【摘 要】 本文结合某工程的钢桁架预应力张拉的施工质量控制实践，对施工张拉应力进行有效的控制、数据计算，并进行实际张拉力的有效控制，确保预应力钢桁架符合工程质量要求，取得良好的质量和经济成果。
【关键词】 钢桁架预应力技术性能；施工工艺；应力计算；质量控制
1 工程概况
某工程位于南京市河西新城区中部地区，工程总建筑面积约4.8万平方米， 地下一层、地上七层，室外地面到主屋面高度为33.4米，突出屋面塔楼一层。其中五层以下为混凝土框架与劲性钢骨柱结构，五层以上为全钢结构，屋面大桁架为预应力平面桁架结构，五层以上5轴向左和D轴向下区域为大悬臂区域，由屋面大桁架端部吊柱下挂悬吊5、6层钢结构。
悬臂桁架体系。整个屋盖设计有18榀预应力主桁架结构，在主桁架上弦和下弦穿入1860级φ15.2无粘结环氧喷涂钢绞线，钢绞线抗拉强度标准值fptk=1860MPa，弹性模量Es=1.95×105MPa，直径d=15.2mm，单根截面面积为139mm，性能满足《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003及《无粘结预应力钢绞线》JG161-2004的规定。张拉端锚具采用“OVM”专利技术的防松夹片锚具。预应力锚具的制作应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002的规定。体外预应力的设计和施工应满足《预应力钢结构技术规程》CECS212：2006规定的要求。
2 预应力施工工艺及质量控制
拉索施工包括：制作、安装和张拉锚固。
具体为：施工机具准备→钢绞线下料→编束穿索→预紧→临时锚固→张拉→最终锚固→防松装置、保护罩安装。
2.1 钢绞线包装、运输和下料质量控制。
2.1.1 包装。无粘结预应力钢绞线应采用适当包装，防止正常搬运中的损坏。无粘结预应力钢绞线盘径不应小于1.0m，盘重不宜低于350kg。
2.1.2 运输。无粘结预应力钢纹线宜成盘运输。在运输、装卸过程中，吊索应外包橡胶、尼龙带等材料，并应轻装轻卸，严禁摔掷或在地上拖拉，严禁锋利物品损坏无粘结预应力钢绞线。
2.1.3 贮存及防护。无粘结预应力钢绞线在成品堆放期间，应按不同规格分类成捆、成盘挂牌整齐堆放在通风良好的仓库中；露天堆放时，严禁放置在受热影响的场所，不宜直接与地面接触，并覆盖雨布。当每盘质量约为2000kg时，成盘叠加堆放时不应超过10000kg。
2.1.4 钢绞线的防护。钢绞线成盘，运至施工现场后，必须在整个钢屋盖安装全过程中注意其外表的防护。⑴在牵引安装、张拉等各道工序中，均注意避免碰伤、刮伤索体；⑵不允许有任何焊渣和熔铁水落在钢绞线上及用硬物刻划索体，以免损坏钢绞线的PE护套；⑶不允许任何单位和个人污染索体，以免改变索体颜色；⑷钢绞线进场后卸车用吊机装卸，钢丝绳与拉索接触点用硬物隔开；⑸钢绞线堆放地应远离现场通道以防止进场汽车碰伤钢绞线；⑹安装过程中要注意安装通道的障碍物以防止碰伤；⑺在下料、运送和安装无粘结预应力钢绞线的过程中建议采取必要措施保护护套，对局部轻微破损可进行修补，对破损严重者不能使用；⑻腐蚀及暴露环境中使用的无粘结预应力钢纹线，需保证无粘结预应力筋与锚具结合部位的有效密封性，可通过密封装置或在钢绞线上螺旋形缠绕二层防水聚乙烯胶带使钢绞线及锚具处于油脂全封闭保护状态；⑼无粘结预应力钢纹线不能处于过高的温度中，不能遭受焊接火花和接地电流的影响。
2.1.5 下料质量控制。
