0概况

　　 洛阳隋唐城是隋唐两代的东都城，应天门是宫城正南门，始建于隋炀帝大业元年（605年），在隋代称则天门，隋末唐初王世充在洛阳称帝，改为顺天门。唐初武德四年（621年），高祖命人焚之，于唐高宗显庆元年（656年）重建，继承隋之名称则天门。神龙元年（705年）避武后尊号，改为应天门。昭宗天佑二年（905年），改称五凤楼，此后历经五代、北宋，毁于宋绍兴十一年（1141年）。历经隋、唐、五代、北宋四个时期，共计530余年。

　　 图1 应天门遗址航拍照片  

　　  

　　 应天门是隋唐两京考古发掘出的第一座宫城门阙遗址，其建筑形制为“一带双向三出阙”，是古代都城宫城正门最高礼制形式，在隋唐时期是重要的宫室礼仪建筑，是当时朝廷举行重大国事庆典与外交活动的重要场所。这种建筑形制对北宋、汴梁时期的西安大明宫丹凤门和明清时期的北京故宫午门的建设影响深远，在中国都城建筑史上占有重要地位。其形象目前仅有文字记载没有图像文献，因此对应天门建筑形态的争论较多。本次遗址保护建筑设计遵循复原展示思路，在兼顾遗址保护和展览功能情况下，外观应反映出唐代建筑风格和应天门的主要面貌。

　　 应天门遗址保护建筑由清华大学郭黛姮教授主持设计，在完成洛阳隋唐城天堂^[1]和明堂^[2]遗址保护建筑的工程经验基础上，对结构设计提出以下几点要求：

　　 (1）应天门遗址保护建筑结构设计要与隋唐洛阳城保护规划设计理念^[3]保持一致。

　　 (2）应天门主体在宋代毁坏后，下部城墙仍保留至当代，其中城墙外包砖在历朝中不断遗失，现有遗存主要是夯土墙芯，并高于城市地面，结构设计时不能破坏或改变城墙遗址及周边散水布置。

　　 (3）建筑方案采用整体提升方案，在土遗址上部建造应天门唐代形象，即外观形态性建筑物位于地面9～10m以上，需通过结构设计跨越城墙遗址支承上部建筑，并利用保护建筑的内部空间承担展示功能。

　　 (4）下部遗址层要给参观游人留出足够的面积和空间，保证可以近距离浏览遗址情况，减少结构构件对遗址的覆盖和遮挡。

　　 (5）中部城墙层根据唐宋时期城墙特点，结构边轮廓需按1∶4倾斜角度布置，外部按照古代包砖砌墙做法砌筑600mm厚金砖。

　　 (6）上部建筑层的结构布置须按照唐代建筑风格及考古测量数据进行限制性布置，包括柱网间距、构件最大尺寸、楼层收进方式、飞檐挑出比例等。

　　 图2 东阙临时性保护措施  

　　  

　　 图3 西阙遗址考古现场  

　　  

1 遗址情况

　　 经过六次大规模的考古勘察与发掘可知，应天门遗址坐北朝南，中央为三门道的墩台，东西两侧连庑南折，折角处有朵楼，南侧东西端为双向三出阙墩台，遗址占地面积约5 000m²。推测历史上工程建造以土加木杵夯筑形成城墙墩台，其上修造城门各建筑单体。由于历史变迁和人为因素上部建筑早已消失，下部夯土遗址受到严重扰动和破坏（图1）。

　　 中部城楼墩台因近代修建城市主干道仅余地面下约0.5m厚夯土层，城门墩台遗存痕迹东西向长51m、南北残宽26.5m。遗址显示城楼有三条门道基石残存，门道宽及门道间隔均为5m。

　　 遗址东部在1992年由国家文物局组织实施临时性保护措施，采用遗址外包砖的形式保护遗址本体，包砖高度3～5m（图2）。

　　 2010年，洛阳文物局对遗址西部进行全面考古发掘（图3）。后于2012年在考古现场搭建临时保护棚，并对有坍塌危险的遗址采取了临时加固措施。临时保护棚条件差，揭露后的土遗址受风雨影响侵蚀严重。

