姚裕昌孫堅張桂先
（深圳市三鑫特種玻璃技術股份****，深圳518054）
提要：預應力索結構是一種輕質、高強的現代結構，但它的施工工藝也比較複雜，要求比較嚴格。本文從索力測量的特殊性和索力測定儀的研究開發著手，對這種結構的施工工藝提出了建議和行之有效的一套做法，可供同行參考。
關鍵詞：預應力索結構索力測定
引言預應力索結構是一種輕巧、高強、高效和高技術含量的現代結構，它是點支式玻璃幕牆、玻璃採光頂和張拉膜蓬蓋等輕型外圍護建築的理想支撐結構體系。它的外形輕巧，布置靈活，受力合理；它巧妙地將結構的力學美和建築形體的藝術美有機地融合在一起，具有強烈的時代氣息，深得國內外建築師和廣大人民群眾的喜愛。伴隨著點支式玻璃幕牆、玻璃採光頂和張拉膜蓬蓋等建築的發展，預應力索結構也獲得了快速的發展。
但這種結構的設計施工難度大，特別是施工過程中對結構的形態控制是乙個難點。預應力索結構在施工安裝時必須施加預應力才能成形。結構尚未承受荷載時既要保證結構的幾何形狀符合設計要求，又要使索中預應力值也符合設計要求，這是有一定難度的。
根據點支式玻璃幕牆和採光頂中索結構的工程實踐，當前預應力索結構施工中存在兩種誤區。一種是只注意了結構幾何形狀的初步控制，勉強將預應力索安裝上，將索結構的外形尺寸基本調整到位，就算完成任務，而未對索力進行有效控制，給工程質量留下了隱患。另一種誤區是忽視了索結構及其張拉工藝的特殊性，將預應力索與鋼筋混凝土結構中的預應力筋一樣看待，把鋼筋混凝土結構中與張拉方法、錨固方法、工作條件等情況相對應的各種預應力張拉損失照搬到索結構的設計、施工中來，弄得過於複雜，使設計施工人員感到困惑，難於操作，有礙預應力索結構技術的推廣。
本文從預應力索結構的基本原理出發，另闢蹊徑從鋼拉索索力測定儀的研究開發著手，並結合索端構造和張拉方面等特點提出了反覆張拉、逐步到位的預應力施工工藝，從而使預應力索結構的施工控制變得十分方便，容易操作，容易監理，也更方便使用單位的管理和維護，有利於預應力索結構技術的推廣。
一、 預應力索結構施工工藝分析及建議
實踐表明，只要各個環節的施工誤差都能控制在設計和有關規範的要求之內，那麼索結構的基本外形尺寸是容易控制的。。如何通過預應力的調控，對結構形狀進行微調，這個微調的過程是十分複雜的，相互影響錯綜複雜，牽一髮而動全身。要在施工前先把各種因素對索力產生的影響都計算清楚後再動手施工既難做到也無必要。
施工工藝試驗和工程實踐表明，索結構的張拉控制應以形狀控制為主、應力控制為輔，因為結構形狀不到位對下道工序的施工影響太大，而索力的誤差只要控制在結構安全度的範圍之內就可以了。但這個安全度控制在設計允許的範圍之內，施工人員一定要心中有數，與設計人員密切配合，把安全度控制在設計允許的範圍之內，索內預拉力既不能太高，也不能太小。進一步分析表明，預應力索結構的索是暴露在外的，看得見摸得著，最簡單的辦法是用手推拉一下，就能感覺到索中拉力的大小，僅僅是難於定量而已。
如果開發出一種測力儀能直接測出索中的預拉力，而且使用起來也十分方便，那麼索拉力的控制問題就可迎刃而解，預應力張拉時的所謂各種「損失」也就不存在，設計施工時也就不必考慮什麼「張拉控制應力」和「有效預應力」等複雜的概念，凡是用索力測定儀測到的索拉力，都是實在的、有效的索拉力。還應該注意到，預應力索結構中索的端頭錨固處一般均設定了索長的調節螺栓，如圖1所示。
圖 1
用擰緊螺栓的辦法就可以對索的長短及預應力進行調節，不僅施工階段可以調節，使用階段也可以調節。索端螺栓的調節量一般為30～40mm，可根據需要尚可適當放大或縮小，因此，預應力施工控制時不必預留什麼錨具損失、摩擦損失、索端支點彈性變形損失，不同索張拉時的相互影響損失等難於計算和難於定量的損失。建議用反覆張拉、逐步到位的施工工藝。
