1、工程概况 成都凤凰山体育公园是贯彻落实成都市委、市政府建设“三城三都”总体战略部署，加快推进体育赛事名城建设步伐的重要项目，也是举办2021年第31届世界大学生运动会，2023年亚洲杯的重要赛事场馆。项目体量巨大，形态优美，包含国内首个6万座FIFA标准特大型专业足球场，以及一座1.8万座满足NBA标准的综合体育馆，建成后将成为成都中轴北延线的标志性建筑，展示成都形象的名片工程。 专业足球场罩棚体系由大开口索穹顶+单层ETFE膜结构组成，索穹顶南北长约279m，东西宽约234m，屋面最高点标高64m，防火设计等级为B1级。 2、试验内容 凤凰山专业足球场屋盖结构为大开口索穹顶结构，如图1所示，屋盖结构由外围压力环、内部拉力环（上环索、下环索及刚性杆桁架）和中间的索穹顶组成。 图 1 屋盖结构体系示意图 索穹顶由上层的脊索+撑杆+径向斜索+环索组成，环索有内外两环，内环索由2根D115封闭索组成，外环索由4根D125封闭索组成。结构体系局部和剖面示意图如图2所示。 图 2 屋盖结构体系局部和剖面示意图 利用成都凤凰山索夹试验的环索和试验架进行大直径环索的蠕变试验。试验中，全过程保持索力稳定，监测标距内索长的变化。加载荷载为初始态环索。计算初张力，加载时间考虑5d，共120小时。 3、试件材料与试验方法 3.1试件材料 表 1 拉索—索夹试验件 材料 规格 数量 外环封闭索 φ125 4（配索具） 索夹试件选用与索配套的夹具，试验索及安装编号如图3，索大样图见图4。 图 3 试验索编号图 环索试件一（CABLE-U1） 环索试件二（ （ CABLE-D 1 ） 环索试件三 （CABLE-U2） 环索试件四 （CABLE-D2） 图 4 试验索大样图 3.2试验方法 实际结构索夹受环索索力、撑杆压力、斜索拉力共同作用。在试验条件下，将径向斜索拉力和撑杆压力合并，采用顶推索夹的方式对环索加力，简化符合力学原则。 简化后的试验反力架如图5： 图 5 试验反力架 为了约束索夹在顶推加载时发生的平面外变形，在试验反力架索夹设置上下两道导向梁，导向梁上下夹住索夹，确保索夹在加载时沿着水平方向变形，见下图6 图 6 约束索夹变形装置 4、试验步骤及测试方法 4.1试验步骤 1 、在试验反力架上张拉环索，并维持索力稳定1小时； 2 、在拉紧试验索上安装拉线式位移计，标距3m； 3、实时采集拉线式位移计位移，合计5天120小时； 4、当油压表显示损失索力达到张拉力的5%时，补张拉恢复给定张拉力。 4.2测试方法 1）位移测试 位移测试采用位移计，主要测试索的相对蠕变变形。 图 7 索蠕变变形测试 2）索力测试 环索索力测试可以通过再环索两端的锚固端加测力计的方式： 图 8 环索索力测试 5、试验系统 表 2 环索蠕变试验系统 设备 型号 数量 作用 索夹顶推设备 600t 千斤顶 1 台 加载索夹用 油泵 1 台 压力表、油管等 若干 扭力扳手 电动扳扭力手 1 个 高强螺栓施工用 压力传感器 量程 400kN 30 个 监测高强螺栓紧固力 压力传感器 量程 7000kN 8 监测环索拉力 垫板 合金钢材质垫板 若干 位移计 长行程电子位移计 2 个 监测滑移位移量 采集仪 DH3816N 1 台 笔记本电脑 ThinkPad 1 台 分析软件 静态应变测试系统 1套 6、试验现场及加载测试传感器布置 6.1现场试验照片 试验现场情况见图 图 9 密闭索夹持 图 10现场试验装置 6.2索压力环布置及编号 索锚固点布置图及压力环布置见图11和图12。 图 11 锚固点平面布置图 图 12 索压力环编号及布置（左图为东侧） 位移计安装平面位置见图13 图 13 位移计布置图 7、试验结果记录及分析 7.1环索压力环试验数据记录及分析 环索压力环试验加载受力模式简图如图14所示，环索两端锚固，通过中间加载千斤顶施加横向推力对环索间接张拉，待环索张拉到设计值后，维持环索的内力 5 天（120 小时），当油压表显示损失索力达到张拉力的 5%时，补张拉恢复给定张拉力。 图 14 环索蠕变试验加载受力模式简图 7.2环索蠕变试验油压表数据 中间加载千斤顶加载使群索达到张拉设计值，加载过程千斤顶推力、加载行程和群索索力如表3所示，受现场反力架限制，仅能加载到17915kN。 表 3 环索加载过程目标力 油压 (MPa) 千斤顶推力（kN） 索夹离加载架距离 （mm） 索力（kN） 38.0 4462.57 920.00 17915 7.3环索压力环数据 索力计算公式如式 7-1， P=k(fi2-f02) (7-1) 式中，k 为标定系数，fi 和 f0 分别为第 i 级加载测试频率和初始频率，Pi 为第 i 级加载测试索力。最终加载结果现场张拉索力值与设计误差范围在[-3.40%，1.44%]，满足试验精度要求。 8、环索蠕变试验主要结论 本次试验完成环索的蠕变试验，从以上数据得出如下试验结论： 1）通过将索两端锚固，中间横向加载的方式可以用较小的力对环索施加比较大的预应力，预应力的精度满足试验要求； 2）经过120 小时加载，各根环索的标距内蠕变变形最大值0.85mm~1.44mm。 3）外侧环索 U1 索和 D1 索的位移-时间变化曲线和应变-时间变化曲线趋势一致，在 50h 左右达到最大值，50~120h 后趋于平缓； 4）内侧索 U2 索和 D2 索的位移-时间变化曲线和应变-时间变化曲线趋势一致，在 100h 左右达到最大值，100~120h 后趋于平缓； 5）外侧索和内侧索时间变化曲线不一致主要原因是位移计靠近索夹位置叠加了索的弯曲变形。 9、结束语 通过密闭索蠕变试验，验证了本工程密闭索材料的可靠性，确保了工程的顺利实施，保证了工程的耐久性，为类似索结构选材、设计提供借鉴。 参考文献 [1] 马小飞, 李团结, 王辉, 褚克萍.Kevlar 纤维张力索蠕变性能研究[J]. 机械工程学报,2018,54(09):128-134. [2] 于波, 王玥, 刘国富, 等. 索膜结构的蠕变性能研究[J]. 科学技术与工程, 2006, 006(015):2301-2305.
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