MUNICIPAL ENGINEERING
李昭王晓丽 罗浩熊勋昌
中国建筑第八工程局有限公司西南分公司 四川成都610041
摘要：以成都天府国际机场国航基地工程（机务维修一期）101号维修机库大跨度边桁架中的预应力钢绞线施工为背 景，针对预应力钢绞线超长、单束钢绞线数量多、钢绞线穿束时质量大、摩擦力大等难点，提出钢绞线设计分束优 化、增加增强隔板、研发穿束牵引装置等方案，通过实施该方案，减小了穿管时的牵引力，大大降低了钢绞线穿管损 伤风险，同时大幅节省了穿管措施费用。
关键词：网架结构；预应力桁架；钢绞线穿束；设计优化
中图分类号：TU757.2 文献标志码：A文章编号：1004-1001(2021)03-0472-03 DOI：10.14144/jki.jzsg.2021.03.043 Construction Technology of Prestressed Steel Strand Threading in Steel Truss
of Large Span Hangar
LI Zhao W A N G X ia o li L U O H ao X IO N G X unchang
China Construction Eighth Engineering Division Corpv Ltd. Southwest Branch, Chengdu, Sichuan 610041, China Abstract:Based on the construction of prestressed steel strand in the large-span side truss of 101 maintenance hangar of Chengdu Tianfu International Airport Air China base project(maintenance phase I),aiming at the difficulties of super long prestressed steel strand,large quantity of single steel strand,high mass of steel strand threading and high friction, this paper puts forward the scheme for design optimization of steel strand splitting,adding reinforced diaphragm,and developing the traction device for steel strand threading.Through the implementation of the said scheme,it reduces the traction force of threading in pipes,greatly reduces the damage risk of steel strand,and at the same time,significantly saves the cost of threading measures.
Keywords:grid structure;prestressed truss;steel strand threading;design optimization
随着建筑科学技术的进步，应用预应力结构体系的大 跨度机库钢桁架越来越多。这种结构体系有更好的竖向支 承刚度，能改善其支承的屋盖钢结构的受力性能，减小机 库大门上方钢桁架的挠度和大门开口边桁架支承柱的约束 内力，改善了抵抗外荷载的能力，极大地提高了结构的技 术经济指标[u3]。但是该体系结构复杂，施工技术属于前 沿，缺少相应的实施经验，给施工带来了新的挑战。
本文主要从钢绞线分束深化设计、钢绞线外钢套管深 化设计、钢绞线穿管施工工艺、钢绞线穿束控制要点4个方 面，阐述预应力钢绞线的穿束施工技术。 1工程概况
成都天府国际机场国航基地工程（机务维修一期）101 号维修机库的屋盖钢网架结构平面尺寸为146 mX90 m，机 库入口大门处设计有跨度为146 m的门头预应力钢桁架。钢
作者简介：專昭（1987—），男，本科，工程师。
邋信地址：四川省成都市高軒S天4大道1480号拉德芳
嘶大展8层（610041 )。
电子 *P耜：807312944@qq
收犒 0 期：2020-09-08桁架的下弦钢管中心标高+22m，内配置由69根高强低松