張拉除錯完成後用索力測定儀測到的索力就是實際建立的有效索力。尚應指出索中的預拉力一般都控制在破斷拉力的15％以內，風荷作用下的最大拉力，一般也控制在索破斷拉力的35％左右，而且最大拉力作用的時間是短暫的，所以索的應力鬆弛問題也可不必考慮。工程實踐表明，用索力測定儀指導索結構形狀的微調，經過3～4次反覆就可滿足設計要求的形狀和預應力控制值。
但考慮到索結構本身和相互影響的複雜性，結構受荷後其連線點、螺紋、夾緊點等會有某種鬆弛，主體結構也會有某種鬆弛變形，而索結構一般都是依附在主體結構上的，主體結構承受荷載後的變形也會影響索中內力的某種調整，所以預應力索結構建成半年至一年後應對索力進行一次全面檢查和調整，以確保索結構的正常工作是必要的。建議工程業主在使用過程中每隔一定時間也應對索力進行必要的抽查和維護，對新結構採取謹慎的態度是必要的。只有經過不斷實踐和總結，這種新結構的施工工藝才會逐步成熟。
二、 索力測定的原理和測定儀的研製
研究分析表明：索力的測定分介入式和非介入式兩種。所謂介入式測力是指在索的端頭或跨中，將索斷開後串接乙隻拉力感測器，直接將索力讀出，這是一種最正確和直觀的測力方法，如圖2a、2b所示。
圖 2a圖 2b
這種測力方法的投入大，只適用於試驗研究和噸位大、要求高的個別工程，不適用於布索量大的預應力索結構工程。
非介入式測力的方法也有兩種，一種是震動頻率測量法，即索的自振週期t與索內張力h，索長l，索的質量w成函式關係，即,或,式中g=9.81m/t2
由公式可知，測出了索的震動週期t就可算出索內的拉力h，原理比較簡單，但將震動訊號轉化為電訊號，經計算機處理後再輸出索力值。這個過程需要的儀器裝置多，工人掌握的難度大，也不便於高空作業。另外索端的支承條件對索的震動週期有影響，對索力測量的精確度也有影響。
另一種測量索力的原理是基於索的橫向位移δ與索的拉力h、橫向力p和索的長度之間有函式關係，其力學原理如圖3所示。索拉力h越大，橫向力p作用下的位移δ越小。
圖 3
用力感測器將橫向力p輸出，經微處理器處理後轉化為索拉力，然後再用液晶顯示。上述原理也比較簡單，但橫向力與索力之間的關係，尚與索的直徑、斷面構造和拉力的大小等有關，必須通過微處理器的修正和精確的標定等處理後才能獲得正確而穩定的索力。通過近二年的探索，我們終於開發成功了體積小、重量輕、便於攜帶、便於在工地施工現場和高空作業等環境下使用的可攜式索力測定儀，測力精度可控制在3％左右，達到了國外同類產品的水平，能夠在張緊鋼索的任何位置上迅速而準確地進行測量，經過標定後能夠用於不同直徑、不同種類鋼索的測力，完全可滿足工程施工控制的需要，已在廣州會展、新白雲國際機場、深圳市民中心、哈爾濱會展、長沙游泳跳水中心等工程的預應力索結構施工中使用，效果良好。
測力儀的外形見圖4。
圖 4
測力操作時的情況見圖5。
圖 5
測力儀的重量約8公斤左右。由於我們開發成功了可攜式索力測定儀，從而極大地簡化了預應力索結構的施工工藝，使預應力索結構的形態控制變得容易為人們所掌握，從而也使這種新結構變得更加容易普及和推廣。
預應力錨索施工工藝及方法
預應力錨索施工主要包括施工準備 錨孔鑽造 錨筋制安 錨孔注漿 混凝土結構鋼筋制安 混凝土澆築 錨孔張拉鎖定和驗收封錨等流程。預應力錨索 杆 施工工藝流程見圖。預應力錨索施工工藝流程圖 錨孔測放 根據各工點工程立面圖，按設計將錨孔位置準確測放在坡面上，孔位誤差不得超過 20mm。如遇刷方坡面不平順或特...
預應力管樁施工工藝總結
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預應力管樁施工工藝總結
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