预应力混凝土结构施工

-1-大跨度预应力混凝土结构施工岳建庭身份证号:摘要大跨度砼结构是指预应力钢筋长度超过15m的结构和构件。本文介绍兰州市文科职业学校金港城中学礼堂36m预应力梁施工，包括孔道留设、穿筋、张拉、孔道灌浆等施工工艺和计算。本文为大跨度预应力砼结构施工提供参考。关键词混凝土结构、预应力混凝土、后张法预应力、孔道留设、张拉、灌浆预应力砼施工技术是近年来迅速发展的一项新技术，但大跨度预应力砼结构在房屋建筑中应用不多见，由其在甘肃省民用建筑（36m）大跨度首次采用。其施工技术较常规预应力砼复杂，影响因素多，本文就大跨度预应力施工的主要技术问题进行分析研究，为确保工程质量，提出了切实可行的技术方案和工艺措施，并进行了现场实测，探讨了预应力砼结构施工的主要问题和解决方法。1、工程特点及特点分析兰州市文科职业学校金港城中学礼堂工程、位于兰州市七里河区滨河南路金港城，总建筑面积3241.28m2,本工程属二类建筑，建筑耐久年限为50年耐火等级为二级，屋面防水等级为二级，抗震设防烈度为八度，跨度为36米、30米，高度6米，为现浇砼结构（三层）。根据本工程特点分析，36米跨度现浇梁结构（梁高1.7m、宽度为0.6m、跨度为36m），为了保证结构安全，提出采用有粘结预应力砼施工，使屋面梁CWL10、11、12及WKL5、WKL4，在浇筑砼的屋梁上铺设波纹管，使之形成孔道，待砼强度达到规定的数值后穿入预应力筋并进行施加预应力，张拉力由锚具传给屋面梁而使产生预应力。2、施工工艺2.1施工工艺流程-2-预应力施工工艺流程如下：支设屋面梁底模→钢筋加工→安装非预应力钢筋→预应力钢绞线下料编束→安装固定支架、敷设波纹管安装梁断承压板、螺旋筋→灌浆孔安装→安装侧模→浇注砼→砼养护、拆模→孔道内穿预应力筋→锚具检验、安装，千斤顶校正→张拉→孔道内灌浆→张拉端锚固、封端头。2.2钢绞线进场后,现场取样进行二次复试，抽样方法和试验按国家标准《预应力砼用钢筋线》规定进行测试结果，满足国标要求，测试中绘制P-Δ曲线，其中σcon（初应力）和σcon时的伸长率做为实际伸长值量测的依据。下料长度：L=ι+dL———预应力梁实测长度（m）C———张拉端留量，应考虑工作锚、工具锚、千斤顶长度加施工余量，采用HVm15-7、HVm15-6锚具，VCW150B千斤顶，d可取650mm。按计算，上、下预应力钢绞线一设分别为38.2m和37.9m。下料用无齿锯切割断料，每根钢绞线编号，并在两端做明显坐标记，以便穿锚具和张拉时识别，编束采用22#铁线捆绑，间距1m，束端加密。2.3孔道留设穿筋孔道留设是大跨度预应力砼施工的关键工序之一，决定穿筋的难易程度，张拉时摩擦损失的大小和施工质量，因此，孔道成型方案应满足下列要求：1、保证孔道平直，位置正确，有足够的刚度，防止施工时振动冲击产生变形。2、保证有良的水密性，保证孔道通畅，保证接头质量，不漏浆、不堵塞、不锈蚀。3．保证穿筋容易，便于连接，避免在振捣浇砼时变形，便于安装灌浆水孔。4、孔道留设可采用波纹管法，这是大跨度、曲线型配筋后张法施工常用的孔道留设方法，防止波纹管成孔，可能造成漏浆堵孔，孔道变形等问题。经方案经较，本工程孔道留设采用波纹管法方案，可满足孔道成型的基本要求。在间距为10m留设灌浆孔。2.4浇注砼框架梁采用C40砼，配合此为1:1.16、1：2.468、42.5级普通硅酸盐水泥，碎石半径为20～40mm，共针片状含量不大于15%，砂子细度模数为mx=2.3～3.0,含距量不大于3%，云母不大于2%，轻物质及硫化物含量不大于1%。-3-混凝土分层分段浇筑，分层厚度以孔道高度为准浇筑，振捣时便于观察孔道变位和砼密实漏浆情况。砼浇筑完毕后，进行砼养护，施加预应力之前应拆除两侧模板，以减少摩擦力影响。2.5施加预应力2.5.1张拉顺序多根多排预应力钢绞筋的张拉顺序，应使砼不产生超应力结构构件，不产生旁弯、扭转、变位等偏差，故应采取分批、对称、交错的张拉原则。并考虑后批预应力钢绞筋张拉所产生的砼弹性压缩，对先批张拉应力的影响及张拉伸长值的影响。本工程张拉顺序见图张拉顺序第一批：B→C→E→H第二批：A→D→F→G2.5.2张拉程序由于预应力长度大，张拉伸长值长，而行程小，所以应采取分级张拉方法。