶部相连，把内环、中环和外环的重量与载荷传递到压力换桁架；

各撑杆底部的环索(中环索52、外环索53和上环索6)把撑杆底部连成一圈，抵抗斜索产生的水平力，同时保证撑杆底部的面外稳定；

上环索6把各撑杆顶部连成一圈，保证各撑杆顶部的平衡；

内脊索71的一端与内环撑杆41顶部相连，内脊索71的另一端与中环撑杆42顶部相连，保证内环撑杆41顶部平衡；

中脊索72的一端与中环撑杆42顶部相连，中脊索72的另一端与外环撑杆43顶部相连，保证中环撑杆42顶部平衡；

外脊索73的一端与外环撑杆43顶部相连，外脊索73的另一端与压力环桁架2顶部相连，保证外环撑杆43顶部平衡。

如图6～9所示，滑动套管8包括下盖板82、上盖板81和斜索连接板83，上盖板81、下盖板82和斜索连接板83相互固定连接形成一空腔梯形结构，上盖板81和下盖板82分别为梯形的上底和下底，斜索连接板83为梯形的前后两面；所述斜索连接板83底部设有卡槽831；

外环索53通过下盖板82固定于斜索连接板83底部的卡槽831里，外斜索33固定于斜索连接板83上，上盖板81和下盖板82形成的梯形的中部设有空腔，所述外环撑杆43的下端穿过空腔并可在空腔内上下滑动。

本发明外斜索33的根数为2，外斜索33对称设于斜索连接板83的两侧。

外环撑杆43的底部设有托板431，分离式液压千斤顶9设于外环撑杆43的下方并通过临时反力架91顶抵托板431。

通过对外斜索33施加预应力，可以让结构整体紧绷，产生结构刚度，以承受风、雨、雪等外荷载。

如图10～13所示，本发明的预应力施加方法如下：

步骤1、在外斜索33和外环索53的连接点安装滑动套管8，外环撑杆43的下端穿过滑动套管8，使外斜索33、外环索53和外环撑杆43通过滑动套管8连接，并根据穹顶的几何尺寸计算出外环撑杆43的下端外露尺寸，使得安装就位时外脊索73和外斜索33的拉力只需克服结构自重所产生的内力即可实现安装就位；

步骤2、通过倒链葫芦牵引安装外脊索73，使外脊索73的另一端与压力环桁架2顶部相连，外脊索73安装就位；

步骤3、转移工装，通过倒链葫芦牵引外斜索33，使外斜索33的另一端与压力环桁架2顶部相连，外斜索33安装就位；

步骤4、采用葫芦拉力器提升外环撑杆43的底端，以实现小预应力的快速施加；

步骤5、外环撑杆43接近设计位置时，由于结构内力很大，采用分离式液压千斤顶9逐渐顶升顶升外环撑杆43，实现结构预应力的施加；

步骤6、用拉杆螺丝把外环撑杆43底部的托板431和滑动套管8上的上盖板81进行固定连接，最后撤出临时反力架91和分离式液压千斤顶9，预应力施工结束。

外斜索33和外环撑杆43的夹角通常小于45°，每1吨顶升力可在外斜索33内产生至少1.414吨预拉力。工地现场通过普通千斤顶即可简单实现几百吨甚至更大的顶推力，相应数值的拉力则极不容易实现或成本很高。