首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司球團料場改造封閉工程位于河北省曹妃甸工業區。項目依照節能環保、綠色生産等設計理念出發，通過在首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司廠區内露天原料廠上方建立拱形鋼結構大棚，實作物料的全封閉生産管理，控制粉塵污染。大棚主體結構采用張弦拱桁架結構體系，圓鋼管桁架主體截面為三角形，拉索采用半平行鋼絲束外包PE，支座采用球形鉸支座。項目整體跨度為245米，長度650米，最高标高約為63.7米，項目建成後成為當時世界最大單跨跨度的張弦拱桁架建築，被稱為“世界第一跨”。
圖1 曹妃甸球團料場張弦拱桁架封閉大棚
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索結構體系
1）該工程拉索采用半平行鋼絲束鋼索，鋼絲為強度級别1670MPa的低松弛熱鍍鋅鋼絲，鋼索采用冷鑄錨，雙層護套。
2）由于該工程鋼桁架跨度超大，且結構體量較大，拱形桁架所承受的豎向荷載和水準推力較大，基于結構穩定、施工安全等方面進行考慮，拉索安裝點距按照191米超大拉索距進行設計，突破正常大、中跨預應力鋼桁架結構150米以内的拉索設計範圍。見圖2～圖5。
主要構件見表1。
圖2 拉索位置圖
圖3 拉索示意圖
圖4 拉索索夾示意圖
圖5 拉索安裝節點示意圖
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索結構施工
1）拉索應力值計算
綜合考慮桁架結構特點及桁架滑移施工工藝特點，為保證施工過程中桁架結構的穩定性及作業安全性，施工前期采用Midas Gen有限元模拟分析技術（圖6），對桁架施工過程結構變形及拉索應力變化情況進行模拟分析，确定桁架拉索最佳張拉力值。
圖6 拉索張拉驗算模型圖
2）高空作業支撐系統搭設
針對特大跨度張弦拱桁架結構的安裝施工，保證桁架高空作業安全性、便捷性及桁架滑移出胎穩定性，研發了一種內建同步滑移裝置的多用途支撐系統（圖7）。該支撐系統集安全通道、高空作業平台、同步滑移裝置、拉索安裝平台等用途于一體。拉索施工時，可利用支撐系統頂部的1.5米外伸懸挑平台（圖8），進行索體的高空牽引安裝及原位張拉作業。
圖7 多功能支撐系統示意圖
圖8 1.5米外伸平台結構示意圖
3）拉索高空安裝
該工程桁架創新應用雙向組合滑移施工工藝進行安裝，桁架結構在支撐系統上拼裝完成後，滑移至1.5米外伸懸挑平台位置進行拉索的安裝施工。采用拉索高空牽引安裝技術，施工時，通過采用卷揚機、放索盤及桁架下弦杆拉設的鋼絲繩、滑輪組等裝置，将拉索由一端向另一端進行高空牽引安裝（圖9），安裝過程注意防止索體與支撐系統的碰撞。
圖9 拉索牽引安裝示意圖
4）拉索高空張拉
采用拉索高空原位張拉技術，根據拉索的仿真驗算應力值，配合采用張拉裝置，在支撐系統頂部1.5米外伸懸挑平台位置進行拉索的高空張拉（圖10）。張拉前，檢查索張拉所用的裝置與儀表是否在有效的計量标定期内，張拉裝置形心與拉索形心是否重合，以保證預應力拉索在張拉時不産生偏心。拉索的張拉作業分兩級進行，一級張拉至設計值的70%，二級張拉達到拉索設計拉力時超張拉5％。同時確定張拉完成後，索力偏差不大于設計索力的5%。
圖10 拉索高空張拉施工
5）施工過程監測
拉索的安裝、張拉施工根據桁架的組裝、滑移進度，逐榀在支撐系統上進行操作施工，為確定桁架結構出胎後的穩定性，采用數字全站儀對施工全過程進行跟蹤測量，通過觀測桁架下弦5個點位的下撓情況，實時與設計允許偏內插補點進行比對，確定整體結構的安裝精度與穩定性（圖11）。
圖11 桁架下撓觀測點位布置示意圖
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工程照片
圖12 拉索安裝節點圖
圖13 拉索施工圖
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參考文獻
[1]吳曉龍，張淵.245m超大跨度拱形預應力張弦桁架結構設計與施工[J].建築科學，2022，38（7）：141-149
[2]李衛學，李文松，吳曉龍，曹凱.逆向累積滑移法在預應力管桁架中的應用[J].山西建築，2021，1（47）：43