2 建筑要求

　　 本项目保护方案采用对遗址进行全覆盖模式设计，根据外观形态特点，立面分为下部遗址层、中部城墙层和上部建筑层三个部分（图4）。下部遗址层东西向尺寸为160m，南北向为70m，建筑层高约9.22m，层间设置参观走廊，游人可以在两侧俯瞰遗址，结合地面路线承担展示功能。下部遗址层结构顶标高全楼统一，形成上部建筑统一的室外地面平台，支承中部城墙层和上部建筑层，通过外观展示古建筑形态。

　　 图4 遗址保护建筑立面图 

　　  

　　 本项目建筑设计以对应天门唐代形象的复原研究成果为基础，确定上部建筑尺寸，上部建筑层从平面上分中部城楼、东西连廊、东西朵楼、东西飞廊、东西阙楼共9个建筑物（图5）。在遗址层上的高度：城楼约40m，朵楼约31m，阙楼约36m。

　　 图5 遗址保护建筑上部建筑层平面图 

　　  

　　 根据考古发掘情况，中部城楼遗址底部南北向尺寸约为26m，外部散水石阶宽度约为2.5m，则结构落地柱网间距应大于31m。考虑基础尺寸和施工间距要求，设计方案要求结构落地柱网间距大于35m，这样才能完全避开遗址核心区，不会对墩台遗址产生破坏影响。

　　 朵楼因东西向城墙、东西连廊及南北向飞廊遗址存在，只能在朵楼遗址北侧、西南角和东南角布置落地基础，并且要解决连廊和飞廊基础布置，地下空间极为拥挤。

　　 阙楼在平面上呈L形，造成在遗址两侧支撑构件不对称，又因“双向三出阙”制式特点，城墙形态的各转角都需要用结构构件支撑，导致结构梁柱密集（图6）。

　　 图6 朵楼、飞廊、阙楼建筑剖面图 

　　  

　　 根据建筑设计要求，上部建筑层各单体的外围结构柱截面尺寸不得大于350mm×350mm。

3 结构方案

　　 应天门遗址为夯土墩台，顶部高出现有地面1～6m，地面下深度约1m。结构设计必须解决如下问题：1）下部遗址层需避让夯土遗存布置结构柱网，结合上部建筑层柱网和下部可落基础的位置，通过转换形式，将上部荷载传递到基础上；2）除城楼外，遗址两侧不完全对称，最终落地结构柱网尺寸呈现随机布置状态，规则性不明显，需要结构方案对柱网变化不敏感。

3.1 上部结构布置

　　 结构设计首先从上部建筑层开始布置，考虑相邻单体层高不同，不能形成连续性楼板，结合建筑造型在各单体间设结构缝。中部城墙层按连接处城墙坡度倾斜设缝，缝宽不小于150mm；按照统一原则，下部遗址层也应照此方案设缝。但连廊、朵楼、飞廊在内转角处因空间限制，竖向荷载传递最后集中在角部一个支撑构件上，无法有效分开，三个单体坐落在一个底盘上，加上外伸城墙平面呈T形，阙楼平面呈L形，因此下部遗址层设缝后，建筑主体由中部城楼、东西连廊+朵楼+飞廊、东西阙楼共5个结构区段组成。

　　 从立面上看，飞廊、连廊受两侧主楼城墙和转换落柱影响，在遗址层上呈倒梯形结构布置（图7），两者与朵楼相连形成一个结构区段。

　　 图7 飞廊、连廊结构立面图 

　　  

3.2 平衡水平力的措施

　　 在避让遗址情况下，下部遗址层支撑柱与地面呈45°～60°，水平分力明显。以城楼为例，初步分析时预估一根柱下的最大竖向荷载约为21 000～24 000kN，水平荷载为10 000～12 000kN，竖向荷载与水平荷载大约为2∶1，如何平衡水平分力成为本工程重点考虑的问题^[4]。

