體育場(chǎng)建筑平面呈八心圓偶合的相似橢圓形,為周圈全封閉大懸挑罩棚的空間碗狀結(jié)構(gòu),徑向框架分為88條軸線,16處雙柱雙梁變形縫,400mm×400mm鋼筋混凝土方樁基礎(chǔ),環(huán)向用聯(lián)系梁構(gòu)成蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)。104榀雙向?qū)ΨQ的鋸形框架在三維空間尺寸漸變,用小折線近似弧形形成龐大雋秀、剛勁挺拔的空間馬鞍形曲面建筑效果。罩棚挑梁懸伸長(zhǎng)度由南北中部的8.8m變化到東西中部的28m,端點(diǎn)高度由南北中部13.53m變化到東西中部26.622m。彩色壓型鋼板棚面設(shè)在挑梁下緣,挑梁暴露在罩棚屋面上(圖6-19-1、6-19-2)。
罩棚挑梁采用部分預(yù)應(yīng)為混凝土結(jié)構(gòu),梁體為工字形截面,梁寬與框架柱寬相同,梁腹寬度僅120mm,在脅部增大為200mm。挑梁尾段與框架頂部立柱整體現(xiàn)澆,懸伸部分劃分為1~4段塊體進(jìn)行懸臂拼接。拼接塊體在現(xiàn)場(chǎng)分段預(yù)制,拼接端肋面做成齒狀棒口,用環(huán)氧樹脂粘接,依靠榫齒嵌接和環(huán)氧樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度傳遞剪力。用起吊設(shè)備將預(yù)制梁段塊體吊起,在空中懸臂拼裝。拼接一段塊體后,即張拉1~2束預(yù)應(yīng)力鋼絲,在現(xiàn)澆的挑梁尾部端面錨固,借助鋼絲束的預(yù)加拉力,對(duì)塊體施加壓力,將拼接塊體連接成整體。挑梁塊體逐段懸拼,逐段延伸出去,在高空無(wú)支架的情況下,完成整榀大跨懸挑罩棚梁的施工(圖6-19-3)。
第2章大跨罩棚挑梁足尺結(jié)構(gòu)試驗(yàn)
施工前進(jìn)行了最大懸挑跨度挑梁的足尺結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容有:框架與挑梁尾段整體現(xiàn)澆;挑梁塊體預(yù)制;空中逐段懸拼;環(huán)氧樹脂粘接;空中穿束;預(yù)應(yīng)力張拉和錨固;預(yù)應(yīng)力損失測(cè)定和荷載試驗(yàn)等。
第1節(jié)預(yù)應(yīng)力損失測(cè)定
測(cè)量預(yù)應(yīng)力損失的方法是在鐓頭錨板后面放置特制的傳感器,將鋼絲應(yīng)變值傳入應(yīng)變測(cè)定儀,測(cè)出張拉后鋼絲中的預(yù)應(yīng)力值。將控制張拉力減去在鋼絲中實(shí)際建立的預(yù)拉力,可得到預(yù)應(yīng)力短期總損失值,其中包括錨具變形損失σl1、摩阻損失σl2、鋼絲應(yīng)力松弛損失σl4和錨環(huán)外附加損失σl′等。
測(cè)試數(shù)據(jù)說(shuō)明,曲線束的錨具變形損失σl1主要發(fā)生在尾部張拉端內(nèi)4~6m的曲線長(zhǎng)度范圍,鋼絲應(yīng)力松弛損失σl4在頂塞后最初10min內(nèi)完成30%。錨環(huán)外附加摩擦損失σl′可按控制應(yīng)力σcon的5%計(jì)算。分批張拉的彈性壓縮損失,由應(yīng)變傳感器和布置在梁體上緣的千分表量測(cè),1束22Фs5鋼絲的平均彈性壓縮損失值約為220kN,彈性壓縮損失值接近σcon的0.5%,可將先批張拉鋼絲束的控制張拉力逐一加大一點(diǎn)給予補(bǔ)償。
實(shí)測(cè)的摩阻損失σl2為理論計(jì)算值的1.38~1.55倍,曲線束中建立的有效預(yù)應(yīng)力比計(jì)算值偏小2%左右。這是因?yàn)榍�束金屬波紋管的弧線位置不準(zhǔn)確,形成多處小彎折點(diǎn)。另外,預(yù)留孔道在拼接面產(chǎn)生左右錯(cuò)孔或上下錯(cuò)孔,預(yù)應(yīng)力鋼絲形成彎折點(diǎn),增大了摩阻損失。如果挑梁塊體和現(xiàn)澆段預(yù)留孔道的施工誤差過(guò)大,懸拼張拉后在鋼絲中實(shí)際存在的有效預(yù)應(yīng)力值,將比理論計(jì)算值偏低較多。
第2節(jié)塊體拼接端面上的局部承壓