第一做钢绞线拉0.5σcon，初应力为0.30σcon,主要考虑钢绞线自重较大，若初应力较小，则不能使其处于紧张状态，由于设计中预应力钢绞线松弛损失取最大值，所以不考虑超张拉最大应力取σcon。分级张拉程度如下：0→0.30σcon(实测伸长值初值)→0.5σcon(量测第一级伸长值)→拆压→卸荷→千斤顶复位→σcon（量测第二级伸长值）。2.5.3张拉控制应力、张拉力本工程采用申佳金属制品公司生产的钢绞线，标准强FPlk=1860N/mm2。弹性模量ES=1.8×105N/mm2。截面面积AP=91.44mm2张拉控制应力σcon=0.75FPlk=0.75×1860=1395mPn,由于分批张拉对先张拉预应力钢绞线ABCDEFGH-4-线造成的混凝土弹性压缩损失dEσPC为：dEσPC===9N/mm2式中：N——每道梁中第二批张拉钢绞线的总根数AC——预应力混凝土梁的折算面积EC——C40混凝土的弹性模量所以，分批张拉时，第一批和第二批每根预应力钢绞线的张拉力分别为：FP1=（σcon+σpc）AP(1395+9)91.44=128381N=12.84tFP2=（σconAP=1395×91.44=127558N=12.75t2.5.4张拉伸长值校核预应力钢线张拉时，通过伸长值校核，可以综合反映张拉力是否足够，摩阻损失是否偏大，以及预应力钢绞线是否有异常现象等。1、张拉伸长值的计算：直张筋张拉力值计算可不考虑孔道摩擦阻力影响，按下式计算：〔△L〕=Fpl／AP×EP计算结果如下表：第1批第2批第1批第2批计算张拉伸长值（mm）535549577561实测允许伸长值（mm）527～620522～604548～635533～617计算张拉伸长值与允许伸长值比较表2、张拉伸长值量测本工程张拉伸长值的量测，在建立0.3σcon的初应力后开始分级量测，第一级为σcon至0.5σcon,第二级为0.5σcon至σcon，阶段的伸长值，两者之和即为初应力至最大张拉应力之间的实测伸长值△L1,初应力以下伸长值△L2按图解法推算，同时考虑张拉时混凝土弹性压缩ESEc6conAPnAC1.8×1053.25×1041395×91.44×484000分批名称-5-值C。则实际伸长值△L为：△L=△L+△L2－C其中初应力以下推算伸长值△L2，见图确定。按现行规范规定，实测张拉伸长值与计算比较，允许误差为-6%，+6%0.95△L≤〔△L〕≤1.1△L(见上表)即经实测，132根钢绞线实际伸长值在允许误差范围内的128根占97.2%，其余4根实际伸长值偏小，原因为0.3σcon→0.5σcon,阶段伸长值量测不准，使推算伸长值偏小，属量测误差，而实际张拉力是足够的。2.5.5张拉作业预应力梁施工采用两端同时张拉，由于在高空作业，用对讲机联络，作业劳动组织，每端设指挥司泵，司顶，测工各一人。2.6灌浆预应力钢绞线张拉完毕后，立即进行孔道灌浆，以避免钢绞线在高应力状态下产生锈蚀。灌浆材料采用泌水性较小的32.5级普通硅酸盐水泥，内掺水泥重量0.05‰铝粉，制成水泥浆，其水厌比为0.4～0.45，流动度为170mm，灌浆机械采用隔膜式高压厌浆泵。灌浆顺序要用同一端向另一端逐孔推进，直至两端夹片，中间灌浆孔均冒出浓浆后，再进行二次补灌，稍后再封闭灌浆孔。2.7、封端后0.30.5推算值第一次量测值△L2△L1第二次量测值△L00.20.40.60.81.01.0-6-灌浆检查后合格，用小型天齿锯切割钢绞线，端部留量20～30mm，最后支模，做混凝土端部封闭保护。3、结语本工程36m预应力砼梁的施工实践表明，大跨度预应力砼结构虽然技术难度大，增加了劳动力的使用，而且延长了施工工期，因此有些成本似不减反增，但采用合理的施工方案，科学的施工方法，使构件本身体积减小，受力增大从而节省了钢材及砼的用量，降低了成本，是比较而言投入成本将是小幅度增长，而预应力砼能提高结构构件的抗裂度和刚度外，减轻了构件自重，增加了构件的耐久性特点，常规的机械设备和技术可以满足结构设计及施工规范要求，并保证了工程质量的安全性等特点。参考文献腾智明《预应力混凝土基本构件》（清华大学出版社1987年）