　　 遗址所在场地属于湿陷性黄土地区，浅层地基土承载力低，不能满足上部结构荷载使用要求，且基础紧邻遗址不能采用地基处理方案。综合考虑上部结构荷载及遗址保护的要求，基础方案采用桩基础，按照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）计算建议，直径800mm的灌注桩只能承担70～140kN水平分力，少量布桩无法满足本工程承担水平分力需求，大量布桩或者布置重力摩擦基础又无场地布置条件。

　　 方案选择时也考虑过斜桩工艺可以将荷载有效传递至地基中，经前期调查存在三个问题：1）目前可使用常规桩基础施工机械打斜桩倾斜角度最大仅达到10°～12°，与设计理想角度24°～28°不符，仍存在桩基础承担水平分力问题；2）施工时受工艺限制必须将施工机械放在遗址上才能施工，会对城墙遗址造成严重破坏；3）建筑平面拐角处，如飞廊和连廊的桩身在地下需要互相避让才不会发生碰撞，但遗址周边可避让范围有限，如出现断桩问题时基本无空间可调整，因此斜桩方案可实施性非常小。

　　 按照常规工程方法设置地基拉梁必须开挖遗址，这是遗址保护工程不允许实施的方案。在与建筑师、考古单位仔细协商，研究土遗址分布情况后，经考古单位详细测量得出土遗址在地面下不超过1.0m深度的结论后，最终确定在遗址1.3m以下采用暗挖顶管工艺形成操作空间^[5]，施工人员进入，设置抗拉构件方案。方案前期在顶管内设置直径0.6m钢管混凝土构件，随后在钢管中心布置预应力筋并分施工阶段张紧，实现遗址两侧基础间连通拉杆构件，平衡上部结构在柱脚处的水平推力^[6]。

3.3 各建筑层采用的结构体系

　　 中部城墙层外墙按照唐代风格砌筑600mm厚金砖，墙体按1∶4坡度倾斜，因此支撑结构采用钢筋混凝土墙体，内部根据上下位置关系，采用跨层钢桁架结构进行竖向承重体系转换。各单体建筑从下至上采用三种结构^[7]:

　　 (1）下部遗址层采用单跨斜支框架结构跨越土遗址，柱脚跨度分别为：城楼36m；朵楼大于28m；阙楼大于20m。纵向在斜柱位置连续布置柱间支撑结构。遗址层顶板采用C30防水混凝土，板厚200mm，双层双向通长配筋，计算温度作用对楼板应力影响，建筑面层厚300mm。

　　 (2）中部城墙层采用外围钢筋混凝土墙+内部钢桁架转换结构或转换梁结构，外围钢筋混凝土墙厚为200mm，采用C30防水混凝土；楼层混凝土板厚为120mm，采用C30混凝土。

　　 (3）上部建筑层采用钢框架结构，局部采用转换结构。其中城楼和朵楼根据古建外立面原则，在暗层处通过梁转换支撑，形成外围框架柱在明层内收效果，属于竖向不连续布置结构，屋盖采用花纹钢板作为建筑屋面基层。

　　 遗址层主受力框架梁柱采用Q390GJC级钢，箱形截面翼缘最厚60mm，上部其余结构构件采用Q345C级钢。

4 设计条件

　　 根据抗震规范^[8]和中国地震动参数区划图，工程场地位置抗震设防烈度为7度。考虑遗址重要性及各单体结构体系特殊性，结构设计抗震性能目标定为B级，其中下部斜柱、中部桁架转换构件、上部钢框架柱为关键构件^[8,9]。

　　 根据项目特点，结构耐久性设计使用年限为100年，结构安全等级为一级，结构重要性系数为1.1。建筑抗震设防类别为重点设防类（乙类），抗震设防烈度为7度（0.1g），结构设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类，土的类型为中软土。场地特征周期T_g在多遇地震和设防地震时取0.40s，钢结构阻尼比取0.03。桩端持力层为卵石层，极限端阻力标准值为3 000kPa，采用桩端及桩侧后压浆技术提高单桩承载力。

