电视塔塔身竖向预应力混凝土结构施工

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1、第一卷电视塔塔身竖向预应力混凝土结构施工第1章工程概况电视发射塔是国内首例采用预应力混凝土结构塔身的高耸结构。塔体地面以上高度为405m，施工高度为420m(图4-4-1)，竖向预应力结构包括塔身和两节混凝土桅杆。该塔的抗震设防烈度要求达到9度。塔身和桅杆均采用部分预应力混凝土结构，以保证塔身在正常使用状态下具有良好的刚度。在设防烈度地震作用下，使全塔处于弹性状态;在遭遇到高于设防烈度的强震后，仍有较好的延性与变形恢复能力。塔身及桅杆竖向预应力筋布置如图4-4-2所示。图中第①部分为16-7Φj15，第②部分为24-7Φj15，第③部分为64-7Φj15，第④部分为20-7Φj15。塔身由外

2、筒和内筒组成。外筒截面为环形，其外径自下而上由39.34m变至12.00m。塔身竖向预应力筋包括由－14.3m至+1l2.0m和+257.5m沿筒体布置的两段，分别为20束和64束7Φj15钢绞线束。塔身和桅杆混凝土强度等级为C40，截面上有效预压应力值为1~1.5MPa。塔身竖向预应力施工是该塔预应力施工难度最大的部分。竖向预应力束最长达271.8m，国内尚无施工先例可借鉴。为顺利完成该塔竖向预应力施工，采取了技术论证、试验研究和探索型施工试验直至工程应用逐步深入进行的技术路线。针对竖向预应力施工的特殊性，提出如下施工难点和需解决的关键技术：竖向预应力预埋管材料的选择及铺设工艺。竖向预应力

3、超长束的穿束关键技术的研究。所采用的穿束工艺应具有施工简便、实用性强和效率高等特点。竖向预应力张锚工艺研究及张拉辅助设备研制。竖向孔道摩阻损失测定方法研究。竖向孔道灌浆的浆体性能试验及足尺灌浆试验。第2章竖向预应力管道铺设塔塔体竖向孔道最长达27l.8m，预应力管道的铺设和塔体滑框倒模施工同步进行。竖向孔道从底部－14.3m开始，直至+257.5m铺设完毕，整个施工周期较长。管道的铺设工艺受塔身钢筋混凝土施工的各个工序影响，避免竖向孔道堵塞和过大的垂直偏差，是研究管道铺设工艺应解决的两个关键问题。由于塔身竖向孔道的铺设随塔体滑框倒模施工逐节向上完成，塔身外筒环形截面的外径逐渐变化，且塔楼部位

4、的水平与竖向结构交叉及各种孔洞较多，因此管道铺设施工中的不可预见因素较多。此外，塔身混凝土浇筑采用了振捣成型工艺，冲击作用对孔道管可能造成损坏。为保证竖向孔道材质本身的可靠性，确定采用镀锌钢管作为竖向孔道材料(内径68mm)，其连接采用套扣和套管焊接工艺。尽管镀锌钢管的成本高于波纹管，但用作竖向长孔道具有特殊的优越性:孔道管辅设具有很高的可靠性，施工过程中不会锈蚀。塔体混凝土浇筑时，可避免发生振捣冲击而损坏孔道管的现象。孔道垂直灌浆过程中，钢管可承受较高的压力。刚度大，水密性好，易于加工成型和连接。塔身滑框倒模施工中，孔道铺设采用定位支架，以保证其位置准确。随着塔体的逐步升高，采取了定期检查

5、并通孔的措施，每根孔道管的上口均加盖，以防异物掉入堵塞孔道。实践证明，采用刚性管作孔道材料、合理的铺设工艺和严格的管理措施，竖向预应力孔道基本无堵塞。第1章竖向预应力穿束工艺研究与应用竖向预应力穿束方法包括“自上而下”和“自下而上”两种工艺，每种工艺又可采用一次一根穿入或成束穿入的方法，在实际工程应用中可形成多种灵活的穿束方法。加拿大多伦多CN塔的竖向预应力穿束施工采用了自上而下一次一根穿入的工艺，并获得了成功。中央电视塔竖向预应力束均由7Φj15钢绞线组成，孔道内径均为68mm，锚固单元单一。为确定最佳穿束工艺，对CN塔和中央电视塔竖向预应力情况进行了对比分析:1.锚固单元分析:该塔的锚固

6、单元均由7Φj15钢绞线组成，每束预应力筋的自重较小;CN塔的锚固单元由16~31Φj12.7钢绞线组成，根数多，每束预应力筋自重较大。2.预应力钢材的物理性能:CN塔采用270K低松弛钢绞线，开盘后完全伸直，可满足自上而下穿束工艺的要求。该塔采用普通级钢绞线，开盘后不能完全伸直，如采用自上而下的穿束工艺，钢绞线在穿束时易卡在孔道内。3.穿束设备及技术经济效益:自上而下穿束工艺需使用特别的放线轮，一次一根穿入钢绞线，放线轮体积较大，由人工使用手闸控制下落速度，且穿束作业时滑模施工须中断;而采用自下而上的穿束工艺，仅需1台牵引机械便可一次穿入多根钢绞线，牵引机械体积小，成本低，而且穿束施工可与

7、主体结构施工同步进行。根据上述对比分析，该塔预应力穿束采用自下而上成束穿A工艺的技术经济效益更显著。穿束工艺流程如图4-4-3所示。图4-4-3竖向预应力穿束工艺流程图按照工艺流程图，需解决下述技术问题:设计提升机构:布置放线系统;研制特殊的起重机械;设计与加工钢丝绳和钢绞线的连接器;设计临时卡具等。此外，这种施工工艺的应用还需建立可靠的实施程序。该塔第一段竖向预应力(－14.3m至+112.0m)穿束作为工