无粘结预应力混凝土结构施工技术的探讨

来源:用户上传      作者: 胡春林

　　摘 要：本文从施工角度阐述了无粘结预应力混凝土结构的施工质量控制及施工工艺，介绍了无粘结预应力混凝土结构的施工工艺及需重点注意的问题，从钢筋工程、混凝土工程和模板工程三方面介绍了无粘结预应力的施工技术，结合工程实例归纳了该技术的应用特点。
　　关键词：预应力混凝土；无粘结；预应力筋；施工
　　
　　中图分类号：TU757.1+4
　　文献标识码：B
　　文章编号：1008-0422(2008)05-0170-02
　　
　　1前言
　　
　　无粘结预应力是后张预应力混凝土的一种新的施工工艺，其做法在预应力丝束表面涂防腐涂料并用塑料管包裹后，如同普通钢筋－预先铺设在支好的模板内，然后浇筑混凝土，待达到强度后进行张锚固。由于其具有无需留孔与灌浆、孔道摩擦力小、预应力筋易形成跨度曲线、施工简便等优点，近年来得以推广并广泛应用，但其技术量高、专业性强、施工中如果质量控制不严，易造成结构隐患，影响结构安全，在施工中应采取质量控制措施。
　　
　　2工程概况
　　
　　某出版基地科技文化活动中心-康乐中心，康乐中心共三层，一层层高5m，二层4.5m，三层6m，局部4.5m和7m。建筑物最高点19.1m，室外地坪最低标高-0.6m。康乐中心建筑物长度88.15m，宽度48.575m。各层建筑面积分别为：一层2840.81m2，二层2249.57m2，三层2593.5m2，单项工程建筑面积7880.92m2。其屋面设有4根24m跨无粘结预应力大梁，为本工程特殊结构部位。
　　
　　3无粘结预应力屋面大梁施工
　　
　　3.1施工前的准备工作
　　图纸会审和技术交底：在施工前组织各级技术人员审图对关键部位放出大样图，发现问题及时与设计者协商解决。
　　严格拉制所用材料：钢绞线、锚具进场后要检查与货同行的产品标牌、合格证、厂家出具的物理性能证明书或产品质量检验报告。对钢绞线进行外观检查，不得有接头或死弯，油脂饱满均匀，不漏涂、护套圆整光滑，松紧适当。预应力筋的表面如有破损，必须及时用塑料胶带纸修补，外观检查必须逐盘进行。同时钢绞线及水泥要进场后抽样送试。
　　张拉设备与压力表：使用前应由计量部门配套检测是否合格，并提供相应拉力对照表。
　　3.2屋面大梁施工
　　康乐中心屋面结构层，纵向17轴、19轴的C轴至J轴线段，横向G轴、E轴的15至21轴线段设计为无粘结预应力屋面大梁，共四根，呈井字状布置。跨度24m，截面尺寸宽500mm，高1350mm，C40砼。除配设普通钢筋外，另配设8根单束φs15.2钢铰线作为预应力主筋，呈抛物线布置，一端作固定端，一端作张拉端，大梁与柱为刚结点。
　　3.2.1 施工顺序
　　施工中采用如下的施工顺序：搭设大梁、板支撑架→铺大梁底模→绑扎大梁普通钢筋和敷设无粘结预应力筋→固定端附加螺旋钢筋、安装锚板及夹具→张拉端附加钢筋网片、安装锚垫板→支次梁底模、扎次梁钢筋→支大梁侧模、次梁侧模、板底模→绑扎屋面板钢筋→浇捣梁板砼→大梁砼达到75%设计强度后，张拉钢铰线建立预应力→张拉端锚板、锚具防腐处理、浇砼封闭→张拉端预留张拉口处砼后浇封闭→模板拆除。
　　3.2.2 屋面大梁支撑及模板施工
　　支模体系：双立杆钢管、双扣件支模架体系。双立杆纵横间距不大于800mm，水平横杆间距不大于1200mm，支撑架体纵、横向均开设剪刀撑。梁底受力杆为8号槽钢。
　　模板材料：为确保模板自身刚度，梁底、侧模均采用20mm厚钢框竹胶合板。