　　 荷载方面，按100年重现期基本风压值取0.45kN/m²，基本雪压值取0.40kN/m²；城墙按不少于600mm厚砌筑金砖做法，考虑1∶4倾斜投影荷载。温度作用按照洛阳地区最低基本气温-6℃，最高基本气温36℃考虑，设计要求钢结构各层合拢温度控制在14～18℃。

5 结构计算分析

　　 结构整体计算主要采用MIDAS/Gen软件，采用STRAT软件进行对比分析，根据结构设缝情况分城楼、飞廊+朵楼+连廊（朵楼区）、阙楼三个主要结构模型，每个结构体根据遗址条件、城墙围护情况、上部建筑特点采用不同的结构布置方案^[7]。

5.1 城楼

　　 城楼平面规整，受周边建筑影响小，各层楼板连续布置，结构整体高度48.52m（图8），下部遗址层柱脚跨度为36m，中部城墙层转换桁架下部跨度约24m，结构高度11.4m，平座暗层上的建筑高度约24m。

　　 对城楼进行振动模态分析，得到的城楼自振周期见表1，第一扭转振型模态见图9。可以看出MIDAS/Gen软件与STRAT软件计算结果吻合。

　　 由于转换层有斜墙参与工作，结构水平位移及扭转效应主要发生在上部建筑层，在X向地震作用下最大水平位移为43.34mm（位移角1/1 152），在Y向地震作用下最大水平位移为32.89mm（位移角1/1 518）。最大层间位移角出现在上部建筑层的一明层，该层结构形式由外围钢筋混凝土墙+内部钢桁架转换结构变成钢框架结构，侧向刚度差异大且层高达7.11m，层间位移角达到1/316 (X向）和1/398(Y向），其余各层层间位移角均小于1/550。

　　 图8 城楼结构横向剖面图 

　　  

　　 图9 城楼第一扭转振型模态（未显示楼板）

　　  

　　   

　　 表1 城楼自振特性 

　　  

　　  

5.2 飞廊+朵楼+连廊（朵楼区）

　　 飞廊、朵楼、连廊三个建筑单体因共用下部遗址层支撑柱和倒梯形布置的问题，不能在遗址层屋面上设置结构缝，在中部城墙层顶部以建筑单体形式各自存在。该结构区段是本工程结构体系最复杂的部分，除竖向存在三种结构体系外，其在下部遗址层顶属于大底盘结构，在中部城墙层顶属于多塔结构。

　　 其中朵楼在下部遗址层跨度最大，因避让遗址，可落基础位置仅在遗址四个角处，双向结构体系与城楼类似（图10）。柱脚间跨度X,Y向均为28.6m，两个方向水平推力形成合力沿45°方向外推。虽然朵楼高度约40m低于城楼，但因局部同时承担连廊和飞廊荷载，柱脚水平推力值在整个项目中最大，计算标准值约为14 500kN。

　　 飞廊+朵楼+连廊结构区段第1、第2阶振型均为朵楼部分上部建筑层的Y向平动、X向平动，且两方向平动周期值接近（表2），这与朵楼部分上部建筑层平面为正方形且结构构件为对称布置的特点相吻合。第3阶振型为朵楼部分上部建筑层的第一扭转振型（图11）。第4～9阶振型分别为飞廊、连廊部分的X向平动、Y向平动、扭转振型。

　　 飞廊在X向地震作用下最大水平位移为15.75mm（位移角1/2 200），在Y向地震作用下最大水平位移为22.45mm（位移角1/1 724）。朵楼在X向地震作用下最大水平位移为27.58mm（位移角1/1 476），在Y向地震作用下最大水平位移为31.80mm（位移角1/1 280）。连廊在X向地震作用下最大水平位移为23.42mm（位移角1/1 330），在Y向地震作用下最大水平位移为20.08mm（位移角1/1 552）。飞廊最大层间位移角为1/642(X向）和1/589(Y向），朵楼最大层间位移角为1/399(X向）和1/377(Y向），连廊最大层间位移角为1/312(X向）和1/442(Y向）。最大层间位移角均在上部建筑层的一明层，该层结构形式由剪力墙-钢桁架变成钢框架，侧向刚度差异大且层高为5.60～6.99m，其余各层间位移角均小于1/800。

