预应力拱板制作分项施工方案

根据施工及现场情况，拱板结构采用预制，在砼标准试块强度达到80%以上时方进行断筋，在达到100%后方进行吊装。24米跨预应力钢筋砼拱板，其上弦为二次抛物线，方程式为：Y=4fX(L-X)/L2。1、预制前的准备工作拱板屋架在预制前必须具备以下几方面的条件：1）±0.00以下工作量已全部完成；2）室内回填、压实第一次地坪完成；3）台墩、台面完成，台墩、台面砼强度等各项技术指标均达到相应预应力钢筋张拉应力指标；4）对拱板结构中各类钢筋按标准进货，并进行现场抽样送检，及时取出送检结果；5）组织施工经验丰富的操作工提前进场，并进行书面技术交底、安全交底等工作。第二节工法特点及工艺原理一、特点本工程屋面拱板采用预应力砼构件，同同类非预应力钢筋砼构件比较，具有构件截面积小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点；在大开间、大跨度与重荷载的结构中，采用预应力砼结构，可减少材料用量，扩大使用功能，综合经济效率好等特点。二、原理预应力是在外荷载作用前，预先建立有预压应力的砼，其预压应力的产生是通过张拉预应力筋来实现的。预应力砼按预应力度的大小分为全预应力砼和部分预应力砼，本工程屋架拱板采用部分预应力砼制作。预应力砼按预加应力的方法分为先张法预应力和后张法预应力，本工程采用先张法预应力；先张法是在砼浇筑前张拉钢筋，预应力是靠钢筋与砼之间的粘接力传递给砼，同时产生预应力。预应力可以抵消荷载作用后在砼内产生的部分或全部拉应力，以提高砼构件的抗裂性和刚度。三、拱板制作工艺流程预应力构件是通过预先张拉构件中钢筋应力达到设计值，在砼强度达到要求后再张放钢筋，以达到预应力的效果。因此在构件制作前，必须要做好张拉钢筋的基础设施。先张拉预应力筋的应力张拉是在墩式台坐上进行的，主要由传力墩、台面板、台面、钢梁和锚固板组成；主要受力部位是由传力墩、台座板、台面共同完成。本工程预制场地分别设置在各号仓库内进行，拱板制作的开始时间将根据各号仓库基础完成的情况分别进行。拱板预制场地沿粮库长度方向设置，根据拱板的长度、数量，张拉台设置在粮库两头外面。拱板屋架中的隔板当提前单独预制，要控制好钢筋的制作、安装、砼浇筑、养护时间，以便合理的同拱板屋架进行组装制作。第三节台座施工设计及预应力筋张拉一、台座施工设计台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力；因此台座应有足够的强度、刚度和稳定性。本工程采用的是墩式台座。本工程的台墩是由现浇钢筋砼制作而成。根据制作平面布置每仓库两头分别设置两道传力台墩，台墩采用C25砼浇筑。台面为100厚C20素砼浇筑。横梁采用20厚钢板焊接预埋。台墩增加外伸部分，以增大力臂而减少台墩自重。下面以一台张拉台为基数，分别对台座的强度、刚度和稳定性进行验算（一）、稳定性验算理论计算方法稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算，台墩的抗倾覆验算简图、计算式如下：根据建筑力学手册，台座抗倾覆计算公式如下：K=M1/M=（GL+Epe2）/Ne1≥1.50式中：K—抗倾覆安全系数，一般不小于1.50；M—倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生；N—预应力筋的张拉力；e1—张拉力合力作用点至倾覆点的力臂；M1—抗倾覆力矩，由台座自重力和土压力等产生；G—台墩的自重力；L—台墩重心至倾覆点的力臂；Ep—台墩后面的被动土压力的合力，当台墩埋置深度较浅时，可忽略不计；e2—被动土压力合力至倾覆点的力臂。台墩倾覆点的位置，对台墩与台面共同工作的台墩，按理论计算倾覆点应在砼台面的表面处；但考虑到台墩的倾覆趋势使得台面段部顶点出现局部应力集中和砼表面抹灰面的施工质量，因此倾覆点的位置宜取在砼台面下4~5cm处。台墩的抗滑移验算，可按下式进行：Kc=N1/N≥1.30式中：Kc—抗滑移安全系数，一般不小于1.30；N1—抗滑移的力，对独立的台墩，由侧壁土压力和底部摩阻力等产生。对与台面共同工作的台墩，以往在抗滑移验算中考虑台面的水平力、侧壁土压力和底部摩阻力共同工作。