索结构典型工程：钦州电厂二期封闭煤棚——多阶次预应力拱桁架

广西钦州电厂二期扩建工程（2×1000MW）封闭煤场钢结构工程为当时国内最大跨度的煤棚，设计采用技术先进的预应力拱桁架结构方案，结构跨度达到199m（支座间净跨191m），桁架间距30m，单榀预应力拱桁架重量达450吨。封闭式煤场纵向长度252m，建筑面积约4.8万平米，建筑总高度约58m。主结构采用四边形拱桁架共9榀，桁架上弦宽度为6m，下弦宽度为4m。桁架下部设置预应力张弦索及斜拉索，通过V型撑杆相互连接，张弦索最大垂高12m，张弦索、斜拉索与拱桁架共同作用，形成多阶次预应力结构体系（图1）。

该工程结构平面、剖面及三维轴测图见图2～图4。

1）该工程拉索沿着主桁架下弦布置，主要作用为平衡张弦桁架对两侧柱子的推力，由于张弦桁架两侧的支座为固定铰支座，设计方对支座的抗剪、抗拉、抗压提出了明确的要求，因此预应力的施加需满足设计意图，即减小张弦桁架对支座的推力，以改善结构的受力性能。

2）该工程钢结构采用“分段吊装+分区提升”的施工方案，施工过程分为桁架拼装、同步提升、拉索张拉、屋面施工等几个状态。拉索索力在各个状态各不相同，为达到设计要求的结构位形、结构内力、支座位置及受力，预应力的施加是一个关键工序，因此需要对施工全过程进行施工仿真计算并在施工中进行全过程施工监测确保施工过程的安全和质量。

3）该工程结构最大跨度191m，张拉施工过程中需保证结构为稳定的受力单元，防止张拉时结构失稳。

4）提升区桁架提升时，须对张弦索进行预紧，以保证桁架能够准确就位。

图2 结构平面桁架布置图

图3 预应力拱桁架剖面图

图4 整体结构三维轴侧图

1）总体思路

拉索安装和张拉施工穿插在钢结构的安装过程中，总体思路为：提升区桁架安装过程中安装桁架下方双索及次桁架拉索，提升区桁架全部安装完成形成稳定单元后，对张弦主索及次桁架拉索进行预紧，接着提升桁架；待桁架提升并连接就位后安装主桁架下方斜拉索，结构全部焊接完成后，进行第二次张拉，每次张拉一榀，最后张拉次桁架水平拉索。

对于1区钢结构的施工流程如图5所示，2区钢结构的施工流程同1区。1区、2区钢结构安装完成后进行后补区桁架安装，接着安装1区、2区山墙次桁架，最后张拉次桁架水平拉索。

图5 施工流程图

2） 张拉分级及分批

拉索张拉施工分两个过程：提升过程和张拉成形过程。

提升前，对提升区主桁架拉索和次桁架拉索进行预紧，通过与主桁架提升点的共同作用，保证提升区桁架端部杆件与吊装区桁架杆件准确拼接，也即提升过程中桁架端部的水平位移基本为零。

各区结构拼装完毕且焊接检验合格以后，对张弦主索、斜拉索和联系索张拉至设计初拉力 。

根据设计要求，与斜拉索相对应的张弦腹杆（F19）需在张弦主索张拉完成后再安装，故首先张拉张弦主索，再张拉斜拉索，最后张拉次桁架水平拉索至设计内力，所有张拉均一级张拉到位。提升区中部吊点卸载后，应根据索力监测结果对张弦主索内力进行调整。

提升过程中，提升1区张弦桁架拉索自E-E轴到H-H轴逐榀预紧，提升2区张弦桁架拉索自B-B轴到D-D轴逐榀预紧。

结构张拉成形过程中，张弦主索和斜拉索分区进行张拉。1区结构自E-E轴到H-H轴逐榀张拉，2区结构自B-B轴到D-D轴逐榀张拉。

结构张拉成形过程中，次桁架拉索张拉中部水平拉索，两侧斜向拉索被动受力。次桁架水平拉索张拉顺序(图6)：吊装1区→吊装2区→吊装1’区→吊装2’区→提升1区→提升2区→提升1-2区。

图6 次桁架拉索安装重新分区