补偿张拉和吊运蝶阀对已加固厂房的影响

何国伟，王洪洋，李 平，宋丽丽

（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司科学研究院，吉林长春130061；2.辽宁碧海环境保护工程监理有限公司，辽宁 沈阳110031；3.中国水利水电建设工程咨询西北公司，陕西西安710075）

1 工程概况

丰满发电厂一期厂房7，8号机屋面两榀钢架下弦杆发生断裂破坏，对电厂的正常运行带来严重影响，故于2009年1月中旬对7，8号机及左右的四榀钢架采取锚索应急加固处理，以此来控制受损的钢架可能产生的扩大破坏或整体结构失稳。应急加固施工于2009年1月28日结束。

经过一段时间的运行监测，通过对各项观测数据的整理分析，加固后的厂房结构处于稳定状态；根据观测数据的变化情况，张拉锚索发生较小松弛量，同时为了保证厂房7号机组进水蝶阀吊运安装工作顺利进行，于2009年3月1日对此前张拉的锚索进行了补偿张拉，对锚索之前产生的松弛量给予了一定程度的约束，为蝶阀吊运提供了前提保障；在补偿张拉及吊运蝶阀期间各监测项目均取得了多组有效数据，特别对重点时段进行了观测数据采集，为指导下一步加固施工和进一步分析其稳定状况提供了充分的依据和详实的基础资料。

2 监测项目及目的

为保证重达94.5t的7号机组进水蝶阀吊运安装工程顺利进行，决定对重点部位的已张拉锚索进行补偿张拉。除了保持原有的监测项目内容外，在锚索补偿张拉前在2，3号两榀钢梁的中部各安装4支钢索计，用于计算和控制锚索张拉的实际吨位，保证厂房结构安全。针对锚索张拉吨位控制以及吊运蝶阀过程中的数据变化，及时掌控厂房结构的安全状态。所有各项监测项目观测结果相互印证，能正确地、有效地了解分析厂房在大负荷状态下的变化情况。具体监测项目如下：

a）厂房边墙收敛变形观测。监测钢架锚索在张紧过程中的厂房边墙和小立柱变形情况，控制锚索的张紧力。

b）厂房边墙倾斜观测。监测钢架锚索在张紧过程中的厂房边墙和立柱的倾斜情况，以此判断厂房结构的安全状态。

c）钢屋架应力应变观测。监测钢屋架在锚索张紧施工过程中的应力应变状态，控制锚索的张拉力。

d）锚索应变观测。在锚索张紧施工过程中，根据锚索上的钢索计的测值变化情况来判断锚索的松弛量。

e）宏观调查。在施工区域的厂房上下游边墙，立柱、钢屋架等进行人工巡视和宏观调查，调查墙体、立柱表面施工前后有无新的裂缝，钢架有无变形，施工时有无声响等异常现象，以补充观测仪器的不足和避免施工过程中发生意外。

3 监测工作内容及布置

3.1 工作内容

根据前段时间观测结果，结合现场实际情况，本次安全监测为控制锚索补偿张拉吨位及观测、控制蝶阀吊运对已加固厂房钢梁结构造成的影响。监测项目包括厂房上下游边墙的收敛变形观测、锚索受力应变观测、钢屋架杆件的应力应变观测、厂房上下游墙体及立柱的倾斜度观测。除了锚索受力应变观测外，其余各项监测均为原有观测项目。

3.2 监测项目布置

针对7号机组进水蝶阀吊运安装工作，重点监测锚索张拉过程中及蝶阀吊运期间各项观测数值的变化情况。

观测仪器与此前基本相同，区别之处是在2，3号两榀钢梁部位的2束锚索上布置了8支钢索计，安装在锚索的中部。测点具体布置如下：

1）厂房边墙收敛变形观测。在1～4号钢屋架每排小立柱附近，安装收敛变形观测测线（已有），以监测锚索张紧过程中厂房上下游边墙和立柱的变形情况，共布置4条收敛测线。

2）厂房边墙倾斜观测。在1～4号钢屋架所在的厂房边墙，安装倾斜仪（已有），观测厂房边墙的倾斜情况，共安装10支倾斜仪，上下游边墙各安装5支。

3）钢屋架拉压杆件的应变观测。在1～4号钢屋架杆件上粘贴电阻应变片（已有），观测杆件应力应变状态，每榀钢屋架粘贴10点应变片，共计粘贴40点应变片。

4）钢索应变观测。在2，3号榀钢梁左右锚索上各安装4支钢索计，共计8支。

4 监测工作

观测工作分为锚索补偿张拉安全监控观测和蝶阀吊运期间安全监控观测两部分内容。因2，3号两榀钢梁为受损梁，1，4号两榀梁的厂外吊篮位置较高，给施工带来一定的危险，经厂方同意，只对2，3号两榀钢梁部位的锚索进行补偿张拉。本次锚索补偿张拉的施工顺序与之前张拉施工顺序相同，每束锚索采用对称张拉。