通过分析认为砼的弹性模量（C20砼Ec=2.8×104N/mm2）和土的压缩模量（低压缩模量Es=20N/mm2）相差极大，两者不可能共同工作；而底部摩阻力也较小（约占5%），可略去不计；实际上台墩的水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题。因此，台墩与台面共同工作时，可不作抗滑移计算，而应验算台面的承载力。台墩的牛腿和延伸部分，分别按钢筋混凝土结构的牛腿和偏心受压构件计算。台墩衡量的挠度不应大于2mm，并不的产生翘曲。预应力筋的定位板必须安装准确，其挠度不大于1mm。台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层厚度为6~10cm的混凝土而成。（二）、稳定性验算台座的长度主要取决于构件的布筋宽度，张拉与浇筑砼是否方便，下面以3米长台座为例（两条生产线）对台座的稳定性进行理论验算：本工程屋面拱板的宽度为1180，底部配置22根Φs5碳素钢，设计单根张拉控制应力为：σCOM=1100N/mm2；Φs5单根截面面积为19.63mm2；由此可以得知：单根预应力钢筋的张拉力值：1100N/mm2×19.63mm2=21593N×0.001=21.59KN；一条生产线张拉力总值为：P=21.59KN×22=475.05KN；其平面拉力分布见上图（墩式台座平面图）。台座自重：G1=3×1.2×0.8×25KN/m3=72KN；G2=3×1×0.2×25KN/m3=15KN；台座总重：G=G1+G2=87KN。1、抗倾覆验算抗倾覆力矩：M1=72KN×(+1.0)=100.8KNM；M2=15×0.5=7.50KNM；M总=M1+M2=108.3KNM；倾覆力矩：M=Pe=950.1KN×0.06M=57KNM；抗倾覆安全系数：K==1.90＞1.50安全；2、台面的承载力验算P==1200KN＞950.10KN,符合要求。（三）、台座配筋及钢横梁验算预应力筋的预应力直接受力点是横梁，通过横梁传给台座。根据台座构造及受力情况分析，台座的外伸部分为偏心受压构件；台座梁为抗弯构件；钢横梁应验算挠度，查相关资料钢横梁的挠度不应大于2mm。下面分别对台座梁、台座外伸部分配筋；横梁挠度进行验算。1、台座梁配筋忽略台墩后面的土压力及台墩自重影响，一条生产线上台座梁承受最大外荷载为：475.05KN；查力学规范可得钢筋最小配筋率为0.15%；主筋选用Ⅱ级钢筋，最大抗拉强度为：0.51KN/mm2；配筋面积为475.05/0.51=931.47mm2；取台座梁的有效高度并扣除钢筋保护层，截面最小配筋面积为：1150×750×0.15%=1293.75mm2查钢筋截面积表，可选用14Φ12，截面积为：14根×113.1mm2/根=1583.4mm2＞1293.75mm2；配筋图见：先张法预应力墩式台座图。2、台面板配筋主筋保护层为20mm、有效高度为180mm，一条生产线长度为1180.单面配筋最小配筋率为：0.15%×1180×180=318.6mm2；配筋截面为：475.05KN÷0.51KN/mm2=931.47mm2；按设计规范最小配筋率及主筋间距不大于200，主筋选用Φ14钢筋（单根截面积为153.9mm2/根）＠200,分布筋为Φ6＠200；配筋图见：先张法预应力墩式台座图。3、横梁：横梁为直接受力点，为点式集中荷载根据受力情况，对钢板的受力集中点进行挠度验算。为钢板截面抗弯强度，这里钢板采用Q235碳素钢，抗弯强度为0.46KN/mm2；钢板截面按构件需要为100×厚20、最大抗弯强度为：100×20×0.46=920KN；Wmax=mm2mm符号要求。二、张拉设备及锚具的选用本工程预应力筋为￠s5，因此根据对锚具性能的筛选，采用锥形夹具。锥形夹具质量要求锚具、夹具和连接器，应有出厂证明书。进场时应分批按下列规定进行验收。在同一材料和同一生产条件下，锚具和夹具应以不超过1000套为一个验收批；连接器应以不超过500套为一个验收批。1、外观检查从每批中抽取10%的锚具，但不少于10套，检查其外观与尺寸。