无粘结预应力施工工法017

1无粘结预应力施工工法(QG15Y-017-2006)我公司施工的甘肃金川科技馆展馆区设计为无粘结预应力混凝土主梁框架结构，主梁跨度21m，混凝土强度等级C40。预应力施工采用一端固定、一端张拉、固定端与张拉端设置梁端柱封闭的工艺。预应力筋选用武钢集团生产的6×7Фs15.24㎜、1860MPa级高强、低松弛无粘结预应力钢绞线,外包1mm厚塑料护套。大梁施工完毕，经检查混凝土梁无任何裂纹，有效地防止了混凝土裂缝现象的发生。鉴于无粘结预应力工艺前景广阔、施工方便的特点，结合金川广场科技馆主梁工程施工总结形成本工法。1工法特点无粘结预应力工艺由于预应力筋与混凝土构件之间无介质粘结，全靠锚具、夹具承受并传递预应力，钢绞线及锚夹具必须终身不锈，故对其材质要求高。施工时,预应力筋需与钢筋绑扎同步按设计要求布置，张拉后无需灌浆，简化了工序,且由于预应力筋事前布置，检查方便，控制精确，使预应力筋按照设计要求充分发挥效能。该工法操作方法简单，施工设备投入少，大大方便了预应力技术的推广应用。2适用范围适用于一般工业与民用建筑和一般构筑物无粘接预应力混凝土的施工，不适用圆心角大于90°的反向曲线或回头曲线预应力筋的施工。遇以下情况应慎重处理：(1)修建在湿陷性黄土、膨胀土地区或地下采掘区的结构；(2)结构表面温度高于100℃，或有生产热源且结构表面温度经常高于60℃的结构；(3)需作振动计算的结构。3工艺原理利用锚具与夹具控制预应力，给混凝土构件施工加预压应力，使得预应力筋的抗拉性能得以最大发挥，同时阻止混凝土收缩和变形开裂。图1、图2为金川科技馆框架梁预应力筋布置图。图1KL10、14预应力筋布置示意（左右对称）24工艺流程及操作要点4.1工艺流程工艺流程见图3。图3施工工艺流程4.2操作要点对长度大于30m的梁板采用两端张拉，对小于30m的梁板施工采用一端张拉工艺。本梁采用一端张拉工艺。4.2.1下料非预应力筋安装施工准备钢铰线制作钢铰线安装砼施工、养护钢铰线张拉钢铰线切割端部封锚图2预应力筋支撑示意3预应力筋下料长度应符合规范规定，保证张拉需要及构造要求。下料场地应平整开阔，不得有利器损伤预应力筋护套。下料时，用无齿锯成束冷切割成型。4.2.2放线、编号、运输、修补预应力筋一般由厂家成盘供应，现场根据实际情况采用人工或机械放线。为防止预应力筋弹射伤人，在其内外设置缓冲隔离装置。放线前对材料性能复检，符合《预应力混凝土用钢铰线》（GB/T5224-2003）、《无粘结预应力钢铰线》（JG161-2004）、《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》（JG3007-93）的要求。下料前在切口两端预先绑扎，防止切割后松散。下料后，按顺序对预应力筋编号、标识，对捆绑点包裹防护后运至待安装位置。发现预应力筋塑料护套破损，应及时包裹防水塑料胶带修补（不得采用聚氯乙烯塑料胶带，避免氯离子析出对材料的腐蚀），严重破损的应报废。4.2.3安装在普通钢筋安装完毕后进行，包含设计的承压板和螺旋筋的安装、预应力筋安装。(1)承压板和螺旋筋根据预应力筋的位置安装，承压板与模板紧贴且放置平整，螺旋筋端头垂直于承压板，防止预应力筋张拉时受力不均，见图4。图4无粘结固定端大样(2)预应力筋按照设计位置从端头承压板预留孔逐根穿入，校正后支撑固定，控制好预应力筋纵向线直度和弯曲矢高，并注意以下事项：①预应力筋绑扎位置准确；②各种管线避开预应力筋；③各种构配件安装完毕再定位预应力筋；④预应力筋曲线末端应与承压板垂直，曲线段的起始点至张拉锚固点应有不小于300mm的直线段，最小弯曲半径应符合规范要求。⑤端头垫板与模板可靠固定。4.2.4混凝土施工浇筑混凝土时，严禁踩压及触碰预应力筋，确保无粘结筋的水平位置及矢高准确。混凝土必须拌合均匀，坍落度控制在混凝土配合比允许误差范围以内。控制振捣棒位置，避免与预应力筋相碰，必要时采用附着式振捣器。本梁浇筑采用插入式振捣工艺。4混凝土浇筑完毕应及时湿水或覆膜养护，并做好成品保护工作。4.2.5张拉采用对称张拉工艺，使梁体断面基本处于均匀受荷状态。张拉顺序示意图见图5。图5张拉顺序张拉参数按设计要求确定，在设计图纸无明确要求时，根据规范确定。当混凝土实际强度超过设计强度的75﹪时进行张拉，混凝土的强度根据同条件养护试块的抗压强度确定。预应力筋张拉控制应力：σcon=0.75fptk预应力筋张拉控制力：Ncon=σcon·Ap预应力筋张拉理论伸长值：△l=Ncon·L1/Ap·Es预应力筋实际伸长值：Δl1=ΔlP0+ΔlP1-ΔlC式中fptk—钢绞线强度标准值；Ap—预应力筋截面面积；L1—梁中无粘结预应力筋长度；Es—预应力筋弹性模量；Δl1—预应力筋实际伸长值；ΔlP0—初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；ΔlP1—初应力以下的推算伸长值；ΔlC—混凝土在压缩过程中的弹性压缩值。实际施工时，对平均预压应力较小的板类构件，ΔlC可略去不计。张拉前对锚具、夹具、油泵、千斤顶校验。