1）补偿张拉安全监控观测。在每榀钢屋架锚索补偿张拉前进行初始读数观测，并做好记录，在补偿张拉过程中跟踪观测，做好观测记录，各项观测结果相互校核，以此来确定钢屋架、上下游边墙和立柱的稳定情况，待达到补偿张拉吨位锁住后方可停止观测。

2）蝶阀吊运期间监控观测。在蝶阀吊运前开始进行初始读数观测，并做好观测记录；在吊运期间陆续进行观测采集，对重点部位、重点时段分别进行频繁采集观测。

5 监测成果分析

5.1 加固锚索补偿张拉前后对厂房稳定的影响

第二榀钢屋架锚索单根钢绞线补偿张拉锁定后，补偿后锁定张力为24.1kN，各钢绞线处在张紧状态后，2束锚索总张拉力为192.8kN，钢绞线伸长量为2.2～3.5cm。此时，厂房上下游边墙最终相对位移量为2.81mm（向内变形），两侧边墙平均向厂房内变形1.4mm。厂房边墙向厂房内最大倾斜增量为0.0071°，发生在上游边墙第二榀钢梁处。在整个补偿张拉过程中，该梁发生的应变增量为：2号测点 289με，7号测点 263με，8号测点183με，10号测点 236με，见图 1。因为是补偿张拉，且钢梁受损部位均已进行焊接补强，故整体应变增量不大，应变变化具有较好的规律性，应变增量多表现为压应变，其最大应变发生在2号测点下弦杆处，应变增量为289με，若钢屋架钢材的弹性模量按190GPa计，产生的最大压应力增量为54.9MPa（见图 1）。

第三榀钢屋架锚索单根钢绞线补偿张拉锁定后，补偿后锁定张力与2号榀钢屋架相同，均为24.1kN，各钢绞线处在张紧状态后，2束锚索总张拉力为192.8kN，钢绞线伸长量为1.4～3.5cm。此时，厂房上下游边墙最终相对位移量为2.87mm（向内变形），两侧边墙平均向厂房内变形1.44mm。厂房边墙向厂房内最大倾斜增量为0.0071°，发生在上游边墙3号钢梁处。在整个补偿张拉过程中，该梁发生的应变增量为：1号测点147με，6号测点 122με，7号测点 123με，其余几个测点的应变增量较小，见图2。因为是补偿张拉，且钢梁受损部位均已进行焊接补强，故整体应变增量不大，应变变化具有较好的规律性，应变增量多表现为压应变，其最大应变发生在1号测点下弦杆处，应变增量为147με，若钢屋架钢材的弹性模量按190GPa计，产生的最大压应力增量为27.9MPa。

第一，四榀钢屋架因不具备施工条件，故无法进行补偿张拉，由于2，3号榀钢屋架的锚索补偿张拉时监控到的各项观测数值增量均较小，在补偿张拉过程对1，4号钢屋架的影响则很小，基本处于平稳状态。

5.2 蝶阀吊运前后对厂房稳定的影响

在7号机组进水蝶阀吊运过程中，厂房上下游边墙最终相对位移量变化较小，最大变化量为0.15mm（向内变形），两侧边墙平均向厂房内变形0.07mm。钢索计最大应变变化量为125με，对应钢绞线伸长变化量为2.9mm。厂房边墙向厂房内最大倾斜增量为0.0226°，发生在上游边墙3号钢梁处。在蝶阀吊运过程前后，应变变化在3号钢屋架重点部位进行在线采集，该梁应变变化具有较好的规律性（见图3，4），最大应变发生在蝶阀吊运过程中2号测点处，应变增量为329με，若钢屋架钢材的弹性模量按190GPa计，产生的最大压应力增量为62.5MPa。

6 结语

1）针对锚索补偿张拉及7号机组进水蝶阀吊运所进行的安全监测，通过对各监控项数据的分析，从而了解并掌握了补偿张拉及蝶阀吊运前后对现厂房结构的影响，为厂房改造及桥机正常运行提供了宝贵的参考资料。

2）在锚索补偿张拉锁定后，第二榀梁总张紧力为192.8kN，厂房上下游边墙产生的相对变形为2.81mm，倾斜度增量0.0071°；第三榀梁总张力192.8kN，边墙变形值2.87mm，倾斜0.0071°。从观测数据看，由于该两榀钢梁受损部位均进行过加固处理，故变形观测值均不是很大，厂房上下游边墙变形处在弹性范围内。

3）从蝶阀吊运监控结果看，在吊运前后，选择3号钢屋架为重点监测对象，在蝶阀吊运过程中最大应变增量为329με，且应变变化具有较好的规律性，停止吊运后变形发生恢复。若钢屋架钢材的弹性模量按190GPa计，产生的最大压应力增量为62.5MPa。

4）从整个监控情况看，锚索补偿张拉及蝶阀吊运整个过程前后，厂房边墙、立柱、屋架处于安全状态。