施加偏心預(yù)拉力后,挑梁現(xiàn)澆段拼接端面承受的預(yù)壓力最大,6束22Фs5總張拉力達(dá)2874.30kN。設(shè)計(jì)允許最大預(yù)壓應(yīng)力為10.7MPa,為現(xiàn)澆段混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度的47.4%。
實(shí)測(cè)現(xiàn)澆段拼接端面上緣最大預(yù)壓應(yīng)力為26MPa,說(shuō)明存在不均勻局部受壓。試驗(yàn)中用鋼棒或鋼墊板調(diào)整梁體偏斜時(shí),在拼接面上形成小點(diǎn)局部承壓,在拼接面腹板上部,實(shí)測(cè)到的預(yù)壓應(yīng)力高達(dá)93MPa,此時(shí)在梁腹榫齒處出現(xiàn)擠壓水平裂縫。
施工中要保證梁體拼接端面平整無(wú)破損,尤其必須保證上緣孔洞之間有足夠承壓面積。校正挑梁時(shí),不允許用加塞鋼榫、鋼墊板的方法,以免在拼接面上產(chǎn)生過(guò)大的局部壓應(yīng)力。待梁體混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。
第3節(jié)挑梁荷載試驗(yàn)
在挑梁上緣下緣和梁腹,貼有62片長(zhǎng)距電阻應(yīng)變片,用于各階段加荷時(shí)測(cè)量各控制點(diǎn)的應(yīng)力。梁體上表面設(shè)有10個(gè)位移測(cè)點(diǎn),用應(yīng)變儀測(cè)上緣應(yīng)變,與應(yīng)變片量測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。在每段塊體拼接處懸掛垂球,用標(biāo)尺量測(cè)梁體的撓度。梁體上表
面架設(shè)水平儀1臺(tái),挑梁正前方架設(shè)經(jīng)緯儀1臺(tái),用以監(jiān)測(cè)在懸拼過(guò)程中梁頭處撓度變化和軸線偏斜。
按20%標(biāo)準(zhǔn)荷載分級(jí),從尾段向前端逐點(diǎn)逐級(jí)加載,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載時(shí)持荷24h,卸載到零,量測(cè)殘余變形。調(diào)整加載設(shè)備,加載到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載的170%,控制截面作用彎矩達(dá)到設(shè)計(jì)彎矩的1.65倍,超過(guò)設(shè)計(jì)安全系數(shù),持荷24h,量測(cè)應(yīng)力和
變形撓度,卸荷,量測(cè)殘余變形,結(jié)束試驗(yàn)。由于加載設(shè)備限制,未作挑梁破損試驗(yàn)。
荷載試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,在100%設(shè)計(jì)荷載作用時(shí),部分預(yù)應(yīng)力混凝土罩棚挑梁的上緣均處于受壓狀態(tài),未出現(xiàn)拉應(yīng)力,挑梁處于彈性工作階段。在170%設(shè)計(jì)荷載作用下,梁體上緣出現(xiàn)不大的拉應(yīng)力,控制截面未出現(xiàn)受力裂縫。卸載后塑性變形
很小,殘余變形值僅1~3mm,罩棚挑梁平面內(nèi)剛度較好。
開始懸拼時(shí),拼接塊體自重產(chǎn)生的向下?lián)隙瘸^(guò)偏心預(yù)拉力產(chǎn)生的向上撓度,拼接后塊體前端下?lián)�。隨挑梁塊體逐段懸拼出去,預(yù)應(yīng)力鋼絲束數(shù)量增多,偏心預(yù)拉力產(chǎn)生的向上撓度,逐漸接近塊體自重產(chǎn)生的向下?lián)隙?越靠近自由端,塊體前端下?lián)显叫�。在挑梁自由�?6束22Фs5鋼絲產(chǎn)生的向上撓度,抵消4段YWL
塊體自重產(chǎn)生的向下?lián)隙群?形成預(yù)應(yīng)力上拱度,其值為23mm,相當(dāng)于懸挑跨度的1/772。
在設(shè)計(jì)荷載作用下,挑梁自由端產(chǎn)生向下?lián)隙?6mm,與預(yù)應(yīng)力上拱度抵消后,僅有向下?lián)隙?mm。卸荷后荷載撓度消失,自由端仍恢復(fù)上拱度23mm,挑梁
處于彈性工作階段。