弛镀锌钢绞线组成的预应力束，预应力钢绞线的单根长度
达151m，单束质量达12.7t (图1)。
图1预应力钢绞线原设计
2 单束钢绞线施工难点
1)原设计采用69根钢绞线为一束，若将钢绞线一根一根地穿管，穿束过程中易互相缠绕搅乱，无法进行捋直调 整，施工难度极大，并且穿管后预应力钢绞线的质量无法
控制，后期张拉不易控制。
2)作为一束的69根钢绞线，质量达12.7 t，若将69根钢绞线只设置一个套管整束穿管，则穿管过程中钢绞线与
钢管管壁摩擦力很大，造成的钢绞线磨损较大，并且穿管
时所需拉力较大，对机械设备要求较高，施工难度大、费
r\i4722021 • 3 •Building
Construction
李昭、王晓丽、罗浩、熊勋昌：大跨度机库钢桁架中的预应力钢绞线穿束施工技术
4
钢套管的深化设计
1)原设计只在桁架球节点处设置环形钢隔板定位钢套
管，深化时在下弦杆中也增设环形钢隔板，有效地减少了 钢隔板之间的间距，使套管能更稳定、更牢固地安装在下
弦杆中，并且更有利于传递预应力横向等效荷载。此项优
化从根本上提高了预应力钢绞线对结构受力的作用，保证 预应力在桁架中能起到应有作用（图3)。
/钢隔板外径530
2)线圈电磁铁
套管焊接时由于操作空间狭窄，焊接角度不利，容
易产生焊瘤、焊疤等焊接缺陷。为防止在穿管过程中钢套 管接口或焊疤磨损无黏结钢绞线的塑料外包皮及钢绞线，
钢套管采用了V 字形接口。在套管焊接施工前，对钢管端
部采用人工进行无齿锯打磨处理，将钢套管端口裁切整齐 并打磨出倒角，这样2根钢套管对接焊接后就会形成V 字形
接口，避免了钢套管因为对接口两侧管壁不平而造成的不
利影响（图4)。
3)
钢套管厚度较薄，焊接过程中存在焊透的风险。通
过研宄，决定在钢套管的外侧套直径大一号的接头衬管，
将焊接位置转移到钢套管外壁，有效地解决了由于焊接质
量而引起的钢绞线穿管损伤问题（图5)。
预应力用套管外径159
a
笋簟苧譬倒角套管外壁加衬板 打磨光滑 焊接图4钢套管的V 字形口对接
5 钢绞线穿管施工工艺5.1
施工工艺流程
目前国内预应力桁架结构施工经验较缺乏，通过分析
设计意图、设计计算工况、预应力施工工艺、施工的过程 工况等，最后结合本工程的设计特点和施工部署安排，得 到了合理的穿管施工工艺：搭设钢绞线放线支架、安装牵 引卷扬机一在放线场地上作好下料长度标记一用砂轮切割 机依次下料一在钢绞线两端编号（同根同编号）并整理成
预应力用套管外径159
套管外壁加衬板焊接
图5钢套管外壁衬板
用高。3)
单束钢绞线在张拉过程中互相影响较大，先张拉的
钢绞线易松弛，张拉质量不易控制。必须在地面穿管阶段 将不利因素减小，降低后续高空张拉的质量风险。
4)
钢绞线的穿束套管是由焊接在球节点内部的钢隔板 固定的，钢隔板焊接施工时操作空间受限，焊缝质量无法 保证。钢隔板间距和套管固定点间距较大，且预应力钢绞 线质量大，易引起套管和钢隔板变形。
5)
套管内壁在焊接时的焊缝平整度要求很高，不能有
任何凸出焊缝的缺陷，以免造成钢绞线穿束时摩擦损伤， 对钢绞线张拉施工造成不利影响。
6)
钢绞线在穿束以前的调直、编号、分组工作很重温度远程监控
要，须对施工场地、穿束机械选择、穿束施工条件和穿管 工艺流程进行细化分析，制定合理的施工方案。
3 钢绞线分束深化设计
针对钢绞线穿束施工的难点，通过分析设计原理和设
计意图，针对钢绞线穿管施工过程，将钢绞线分三步进行 优化，分别为设计分束优化、分束整穿优化、分束增加套 管优化。
1)喷淋吸收塔
将原设计的69根钢绞线再分为3组，每组23根钢绞 线，这样单束的质量减至原来的1/3，解决了整束穿管时钢 绞线质量过大的问题。
2) 将69根钢绞线进行分组后，每组仅有23根钢绞线， 有效地降低了钢绞线之间互相缠绕的概率，且极大地方便 了钢绞线的编号，从而为以后的预应力张拉创造了良好的 条件。
3)
在每组钢绞线外增设钢套管，有效降低了穿管过程 中束与束之间的不利影响，同时解决了多根钢绞线容易互 相缠绕的问题。
4)
四头精雕机
将每组钢绞线作为整束同时穿管，由于穿管的同时
性，钢绞线之间互相摩擦的情况大大减少，避免了先后穿 管的钢绞线之间的摩擦损伤。
5) 将3根分束钢套管设置成品字形对称排布在下弦管
套筒冠内，套管与套管间距设计为30 mm ，满足焊接操作空间要 求即可，3根套管以三角形结构形式设置，3根套管在下弦 管内相对稳定牢固（图2)。
下弦钢管外径500
壁厚30
I |
预应力用套管外径159 I 壁厚6
/2块环形钢隔板并列焊接 焊接在钢管内壁