　　特殊措施：梁底模起拱3‰L，梁底中部加设双立杆顶撑，梁两侧模板设置3道直径16、间距600mm的对拉螺杆。立杆底部带钢垫板，一、二层楼板顶撑保留不拆除并垂直对应，使大梁梁板砼及支撑架的重量直接传至地面。屋面梁板砼浇筑时，派专人看模，发现异常情况，停止砼浇筑，待加固支撑体系后再施工。
　　3.2.3屋面大梁无粘结预应力钢铰线施工
　　采用挤塑涂层工艺生产的1×7，直径为15.2的标准型钢铰线，强度级别为1860Mpa。钢铰线的下料长度及下料方法：下料长度按钢铰线一端张拉L=L0+2(L1+100)+L2+L3公式计算。L0为构件内孔道长度，L1为夹片式工作锚厚度，L2为穿心式千斤顶长度，L3为夹片式工具锚厚度。经计算，17轴线、19轴线梁钢铰线下料长度为25.6m，E轴线、G轴线梁下料长度为25.8m。因钢铰线盘重大，盘卷小，弹力大，采用简易铁笼，将钢铰线盘卷装在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，丈量长度后，采用砂轮切割机断料。
　　钢铰线铺设与固定：在大梁底部普通钢筋铺设后进行，采用人工穿束铺设。先临时固定在模板支撑体系的横杆上，待普通钢筋箍筋绑扎后，根据设计图纸确定的抛物线状标记出钢铰线每距1m的高度位置，用直径14的钢筋点焊固定在箍筋上，作为钢胶线就位的支杆。复核支杆高度无误后逐步拆除临时支杆，使其就位。并按设计给定的水平位置将8根单束钢铰线排列均匀，用8号铁丝绑牢。对预应力筋和普通钢筋分别隐蔽验收。
　　3.2.4钢铰线锚固端、张拉端的特殊处理
　　17、19轴线预应力大梁钢铰线张拉端考虑设在C轴柱顶外侧端，固定端则直接锚入J 轴柱梁端顶部内。E、G轴大梁钢铰线张拉端考虑设在21轴柱梁端固定端则直接锚入15轴柱梁端内。
　　钢铰线锚固端的特殊构造处理：钢铰线锚固端处按单根套设直径8mm的螺旋钢筋，螺旋钢筋圈数5圈以上。单孔钢锚垫板设4根螺纹直径14mm的锚筋，锚筋长度大于140mm，直接点焊固定在柱、梁钢筋上。钢铰线末端穿过锚板孔口后，采用单孔15-1P夹片式锚具固定。
　　钢铰线张拉端的特殊构造处理：钢铰线张拉端处按设计增设5片直径10mm，间距50~80mm的钢筋网片，钢筋网片与柱梁钢筋点焊固定。8根单束钢铰线按设计设二块锚垫板，锚垫板采用Q235材质，厚度14mm，长宽按设计尺寸。锚垫板设直径16的螺纹锚脚，钢筋长度大于160mm。锚脚点焊固定于柱梁钢筋上，并固定于端部模板上，确保锚板位置正确，平整无误。张拉端的钢铰线通过锚板孔，甩头长度确保大于穿心式千斤顶的长度，以便张拉。
　　3.2.5大梁砼浇捣
　　大梁分三层浇捣，每层分别浇捣密实，特别是锚固端及张拉端部砼必须仔细浇捣，确保密实。大梁一次连续浇捣成型，没有水平、垂直施工缝。大梁浇捣沉实1小时后再浇板砼，以免出现裂缝。为提早张拉时间，大梁砼强度宜提高一级，按C50砼浇捣。
　　3.2.6锚具
　　固定端采用单孔15-1P夹片式锚具，张拉端采用单孔15-1夹片式锚具。锚具锚环采用45号钢，调直热处理硬度HRC32-35。夹片采用20Cr钢，表面热处理后的齿面硬度为HRC60-62。
　　3.2.7无粘结预应力张拉施工
　　预应力张拉准备工作：砼浇捣时预留试块，按现场同条件养护，试压检验砼强度达到设计强度75%以上时，才进行张拉。张拉端预埋垫块与锚具接触处的焊渣、砼残渣等清理干净。准备四台穿心式YC20D千斤顶，四台ZB0.8-500电动油泵。未张拉前，模板及支撑系统不得拆除。