　　   

　　 表2 朵楼自振特性 

　　  

　　  

　　 图10 朵楼结构侧立面图 

　　  

5.3 阙楼

　　 阙楼是本工程构件布置最复杂的部分，平面呈L形，按“双向三出阙”制式要求，L形交角处为“母阙”，向外为“子阙”，L形端部为“小子阙”。中部城墙外观呈折线形布置，边柱布置也随之变化（图12），仅竖向交通部分的柱为竖直布置，竖直柱支撑在下部遗址层顶转换梁上。上部建筑层因城墙三阙制式逐渐升高造型，没有连续水平楼板布置。

　　 阙楼平面呈L形，不像城楼结构在立面对称、水平推力表现明确，可以直接在两侧基础间按照推力所在方向设置拉杆。阙楼遗址层支撑柱脚在阴角处集中落地，在阳角两边分散排布，每根支撑柱水平推力是沿着平面布置的方向向外推出，其方向和推力在楼两侧不是对称关系。通过观察推力分布情况，最终决定将阴角处和阳角两侧桩承台设计成三个大型桩承台，设置承台间拉杆（图13）。假定桩身和承台没有水平X,Y向约束，不断调整各拉杆的预应力值，在上部结构荷载和预应力共同作用下，最后调整到各承台双向水平位移接近0时，确定各拉杆的预应力控制值。

　　 图11 朵楼区上部建筑层第一扭转振型模态（未显示楼板） 

　　  

　　 阙楼中部城墙层的高度在本项目中为最高，上部建筑层在平座暗层以上为一层建筑，由于三阙屋面逐步升高，屋面钢梁交错连接，在振型上主要以平动为主，前10阶振型周期在0.761～0.429s之间（前3阶振型周期见表3），无明显以扭转为主的振型，各平动振型中均包含扭转分量。其中，第1阶振型以母阙和双向子阙沿Y向平动为主，伴有X向小子阙绕整体扭转分量（图14）；第2阶振型以母阙及Y向双子阙的Y向平动为主，伴有X向小子阙绕整体扭转分量；第3阶振型以母阙及X向双子阙的X向平动为主，伴有Y向小子阙绕整体扭转分量。

　　   

　　 表3 阙楼自振特性 

　　  

　　  

　　 阙楼在X向地震作用下水平位移为39.40mm（位移角1/1 175），在Y向地震作用下水平位移为35.06mm（位移角1/1 321），分别发生在建筑平面L形两个端部。最大层间位移角在城墙上一层，结构形式由剪力墙-钢桁架变成钢框架，侧向刚度变化明显且该层层高7.94m，层间位移角达到1/348(X向）和1/287 (Y向），其余各层间位移角均小于1/800。阙楼L形布局在建筑平面上沿45°方向为对称关系，两个端部因结构钢柱支撑及墙体布置不同，墙体在北侧与飞廊相连不封闭，造成阙楼L形两端抗侧刚度有区别，在地震作用下位移有差异，符合结构布置特点。

　　 图12 阙楼平面布置示意图  

　　  

　　 图13 阙楼承台及拉杆布置图 

　　 图14 阙楼第一平动振型模态（未显示楼板）  

　　  

6 基础间预应力拉杆设计

　　 遗址层下部基础间预应力拉杆是本项目关键构件，如果仅从受拉现象确定拉杆形式，采用预应力筋可以满足要求，所需暗埋构件尺寸小。从安全角度出发，还需考虑构件施工操作可行性、地下埋置安全、耐久性要求以及防止意外破坏等问题，需要在预应力筋外部有足够厚度的保护层。考虑预应力在张紧过程中，构件轴向收缩变形大，会造成桩承台随之位移，对桩头形成剪切和弯曲效应，因此预应力拉杆必须具有抗压刚度，以减少承台水平位移量，避免桩身破坏。