4：^
s l/m N i/
I _
S
\X T n il
无黏结镀锌钢绞线3-23015.2
35 |
图2预应力钢绞线深化设计
开?图3环形钢隔板的设置
钢
01
形I
环
SOI
O U
9S
09一
§建筑施工•第43卷.第3期
473多孔管
7
1
〈〈建筑施工》
进入，了鮮更多资A
束（23根钢绞线为1束）一在钢绞线穿入端安装穿管器一套 管（下弦钢管）内穿入牵引钢丝绳至卷扬机端一牵引钢绞 线整束穿过套管（下弦钢管），并一次牵引到位。
在钢绞线穿管施工中，应特别注意在桁架支座下阻 碍钢绞线穿束的混凝土柱不得浇筑，否则对钢绞线穿管折 角影响较大，易造成钢绞线损伤。为不影响后续混凝土柱 施工，可将钢桁架端部后续通过补杆拼装焊接，并将处于 套管外的钢绞线束斜向上弯曲悬挂，再用软带临时绑扎固 定，网架提升完成后再将钢绞线垂下来。5.2预应力穿管装置
为确保穿管时每组钢绞线中的每根钢绞线都能均勾 地承受牵引力，专门研发设计并加工了预应力钢绞线锥形 牵引装置。该装置主要由钢锥筒（渐变直径）、墩头锚板 (定制制作）和牵引螺栓组成。把每根钢绞线的中心钢丝 端头后锚固在墩头锚板上，再由牵引钢丝绳连接牵引螺栓 进行牵引施工（图6)。
外径133无缝钢管，厚30
管径收缩变小
封口钢板与套管焊接 |
M 64牵引螺栓
封口钢板厚30
钢板开孔与螺母配套_
.螺纹连接
23孔钢丝墩头锚板
图6钢绞线穿束装置
5.3下弦杆活动段设计
钢绞线在地面穿管后再随网架提升至高空，其间钢桁 架端部不能将弦杆拼装焊接完，因此将钢桁架端部第2个球 节点与第3个球节点间的下弦钢管做成活动段，可尽量减小 钢绞线进入弦杆的转向角度。
转向角度越小，预应力钢绞线与套管间的挤压力就越 小，钢绞线的磨损也越小，待预应力穿管并提升完成后再 焊接该活动段（图7)。
预应力筋穿束完成后，焊接此段下弦钢管
原框架柱
下弦钢管（活动段）
预应力筋穿束完成后，焊接此段下弦钢管
(活动段）
球节点）0〇b
5500
f
丄
1200
1 000
5 500
tF -f H 1
_
i
原框架柱
700
图7下弦杆活动段
6 穿束施工过程中的控制要点1)
预应力钢绞线原材在运抵施工现场后，堆放预应
力钢绞线的场地要用混凝土进行硬化，并且地面应保持平 整、干燥。
2)
钢绞线加工、截取需要在施工现场完成，因此需
要为钢绞线铺设场地进行硬化施工，宽度不宜小于1.5 m , 并且场地中心线位置应分别与钢桁架下弦钢管的中心线重 合，这样在穿管时钢绞线可以与下弦管平行穿入，使钢绞 线与套管的磨损控制在最小。
3)
钢绞线捋直铺设后，
一
般需要调整准备几天，因此
要采取防雨措施，防止钢绞线锈蚀，同时要采取防油污染 措施。
4)
钢套管在加工时，套管端口一定要倒角，倒角一定
要打磨顺滑：另外，套管两端切口要整齐，在同一个平面 内，焊接后形成V 字形接口，V 字形接口要光滑、无焊瘤。
5) 环形钢隔板的开孔定位一定要精准，尺寸误差控制
在3 mm 内，确保套管安装后的整体保持水平。
6)
钢绞线在穿管施工时，一定要注意卷扬机牵引装置
穿管时的速度，不宜过快，避免钢绞线产生缠绕，一旦发 现有缠绕时应立即停止穿管施工，待处理调整完成后继续 穿管施工。
7
结语
目前，各大机场建设中的大跨度飞机库越来越多，一
些单跨超过140 m 的边桁架设计应用越来越广泛。
本工程的这种预应力结构设计有效减小了屋盖大门 开敞边的挠度和用钢量，极大地提高了结构的技术经济指 标。弦杆中的预应力钢绞线设计将会越来越普遍，本文通 过预应力钢绞线穿管施工技术的总结，可为后续类似的工 程施工提供借鉴。
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—参考文献
[1]
孙亚林，杨富社.大跨度连续刚构桥悬臂施工期预应力损失及其对
策探究安排[J ].公路工程,2017,42(5):222-226.[2]
王建广.预应力施工质量精细控制研究[J].湖南城市学院学报(自然
科学版),2016,25(1):35-36.[3]
王作志.下坞蓟运河特大桥连续梁长束预应力钢绞线施工技术[J].
铁道建筑,2012(4):62-64.
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李昭、王晓丽、罗浩、熊勋昌：大跨度机库钢桁架中的预应力钢绞线穿束施工技术
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