浅论悬索结构施工技术

【关键词】悬索；施工；钢索

　　1.悬索结构分类

　　按悬索结构的受力特点将悬索结构分为单层悬索体系和双层悬索体系。单层悬索体系是由一群单层承重组成的结构体系，又可分为单层单项悬索结构和单层辐射状悬索结构；双层悬索体系是由一系列一层承重索和一层曲率与之相反的稳定索组成的结构体系，又可分为双层单向悬索结构、双层辐射状悬索结构和双层双向悬索结构。

　　2.钢索的种类

　　钢索一般是由高强钢丝组合而成，也可采用圆钢筋或钢板，圆钢筋宜用于小跨度屋盖；角钢、槽钢、工字钢等常用于劲性索结构；钢板多用于钢悬膜结构。从钢索材料的构成要素上可分为平行钢丝束、钢绞线和钢缆绳三类。

　　3.索的节点

　　索的节点是悬索结构的重要组成部分，索的连接节点多种多样，包括承重索与承重索的连接、承重索与桅杆的连接、承重索与稳定索的连接、承重索与支撑构件的连接等，这些连接一般是通过锚具或夹具完成的。

　　3.1锚具

　　锚具是将钢索锚固与支承结构或边缘构件上的重要部件，钢索中的张力通过锚具传递到其他构件上去，因此选用可靠的锚具和锚固构造是悬索结构安全可靠灌注的关键。常用的锚具类型有夹片式、支承式、锥塞式、握裹式和铸锚式。

　　3.1.1夹片式锚具

　　一般有单孔夹片式锚具与多孔夹片式锚具，还有扁形夹片式锚具，国内的夹片式锚又分为JM、QM、XM等类型。

　　3.1.2支承式锚具

　　支承式锚具可分为墩头锚具和螺杆式锚具等形式。螺杆式锚具又分为螺丝端锚具和锥形螺杆锚具。

　　钢丝束墩头锚具常用的类型有锚环形A型和锚板型B型。A型锚具用于张拉端，张拉时利用工具式拉杆拧在锚环的内螺纹上，将钢丝束拉出来用螺母固定。

　　3.1.3锥塞式锚具

　　锥塞式锚具有钢质锥销锚具和槽销锚具等形式。

　　3.1.4握裹式锚具

　　握裹式锚具主要有挤压锚具和压花锚具等形式。挤压墨迹有挤压头、螺旋筋、固定端P形锚板、约束圈、金属波纹管组成。压花锚具是用压花机将钢绞线端头压制成梨形散花头的一种黏结型锚具。钢绞线从机架的凹口处放入并用夹具加紧，然后用千斤顶加力，即可形成梨形散花头。

　　3.1.5铸锚式锚具

　　铸锚式锚具主要有冷铸锚具和热铸锚具两种。

　　3.2夹具

　　夹具是节点中用于固定钢索位置的主要零件。夹具主要通过高强螺栓等上下两块夹板将钢索夹紧，使钢索不能打滑。夹具主要有压板式夹具、骑马式夹具、拳握式夹具以及梨形环等，采用何种形式的夹具取决于钢索的固定位置。

　　4.悬索结构施工工艺

　　悬索结构因其类型繁多，施工方法并无定式可循，但总的来说，悬索结构的工艺流程包括边缘支撑构件的施工、所的制作安装、预应力施加及钢索张拉。

　　4.1边缘支撑构件的施工

　　边缘支撑构件通常包括钢筋混凝土结构或钢结构圆环、曲梁、拱、水平梁等，它是将悬索系统的内力有效地传递给下部结构和基础的重要环节。这些钢筋混凝土结构或构件可能是曲线曲面形体，施工是要保证其轴线中心位置及标高控制准确，钢索和支撑结构连接的支座预埋件的位置及方向符合要求，为索的顺利张拉做好准备。索结构的支撑结构必须考虑在张拉前和张拉后的不同状态，防止支承结构在索张拉前发生倾覆。

　　4.2索的制作

　　索的制作简称制索，指将钢丝或钢丝绳按设计你要求配上锚具、夹具，制成成品钢索。制索是悬索结构中的一个关键、一般须经下料、编束、预张拉及防护等几个程序。制索前应对制索工艺编制技术条件。

　　（1）成品索除符合索的强度标准外，尚需满足索的均匀受力的要求。

　　（2）精确控制索的下料长度。下料长度不洗用精密的仪器测定，下料应在张紧状态下测量距离，且在同一工程所有的索号料时张力保持一致。对于在悬索结构中的主、副索，应根据设计要求，精确定出夹具的位置；对于曲线索或折线索，如索穹顶中的脊索和环索、索桁架中的主索和副索等，决定下料长度是，应考虑因自重而引起的下垂，并估计出垂度，从而确定出索的精确长度。

　　（3）索的长度是指无应力的原始长度。因此，必须估计初始几何态和预应力态的预应力值，通过分析和试验方法确定索的无应力长度。

　　（4）对于曲线索或折线索，尚应设计专门的夹具，控制索在转角处的曲率半径。当转角较大时，在节点构造上无法保证曲率半径，这时不宜采用连续索，建议采用分段索。

　　（5）钢索由直径不大的高强钢丝组成，一般都暴露在室外工作，所以必须重视钢索的防腐。

　　（6）焊接将会大大降低刚强钢丝的强度，因此高强钢丝不能焊接。

　　（7）索的垂直度误差不大于±5,mm。

　　4.3索的制作工艺

　　（1）预张拉。钢索下料前必须进行预张拉，预张拉是为了而消除索的非弹性变形，张拉直可取索抗拉强度标准值的50%～65%，持荷1～2h。

　　（2）下料。为了使钢索受力后各根钢丝和各股钢绞线受力均匀，钢索下料时其长度应准确、等长。下料采用“应力下料法”，将开盘在200～300MPa拉应力下的钢丝或钢绞线调直，可消除一些非弹性因素。

　　（3）切割。钢丝或钢绞线及热处理钢筋的切断应采用切割机或摩擦圆锯片，切记采用电弧切割或气切割，以防损伤钢丝。

　　（4）编束。编束时，宜用疏孔板想一个方向梳理，使每根钢丝或钢绞线相互保持平行，不得互相搭压、扭曲。编扎成束后，每隔1m左右要用钢丝缠绕扎紧。

　　（5）钢索的防护。在钢索防护前均应注意认真做好除污、除锈，以提高防护寿命。对进入施工现场的未镀锌的钢丝或钢绞线在做防护层之前先涂一道红丹底漆。

　　钢索的防护做法有：①黄油裹布法。在编好的钢索外表面满涂黄油一道，用布条或抹布条缠绕包裹进行密封。涂油、裹布应重复2～3道。每道包布的缠绕方法与前一道相反。此法简单易行，且价格便宜。②多层塑料涂料层，该涂层材料浸以玻璃加筋的丙烯树脂。③多层液体氯丁橡胶，并在表面覆以油漆。④塑料套管内灌液体的氯丁橡胶，可根据钢索的实验环境和施工条件选用其一。

　　（6）装锚具。又称挂锚。一般有两种方法，地面挂锚和高空挂锚。较多的是地面挂锚，国内一般在工地做这项工作，但随着钢丝和锚具的配套及体系化，在工厂完成这一工序的将逐渐增加。

　　5.结束语

　　穿索时应先穿承重索，后穿稳定索，并根据设计的初始几何状态曲面和预应力值进行调整，其偏差宜控制在10%以内。随着时代的进步和科技的飞速发展，现代建筑施工中，关于悬索结构施工技术也随之迅速发展，并成为现代施工作业中极为关键的施工技术之一。　[科]