　　 结合场地土层情况和洛阳传统技术，考虑施工可操作性以及对遗址影响，最终确定采用内径不小于800mm、壁厚不小于80mm的钢筋混凝土顶管进行暗挖施工，该直径可供施工人员进入管内，在必要时处理顶管推进过程中遇到的问题，顶管节间采用密封材料封堵^[10]。混凝土顶管推进完成后，在管内推进ϕ600×16钢管，边推进边设置钢管与顶管间定位装置，同时在钢管内设置预应力筋定位装置，后续钢管间采用现场等强对接焊缝拼接。钢管安装完毕后，先采用C35膨胀性混凝土压力注入钢筋混凝土顶管与钢管间缝隙；达到混凝土强度后进行预应力第一次张拉，监测数据符合要求后，再采用C35膨胀性混凝土压力注入钢管内部。施工要求连续施工并记录注入量与预算量差异，后期根据上部荷载情况，进行预应力后续张拉。

　　 在计算模型中，不考虑钢管外混凝土的有利作用，按ϕ600×16钢管或钢管混凝土组合构件进行分析^[6]。考虑施工误差不利影响，在大吨位独立柱下承台设置两道预应力拉杆，位于钢柱两侧对称位置保持拉力平衡，这样每根拉杆预应力最大控制值为5 600kN，前期设计时预估预应力束直径不大于150mm，布置于钢管中心（图15）。

　　 图15 暗挖顶管预应力拉杆剖面图 

　　  

　　 由于遗址两侧基础间距大，预应力拉杆在钢管混凝土受压支撑情况下，一次性张拉至预应力控制值，按照试桩数据进行计算，承台水平位移计算值仍不可忽视。以城楼为例，承台柱网间距为36m，两根拉杆在11 000kN预应力张拉控制值直接作用下，一侧承台会由原点向中心偏移6～8mm，会对桩身安全产生不利影响，因此设计图纸要求预应力张拉施工应根据主体施工进度、上部荷载变化情况，预估分三次张拉完成预应力张拉控制值。

　　 为合理确定预应力分次张拉时间节点，对施工过程及建筑投入使用阶段进行全过程模拟计算。假设施工阶段采用先主体后装饰，逐层加载的原则进行，使用阶段以逐层加载楼面活荷载为原则进行模拟计算。根据全过程模拟计算所得柱底位移情况，将分析过程划分为三个施工阶段加一个使用阶段，预设每个施工阶段后进行预应力张拉（表4），作为预应力施工指导原则，后期具体施工时由施工单位细化。这样每次张拉或施工过程中一侧承台总位移可以控制在3mm以内，即承台相对施工原点位移变化在±1.5mm之间（图16）。由位移变化可知，在上部结构和荷载不断增加下，桩顶在推力作用下向外侧变形，在每次张拉后，桩顶在预应力张拉下向内侧变形。

　　 图16 模拟城楼施工阶段桩顶位移 

　　  

　　   

　　 表4 设计预估城楼施工阶段 

　　  

　　  

7 特殊节点设计

　　 本工程特殊节点包括转换结构节点、斜柱脚节点、预应力锚板等。

7.1 转换结构节点

　　 因上部建筑层与下部遗址层柱网不对应，以及中部城墙段支撑柱基本以斜柱为主，整个建筑多数钢构件间的连接节点为异形连接节点，且柱网变化较大，每个节点都需要根据所在位置、构件倾斜角度单独进行节点设计。因此本工程节点设计实际是设计单位、施工单位、节点加工单位合作完成。设计阶段由设计单位对节点进行概念设计和控制设计。项目开工后，为防止安装工作对遗址产生破坏性影响，由施工单位结合遗址场地情况，进行空间测量，提出节点和构件外观控制尺寸；节点加工单位根据控制尺寸，再与设计单位共同进行节点改进，特别是内部板件布置，对重要节点进行实体有限元分析，才最终完成节点设计，对于难以拼接加工而成的节点采用铸钢节点实现。