　　张拉方法及顺序：采取一端张拉，双控方法（即控制张拉应力、控制张拉伸长值），分束分批建立预应力。因四根梁呈井字布置，考虑张拉应力平衡，每根梁端设一套张拉机具，四根大梁同步分束建立预应力。
　　张拉程序：因钢铰线为曲线布置，以0.2Pj级载量初始伸长值，Pj级或1.03Pj级为伸长终点值。本工程张拉程序征求设计单位意见，取其中一种与设计松驰应力相吻合的张拉程序。为便于同步建立预应力和便于校核张拉伸长值，实行分级加载，中间增加一级0.6Pj载级。
　　张拉最大控制应力：最大张拉应力бcon不大于规范和设计要求的75%fPtk，即最大张拉力бcon=0.75×fPtk×AP=0.75×1860×139=19.3905kN。最大张拉力由千斤顶与电动油泵配套标定的压力读数表控制。
　　伸长值校核：按直线段、曲线段分别计算伸长值后叠加，大梁钢铰线理论伸长值初步计算为180mm。考虑钢铰线为曲线布置，以0.2Pj级载量伸长起点值，以0.6Pj级载量伸长中间值，以1.0Pj或1.03Pj时量伸长终点值。
　　张拉端锚固区处理：张拉端锚固后，将多余的钢铰线采用手提式砂轮切割机切除，外露长度不少于300mm，并清除锚板及锚具上的油污、杂物，涂刷防锈漆后，采用C40膨胀砼封闭。
　　张拉端区预留板孔处理：将张拉端锚固处理后，对预先为方便张拉留设的板孔洞支模，按施工缝处理后，后浇C30膨胀砼封闭。
　　3.3预应力张拉准备工作中应注意的问题
　　预应力张拉前，对从事张拉工作的人员进行专门的技术培训和全生产教育，操作人员必须熟记张拉程序和机械操作规程，熟悉机性能，并进行以下工作。
　　3.3.1所有用于预应力的千斤顶应是专为采用的预应力系统所设计，经国家认定的技术监督部门认证的产品。
　　3.3.2千斤顶的精度应在使用前校准。千斤顶一般使用超过6个月或200次，或在使用过程中出现不正常现象时应重新校准。测力环或测计应至少每2个月进行重新校准，并使监理工程师认可。任何时候工地测出的预应力钢绞线延伸量有差异时，千斤顶应进行再校准。
　　3.3.3用于测力的千斤顶的压力表，其精度应不低于1.5级。校正千顶用的测力环或测力计应有±2%的读数精度。压力表读盘直径应小于15mm。每个压力表应能直接读出以“kN”为单位的数值或伴一换算表可以将读数换算为“kN”。压力表应具有大致两倍于工作力的总压力容量，被量测的压力荷载应在压力表总容量的1/4～4范围内，除非在量程范围建立了精确的标定关系。压力表应设于作者肉眼可见的2mm距离以内，使无视觉差能够获得稳定和不受动的读数。每台千斤顶及压力表应视为一个单元且同时校准，以确张拉力与压力表读数之间的关系曲线。
　　3.3.4张拉前根据钢绞线的强度、拉力和弹性模量值计算出每束(根)绞线的初始拉力、控制拉力和超张拉力下的伸长值，作为施工时的拉伸长值控制指标。
　　3.3.5无论是进行预应力张拉，还是进行孔道压浆，事先在操作部位两端用钢板设置屏障，用缆绳隔离并设置明显警示标志，操作期间禁任何非施工人员进入施工现场，操作人员也严禁将身体直接对准道部位。
　　
　　4结束语
　　
　　通过对无粘结预应力混凝土工程质量施工过程各个环节的控制，出版基地科技文化活动中心-康乐中心的施工质量得到了很好的效果。实践证明，只要强化管理、精心施工，在技术上严格把关，操作上严格按照工艺要求去施工，无粘结预应力混凝土就会达到预期的效果，杜绝质量隐患的发生。
　　
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