锚具、夹具性能应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）、《无粘结预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85-2002）的要求。张拉以应力控制为主、张拉伸长值为辅。操作步骤为：穿入前卡千斤顶；初应力（0.1σcon）时记录伸长值；一次张拉至σcon（设计有规定时按设计要求执行），记录伸长值，锚固卸荷，取出千斤顶，一束张拉完毕。按上述步骤循环至预应力筋张拉完毕。张拉伸长值大于千斤顶行程时，采用分级张拉。实际伸长值与计算伸长值偏差超过±6%时应停止张拉，查明原因，采取措施后继续作业。张拉期间预应力筋的断裂与滑丝根数应符合规范规定。4.2.6梁的变形观测与控制5该梁与屋面整体现浇，为不允许出现裂缝的构件，施工期间采取以下措施控制裂缝：(1)施工前对结构进行裂缝验算，确认结构在荷载、次弯矩作用下构件的长期刚度满足构件受拉区外缘无裂纹产生；(2)构件端部封锚后再拆除梁底模板与支架；(3)张拉完毕实测梁体反拱值，并与理论值比较，检测梁体变形的符合性；(4)张拉过程中控制张拉程序，自中间向二边对称张拉。(5)控制后批张拉筋因混凝土弹性回缩对先批张拉筋的影响,将先批张拉筋的张拉控制应力值σcon增加αEσpci值。式中αE=Es/Ec。σpci为后批张拉筋对先批张拉筋重心处产生的混凝土法向应力。4.2.7封端张拉完毕的预应力筋应及时对端面毛化处理、涂防水涂料后封端保护，确保端面无渗无漏。5施工机具配备施工所用的机械与千斤顶根据张拉控制力选用。主要施工设备配置见表1。表1主要机具、设备配置表6质量控制(1)执行以下标准与规范：JG161-2004无粘结预应力钢铰线JG3007-93无粘结预应力筋用专用防腐润滑脂GB/T14370-2000预应力筋用锚具、夹具和连接器GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范JGJ85-2002预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ92-2004无粘结预应力混凝土结构技术规程(2)施工过程中主要采取了以下控制措施：①控制端部锚板，使其纵向孔眼在同一垂直面内，保证预应力筋的线直度；②控制预应力筋的弯曲矢高，使其符合设计要求，充分发挥预应力筋效能；③控制混凝土浇捣质量，避免振动棒振捣时与预应力筋相碰；④控制张拉应力与张拉伸长值，使实际张拉力符合设计与规范要求，张拉伸长值在规序号设备名称型号单位数量1砂轮切割机（台式）TCH-305HA/HB台12砂轮切割机（手提）DG-10B台13前卡式千斤顶根据张拉控制力选用台24高压油泵配套千斤顶台25钢板尺1m把16范允许的误差范围以内；⑤控制端部封堵，保证端部密封、不漏不渗。7安全措施7.1由于预应力张拉积蓄有很大的能量，预应力筋被拉断或锚具与千斤顶失效，巨大能量急剧释放，可能造成很大伤害。因此，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端，同时在张拉千斤顶的后面设立防护装置。现场在张拉端与锚固端设5cm厚、3m高的木板安全防护带，用于预防意外事件。7.2操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶的侧面操作，严格遵守操作规程。油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。7.3张拉时认真做到端部直线段预应力筋、锚环及千斤顶在同一直线上，便于张拉力的真实控制，不增加摩擦损失。7.4工具锚的夹片始终保持清洁和良好的润滑。新的工具锚夹片第一次使用前，应在夹片背面涂上润滑脂，以后使用5～10次后应将工具锚上的锚板和夹片一同卸下，重新涂油后使用。7.5每根构件张拉完毕，应检查端部和其他部位是否有裂缝，填写张拉记录。8环保措施施工现场采取了防油污和防生产污水的简易处理等环保措施。9效益分析本工法的最大特点是：施工工艺的简化。常规施工方法需要成套灌浆设备，也对施工环境造成一定的污染，利用无粘结施工工艺，可节省机械设备，减少作业人员，提高作业工效。其次，无粘结预应力施工工艺较常规工艺更趋合理与先进。传统的后张法预应力筋为先预留孔，后穿预应力筋，再完成张拉与灌浆等程序。而该法为先布预应力筋，与混凝土结构同时浇筑，这样可有效控制预应力筋的弯曲矢高与线直度，使施工过程更加符合设计意图，并不需要后续的操作程序。因此，后张法无粘结预应力工艺为预应力的施工提供了新的方法和途径，大大推进了预应力结构的应用前景与应用领域，经济效益与社会效益是显而易见的。10应用实例2005年本工法运用于金川科技馆展馆区框架主梁。该展馆区设计为单层钢筋混凝土框架结构，建筑结构设计长155m，宽62m，标高▽8.40m，建筑面积6850㎡，整个结构成扇形平面布置。展馆区主梁跨度21m，设计增加无粘结预应力钢绞线防止混凝土裂纹，预应力钢绞线在梁中曲线布置，混凝土强度等级C40。预应力施工采取一端固定，一端张拉，固定端与张拉端设置梁端柱封闭的工艺。大梁施工完毕，用十倍放大镜检测无可见裂纹，受到了业主、设计方、监理方和业内人士的广泛好评与赞扬。（编写：魏延平、张文忠）