预应力技术在超长混凝土结构中的应用分析

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　　摘 要: 本文首先对预应力技术在超长混凝土结构的应用进行概述，然后从设计方面和施工方面对预应力在超长混凝土结构中的应用分别进行了分析，旨在与同行交流，不断提高预应力在超长混凝土结构中的应用水平。
　　关键词: 预应力；超长混凝土结构；后浇带；应用
　　
　　 近年来，随着我国经济建设的发展，各种大型的建筑日益增多。这些大型的建筑具有面积超大，结构超长超宽等特点。因为结构超长，收缩变形的程度较大，极易引起因为面积超大、结构超长而开裂，因此，为了防止超长混凝土结构开裂，就必须按照规范要求进行伸缩缝设置。如果在超长混凝土结构中采用预应力技术，并结合后浇带施工的措施，可以使伸缩缝减少甚至取消。这样不但能够可以免除伸缩缝设置施工的繁琐工序及相应的设备，使超长混凝土结构建筑的使用功能得到极大改善，维护费用大大地降低，避免因设置伸缩缝而导致渗漏等问题，而且是建筑结构的整体性更强，稳定性更优。
　　一、预应力技术在超长混凝土结构中的应用概述
　　 对于物流中心、铁路客运站、机场航站楼等而言，其面积超大，结构超长超，如果将预应力技术应用到这次超长混凝土结构建筑中，可以使伸缩缝大大的减少甚至取消。预应力技术的应用可以省掉进行伸缩缝施工的繁琐工序及设备处理，使建筑使用功能更加完善，维护成本更低，从源头上较少或消除了因设缝而渗漏的顽疾，并且使结构的整体性能更佳，受力变得简单化，同时，能够有效地避免因水平地震作用而使分缝处发生互相碰撞的问题。故此，预应力技术在超长混凝土结构中得到了广泛地应用。
　　 一方面，在楼盖中先建立预压应力，可以很好地抗拒混凝土因温度变形和后期收缩而产生的拉应力，从而达到防止结构产生间接裂缝的目的。例如，上海铁路某站主站屋为圆形建筑，直径为26017m ，采用的结构是整体化无缝结构设计，沿楼盖环向的框架梁设置了粘结预应力束，与跳仓式施工相结合，使混凝土的始终保持在110MPa 左右的最大拉应力，达到了抗裂的目的。
　　 另一方面，此类工程具有结构跨度大的共同特点，如果应用预应力技术，可使梁的高度降低，使竖向荷载的挠度提高，截面应力得到有效地控制，防止受力产生裂缝。
　　二、预应力技术在超长混凝土结构设计中应用分析
　　（一）在超长混凝土结构楼盖设计应用中侧向约束对预应力技术影响
　　 第一，在超长混凝土结构楼盖中施加预应力，竖向构件(剪力墙、柱、筒体等) 的侧向约束力，不但使楼盖具有较大的温度应力，而且降低了梁板内预应力的有效性。超长结构是因为竖向构件产生的侧向约束力而产生裂缝的。竖向构件如剪力墙等产生侧向约束力，根据超长结构的长度变化而变化，结构越长，也影响预应力的抗裂性能。
　　 第二，由于存在次生拉力，致使预应力受弯构件所受到的实际承载力比计算的承载力要小。对于超长的混凝土结构，当预应力的侧向约束比较强时，如按目前所用的常规计算方法进行设计，往往会忽略预应力受到侧向刚度作用力的程度，从而导致计算不准确，影响工程的安全和质量。
　　 第三，侧向约束影响着框架梁受力情况，特别对其有效预压力有着重要的影响。跨数的越多或跨度越大，其受到侧向约束的影响就越大，梁柱线的刚度比值越小，受到的侧向影响反而大。
　　（二）在超长混凝土结构楼盖设计应用中减少侧向约束对预应力影响的措施
　　 要减小侧向约束对超长结构中预应力的影响，可以采用与后浇带施工相结合的方法解决这一问题，从而减小侧向约束作用。在进行预应力设计的时候，综合考虑设置后浇带和施工顺序来安排预应力筋的设置，可以使因侧向约束而产生的竖向构件的次弯矩及梁板的次轴力得到有效地减小。一般采用的方法有：
　　 第一，在结构位移中心的不动点区域，布置好核心筒、剪力墙等抗侧移刚度较大的构件，选用的柱子应具备细长性、柔韧性，使整个结构受到的水平约束大大减少;并在配置好附加弯矩。配置时，其位置应在边缘的柱附近，而附加弯矩正是因为附加钢筋的约束作用所产生的。