2.2 拉索张拉平台。钢绞线拉索的张拉点主要分布在5层吊柱的底部或桁架内侧悬挑上、下弦端。对于5层吊柱的底部，可直接采用外脚手架或根据外脚手架的搭设而搭设。对于桁架内侧上弦端，可直接站立在桁架上张拉。对于桁架内侧下弦端，需要在六层平面搭设2×2m，高度约3.5m的方形脚手平台。
工作平台需能承受千斤顶、张拉工作人员、及其他设备等施工荷载，脚手架立杆强度及稳定要满足要求。
2.3 张拉总体原则。
2.3.1 张拉方法。⑴钢绞线束拉索分批、逐根张拉。按从索K到C、再从索16到5的顺序进行第一个循环的预应力索张拉，第一循环结束时，所有18根预应力索达到目标索力的50%；按从索K到C、再从索16到5的顺序进行第二个循环的预应力索张拉，第二循环结束时，所有预应力索达到目标索力；⑵同束内的钢绞线依照对称的原则逐根张拉；⑶对于需要两端张拉的，单根钢绞线一端张拉，另一端补足。
2.3.2 待张拉完成后，切除多余钢绞线，外露长度不小于30mm；安装防松夹板，端部锚具用密封罩，密封罩安装前内涂建筑1#油脂防腐。
2.3.3 模拟张拉过程，进行施工全过程力学分析，预控在先。
2.3.4 拉索张拉控制采用双控原则：控制钢绞线索内力和结构变形，其中以控制张拉点的钢绞线索力为主。
2.3.5 等主体钢结构和拉索全部安装完成后进行张拉。预应力张拉前屋盖结构形成整体且支座固定。除了屋面板以外其它混凝土、钢骨混凝土及钢桁架结构成形就位。屋面板混凝土待张拉完成后再进行浇筑。
2.4 张拉前准备工作注意事项。
2.4.1 拉索张拉前主体钢结构应全部安装完成，合拢为一整体。检查支座约束情况，考虑张拉时结构状态是否与计算模型一致，以免引起安全事故。
2.4.2 直接与拉索相连的中间节点的转向器以及张拉端部的垫板，其空间坐标精度需严格控制。张拉端的垫板应垂直索轴线，以免影响拉索施工和结构受力。
2.4.3 拉索安装、调整和预紧。⑴拉索制作长度应保证有足够的工作长度；⑵对于一端张拉的钢绞线束，穿索应从固定端向张拉端进行穿束；对于两端张拉的钢绞线束，穿索应从桁架下弦张拉端向5层悬挂柱张拉端进行穿束。同束钢绞线依次传入；⑶穿索后应立即将钢绞线预紧，并临时锚固。 2.4.4 拉索张拉前，为方便工人张拉操作，事先搭设好安全可靠的操作平台、挂篮等。
2.4.5 拉索张拉时应确保足够人手，且人员正式上岗前进行技术培训与交底。设备正式使用前需进行检验、校核并调试，确保使用过程中万无一失。
2.4.6 拉索张拉设备须配套标定。⑴千斤顶和油压表须每半年配套标定一次，且配套使用。标定须在有资质的试验单位进行；⑵根据标定记录和施工张拉力，计算出相应的油压表值。现场按照油压表读数精确控制张拉力。
2.4.7 索张拉前，应严格检查临时通道以及安全维护设施是否到位，保证张拉操作人员的安全。
2.4.8 索张拉前应清理场地，禁止无关人员进入，保证索张拉过程中人员安全。
2.4.9 在一切准备工作做完之后，且经过系统的、全面的检查无误后，现场安装总指挥检查并发令后，才能正式进行预应力索张拉作业。
2.5 施工张拉力影响。
2.5.1 孔道摩擦预应力损失。对于单根无粘结钢绞线，孔道（每m）局部偏差对摩擦影响的系数k取0.001～0.0015，本工程取0.0015，预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数μ取0.04～0.09，本工程取0.065。钢绞线的张拉控制应力σcon暂取设计有效预应力，计算结果见下表。