如有一套表面有裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差，则另取双倍的锚具重做检查；如仍有一套不符合要求，则应逐套检查，合格者方可使用。2、硬度检查从每批中抽取5%的锚具，但不少于5套，对其中有硬度要求的零件做硬度试验（多孔夹片式锚具的夹片，每套至少抽5片）。每个零件测试三点，其硬度应在设计要求的范围内，如有一个零件不合格，则另取双倍数量的零件重做试验；如仍有一个零件不合格，则应逐个检验；合格后方可使用。张拉设备的选用本工程预应力筋张拉设备采用LYZ─1A型电动卷扬机，该机型性能为：最大张拉力10KN，张拉速度2.5m/min，张拉行程5M，电动机功率0.75KN，自重113kg，外型尺寸1547mm×552mm×852mm。适合于多处预制场地，移动变换场地方便，该机由电动卷扬机，弹簧测力计，电器自动控制装置及专用夹具等组成。弹簧测力计，经预先标定，标有测力荷载，张拉时将标尺零位线对准所需张拉力的刻度，开动电机钢丝即被张拉达到预定张拉力时，碰块触动行程开关，电源自动切断，实现张拉力自动控制。弹簧测力计应在压力试验机上标定，重复三次后取取其平均值，以供张拉力时使用。三、预制钢筋铺设本工程预应力筋主要为碳素钢丝Φs5，张拉控制应力为σcom=1100N/mm2，锚具回缩值为Q≤5mm。台面在铺放钢丝前应涂刷隔离剂，隔离剂不应沾污钢丝，以免影响钢丝与砼的粘结。如果预应力筋遭受污染，应使用适当的溶剂加以清洗干净。在生产过程中，应防止雨水冲刷台面上的隔离剂。预应力钢丝宜用牵引车铺设。如果钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接器用20~22号铁丝密排绑扎。绑扎长度：不得小于40d；钢丝搭接长度应比绑扎长度大10d（d-钢丝直径）。四、预应力筋张拉在同一条生产线，按对称的原则从中间向两侧逐根进行张拉锚固，预应力钢丝的下料长度，应考虑钢材品种、台座长度、锚夹具形式、张拉设备、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值等因素，可通过计算确定：（一）、张拉控制方法预应力钢丝张拉控制采用双控法施工：即预应力筋采用应力控制方法张拉，以张拉伸长值进行校核。预应力钢丝由于张拉工作量大，宜采用一次性张拉程序，主要考虑施工中可能会出现设计时未考虑的预应力损失，如测力仪的误差、温度影响、台座横梁刚度变形。预应力筋张拉控制应力值比设计要求提高5%。张拉程序：0→1.05σcom（持荷2min锚固）式中σcom─预应力钢丝张拉控制应力。1.05是考虑弹簧测力计的误差、温度影响、台座横梁或定位板刚度不足、台座长度不符合设计取值、工人操作影响等。（二）、单根预应力筋张拉计算预应力筋的张拉力大小，直接影响预应力效果。张拉力越高，建立预应力值越大，构件的抗裂性也越好；但预应力筋在使用过程中经常处于过高应力状态下，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载接近，往往喜爱破坏前没有明显的警告，这是危险的。另外，如张拉力过大，造成构件反拱过大或预拉区出现裂缝，也是不利的。反之，张拉阶段预应力损失越大，建立的预应力值越低，则构件可能过早出现裂缝，也是不安全的。下面对预应力筋的张拉控制力和张拉伸长值进行理论验算。1、张拉控制力计算：Pp=1.05σcomАp式中Pp─单根预应力钢丝张拉控制力值σcomА─预应力筋张拉控制应力σcom=1100/mm2Φs5碳素钢丝理论截面面积Аp──截面面积，Аp=19.63mm2；单根预应力钢丝张拉控制力值Pp=1.05×1100×19.63=22672.65N。2、张拉伸长值计算计算式为：ΔL=；式中：ΔL─单根预应力筋理论伸长值；PP─单根预应力筋张拉控制力，Pp=22672.65N；L─单根预应力筋实际长度，L=74.90M（张拉台之间的净长）；Аp─截面面积，Аp=19.63mm2；Ep─弹性模量：E=2×105N/mm2单根预应力钢丝理论伸长值△L为433mm（三）、预应力钢丝张拉力值测预应力钢丝张拉力值检测：应在钢丝张拉锚固后1小时左右进行，此时锚固损失已完成，钢筋松弛损失也部分产生。应采用钢丝内力测定仪检查钢丝的预应力张拉值，一根钢丝要反