　　 第二，采用临时施工缝或后浇带将结构进行分段处理，在各段区域内布置好预应力。在每一段内张拉预应力筋时，应一段一段地张拉，确保张拉的独立性。在后浇带穿过的预应力筋，应是短束的，在后浇带浇筑完成后进行张拉。后张的楼板体系被临时性地划分为独立相对独立的区域，暂时将它与其它区域内的约束墙或约束柱分开，从而使结构受到混凝土、温度和预应力张拉收缩等所产生的次内力和约束效应减少。
　　 第三，为了解决超长混凝土水池、地下室等结构的温度应力的不良影响，可以通过将预应力加在顶板、底板和侧壁中，这种整体性的预应力作用，有效地防止了结构构件相互约束的影响，使结构裂缝问题从根本上得到了解决。
　　三、在超长混凝土结构应用中预应力施工分析
　　（一）预应力施工要点
　　1、预应力筋下料
　　 第一，进行预应力筋下料时，一般在应在平整度和光滑度较好的场地进行。预应力筋的放线方式主要有两种，一种是人工进行逐圈放线，另一种是采用放线盘架进行放线，特别值得注意的是，放线时，应切实做好防护措施，严防预应力筋因弹出而使人受伤。
　　 第二，下料的长度应分成两部分计算:预应力筋两端的长度由锚固体系和千斤顶型号决定；埋入混凝土部分的预应力筋的长度一般可以通过计算或放样确定。
　　 第三，切割下料时，应选用用砂轮机进行机械切割，切不可使用气割或电弧，钢绞线与切口相互垂直。在下料切割以后，应及时地将标签贴在在钢绞线上，标明其编号、使用部位及长度。然后，将其捆卷成盘径大于2 m的盘，进行分类堆放。
　　2、铺设波纹管
　　 铺设波纹管应沿着支架筋上进行。连接波纹管时，应采用大一规格且型号相同的波纹管进行旋接，旋接接头长度应在300 mm以上，用胶带接头处封裹以防止漏浆，把波纹管用铅丝和支架筋一起绑扎，并使其固定牢靠。
　　3、预应力筋铺设
　　 在铺波纹管后穿钢绞线。穿束时采用以下方法:第一，采用先穿法进行人工单根穿束，钢绞线端部套一子弹头&形穿束器，遇阻时可边穿边转动，不得来回抽动。穿束后应检查工作长度是否满足要求调整和更换。外露钢绞线应用塑料纸袋包裹保护，防止污染；第二，敷设的各种管线不应将波纹管的位置改动。
　　4、有粘结梁灌浆(泌水) 孔的设置
　　对于两端张拉的预应力梁: 单跨梁在跨中和支座布置灌浆(泌水) 孔，多跨梁在每跨支座(波峰处)各布置一个灌浆(泌水) 孔。对于一端张拉的预应力梁应在固定端附近增加布置一个灌浆(泌水) 孔。
　　5、检查验收
　　 混凝土浇筑前应检查预应力筋，检查重点是波纹管有无破损; 曲线的最高点、最低点、反弯点是否正确; 张拉端安装是否妥当; 张拉端外露长度是否足够; 波纹管曲线是否流畅等。铺管穿束的质量是预应力施工的关键，确保孔道内不漏浆是满足设计预应力值的基础。
　　（二）预应力筋张拉施工工艺
　　 预应力筋张拉是通过张拉机械将力作用于预应力筋上，然后通过预应力筋最终作用于混凝土上，从而在结构中建立起预应力。因此，预应力筋张拉是整个预应力施工的关键。
　　1、预应力筋的张拉
　　 张拉顺序: 先张拉板，再张拉次梁，最后张拉主梁。预应力张拉遵循对称张拉的原则。对于同一束有粘结预应力筋应采用整束张拉，当整束张拉有困难时，应至少保证有一端是整束张拉，另一端采用单根张拉的方法进行补拉。对一端张拉的预应力束，宜采有整束张拉。两端张拉采用一端张拉后另一端补足。
　　2、孔道灌浆及锚具封裹
　　 有粘结预应力筋张拉锚固后应尽快进行孔道灌浆，并对工作长度部分预应力筋进行切割，对锚具进行封裹处理。
　　四、结束语
　　 预应力技术是一种非常重要的施工技术，在超长混凝土结构中有着广泛的应用，可以使超长混凝土结构建筑的抗裂性得到极大地增强。我们应不断探究，积极创新方法，想方设法提高预应力技术在超长混凝土结构中的应用水平。
　　
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