由于结构变形很小，因此在钢绞线逐根张拉过程中，先后张拉对钢绞线的预应力的影响也很小。
对于单根钢绞线张拉的孔道摩擦损失和锚固回缩损失，则通过超张拉，来弥补预应力损失。
2.5.4.1 孔道摩擦预应力损失计算控制。对于单根无粘结钢绞线，孔道（每m）局部偏差对摩擦影响的系数k取0.001～0.0015，本工程取0.0015，预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数μ取0.04～0.09，本工程取0.065。18根钢绞线，有效预应力1900KN，钢绞线的张拉控制应力暂取设计有效预应力759MPa，计算结果见下表。
2.6 张拉质量控制及注意事项。
2.6.1 为保证钢绞线张拉施工顺利实施，确保拉索施工质量，需控制以下几点措施：⑴钢绞线制作长度应保证有足够的工作长度；⑵穿索应尽量保证同束钢绞线依次穿入；⑶穿索后应立即将钢绞线预紧，并临时锚固；⑷结构形成整体成形后，方可进行张拉；⑸为保证张拉锚固后达到设计有效预应力，在正式张拉前应进行预应力损失试验，测定摩擦损失和锚具回缩损失值，从而确定超张拉系数；⑹同束钢绞线张拉顺序应注意对称的原则；⑺直接与拉索相连的中间节点的转向器以及张拉端部的垫板，其空间坐标精度需严格控制。张拉端的垫板应垂直索轴线，以免影响拉索施工和结构受力；⑻千斤顶张拉过程中，油压应缓慢、平稳，并且控制锚具回缩量；⑼千斤顶与油压表需配套校验。标定数据的有效期在6个月以内。严格按照标定记录，计算与索张拉力一致的油压表读数，并依此读数控制千斤顶实际张拉力；⑽张拉过程中，每个张拉点由一至两名工人看管，每台油泵均由一名工人负责，并由一名技术人员统一指挥、协调管理；⑾拉索张拉过程中应停止对张拉结构进行其它项目的施工；⑿拉索张拉过程中若发现异常，应立即暂停，查明原因，进行实时调整。
2.6.2 张拉结构变形、伸长值预警处理：某根钢绞线张拉结束后未达到设计力，可以通过个别施加预应力进行补偿的方法。
如果结构变形、伸长值与设计计算不符，超过20%以后，应立即停止张拉，同时报请设计院，找出原因后再重新进行预应力张拉。找出原因后再进行张拉。
2.6.3 张拉后支座位移发生较大偏移：张拉前应比较张拉时结构支座布置及约束情况是否与设计模型相符，应尽量避免由于索张拉造成结构支座发生较大的偏移。如果张拉后支座的确存在较大的偏移，应立即停止张拉组织相关单位讨论解决。
3 结语
本工程的张拉是整个钢结构工程施工中的重要分项，为确保本分项工程施工按期优质完成，监理单位组织各相关单位进行综合研究和分析，在理论计算分析的基础上进行精心组织，审定可靠施工方案。采用上述控制技术措施后，向设计院提交18榀预应力钢桁架的实际张拉应力指数，满足设计及技术规范的要求，节约了措施成本，取得了良好的经济效果。
参考文献
1 本工程设计施工图纸以及相关技术文件
2 预应力混凝土用钢丝.GB/T5223-2002
3 预应力混凝土用钢绞线.GB/T5224-2003
4 无粘结预应力钢绞线.JG161-2004
5 预应力筋用锚具、夹具和连接器.GB/T14370-2007
6 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程.JGJ85-2002
7 钢结构设计规范.GB50017-2003
8 预应力钢结构技术规程.CECS212：2006
9 建筑工程预应力施工规程.CECS180：2005