7.2 斜柱脚节点

　　 本工程各斜柱脚是预应力拉杆进入桩基承台后，ϕ600×16钢管与斜柱柱脚节点现场焊缝拼接，后期施工预应力张拉结束并封锚后才形成完整受力柱脚。

　　 钢柱脚在现场拼接完成后一次性浇筑混凝土承台，浇筑时考虑大体积混凝土施工原则设置冷却水管进行内部降温控制。承台设计按钢柱底板面积验算混凝土抗压强度，按冲切原则控制钢柱底板下混凝土厚度，按施工模拟分析数据验算承台及桩体水平抗剪强度。选择典型承台进行全构件有限元模拟分析，除按钢筋混凝土组合结构验算外，还按单独钢构件承担斜柱荷载、预应力拉力情况（不考虑承台混凝土有利作用）进行验算，钢柱脚应力按von Mises屈服准则复核。

7.3 预应力锚板

　　 预应力筋采用无粘结预应力钢绞线，ϕ15.2(f_ptk=1 860MPa），拉杆中最大张拉控制值为5 600kN，需要36根钢绞线。采用常规混凝土内锚固方式需要长距离扩散过渡段和大范围锚固区面积，在本工程有限场地内是不可实现的，经仔细研究，最后确定将预应力锚固端直接连接在钢柱脚上，钢绞线通过锚板与之相连，锚板周边通过法兰盘与柱脚相连形成支座。因钢绞线密集，锚板尺寸小，内部填充混凝土承压能力有限，计算时考虑锚板承受全部预应力张拉力。锚板材料选用《优质碳素结构钢》（GB/T699—2015）中45#调质钢。考虑基本组合作用下，按照von Mises应力不大于材料折减后屈服强度和剪应力不大于材料折减后抗剪强度双控制原则确定各拉杆预应力筋的锚板厚度，实际选用板厚50～180mm。在正式加工锚板前，施工单位根据设计图纸要求进行全尺寸锚板张拉受力试验（图17），试验结果表明，锚板变形、应力变化与模拟分析结果相符。

　　 图17 预应力锚板张拉受力试验 

　　  

8 施工阶段监测及控制

　　 考虑工程边界条件、施工荷载与结构计算模型有差异，需要在施工阶段进行结构位移、应力监测工作，并在图纸中给出主要应力和位移监测点位。其中桩顶位移是工程监测重点位置，鉴于承台浇筑完毕后回填基槽，可持续测量位置只能布置在承台顶部，因此要求承台上监测点数量和位置的测量数据能反映承台水平、竖向变形和整体扭转情况。为保证监测准确性，要求承台位移测量精度不低于0.01mm。施工全过程监测，桩顶位移数据如超出设计预估值，应停止施工，查找原因。

　　 控制工作包括复核施工单位的预应力体系施工方案合理性，确定预应力各阶段张拉比例；监测单位在现场将预应力张拉后实际索力、预应力损失进行现场测量，与施工模拟结果进行拟合分析，对比结构各监测点位的数据是否处于控制指标范围内，综合判断已施工的结构体系是否处于合理状态，然后向施工单位发出是否可进行下一步工序的监控指令。依据上述原则，监控单位制定详细监控方案，定期汇报监控成果。

9 结语

　　 洛阳隋唐城应天门遗址保护建筑上部采用大跨度钢结构跨越遗址，利用转换结构支撑上部建筑，在遗址下采用暗挖顶管工艺布置基础预应力拉杆，为土遗址保护和展示提供一种新型结构形式。

　　 预应力拉杆采用多次张拉方式限制桩顶位移量，有效控制柱脚水平推力对桩基础产生水平剪力造成的破坏效应，保证结构主体安全。

　　 结构刚度在基础预应力张拉和上部结构施工过程中不断变化，设计文件对施工阶段进行预估，制定施工监测和控制原则，是保证施工符合设计意图的重要手段。