超长大跨度厂房有粘结预应力梁的施工技术探讨

超长大跨度厂房有粘结预应力梁的施工技术探讨

王振阳

深圳市邦迪工程顾问有限公司广东深圳518000

摘要：本文结合笔者多年的工作实践及工程实例，对超长大跨度厂房有粘结预应力梁的施工进行了分析探讨。

关键词：预应力钢筋混凝土；钢筋混凝土；有粘结预应力梁

1、工程概况

本工程是最大型的预应力钢筋混凝土结构厂房，包含了有粘结、无粘结预应力两种施工工艺：厂房共二层，首层高度为6m，二层高度为5m，柱网布置为8.25m×18m（厂房短向柱间距为8.25m）短向（8.25m）主粱采用钢筋混凝土结构，长向（18m）主粱采用有粘结预应力钢筋混凝土结构，由于车间较长，故车间楼面设计了两道后浇带，后浇带位置主梁采用无粘结预应力筋拉结，故整个楼面为无缝设计。

2、材料准备

1）预应力筋。根据设计要求，本工程有粘结及无粘结预应力筋均采用1860级高强低松弛钢绞线，直径为Φ15.24，工程用量为有粘结筋80吨、无粘结筋24.3吨。施工单位采购了江阴华新钢缆有限公司生产的钢绞线。钢绞线迸场后均用帐篷盖好防止日晒雨淋，且经检查均附有产品质保书及合格证。

2）张拉锚固体系。张拉端、固定端锚具均采用OVM15-P型锚具，产地为柳州欧维姆建筑机械有限公司，且产品这场均附有产品质保书。

3）波纹管。根据设计钢绞线束的不同选用不同直径的配套波纹管，波纹管均为柳州欧维姆建筑机械有限公司生产，进场均附有产品合格证。

4）张拉设备。千斤顶、油泵、压力表均经计量检验部门标定后方再投入使用。

5）材料试验。对采购的钢绞线及锚具进行抽样，制作成试件送质量监督部门检验。检验项目包括：钢绞线抗拉试验；锚具硬度试验；锚具对钢绞线的锚固试验。

3、有粘结预应力施工

本文以梁WYKL1⑥～⑨轴段为例介绍有粘结预应力施工：

1）预应力筋布置图，如图1所示。

图2波纹管矢高筋布置图

3）以梁模底板为准，根据图2尺寸焊接矢高筋：①矢高筋与梁箍筋必须焊牢；②梁箍筋下加水泥垫块垫稳，厚度与梁保护层要求一样，确保矢高筋高度误差小于±10mm.

4）波纹管铺装：①波纹管搬运时要轻拿轻放，不得用一根绳索在当中拦腰捆扎吊起，以至造成波纹管变弯折、损坏，现场宜采用人工搬运；②波纹管的连接采用大一号同型波纹管，接头长度为200-300mm，接头两端用密封胶带封裹，防止水泥浆在此渗入管内；③将波纹管穿放在矢高筋上，并用细铁线将其固定在矢高筋上：④各种管线、孔洞、非预应力筋均要避让波纹管（即避让预应力筋束）；⑤在焊接普通钢筋时，要注意保护好波纹管；⑥对铺放好的波纹管要进行认真检查，确保波纹管垂直误差小于±10mm，水平位置对称。

5）有粘结预应力钢绞线下料与穿束：

（1）计算下料长度L，本例梁为两端张拉故：

L=L1+2（L2+L3+L4+100）=66500（mm）

式中，L1为构件孔道长度对于抛物线曲线L1=（1+8H2/3l2）l，本例梁L1=64820mm；L2为锚具厚度，取L2=60mm；L3为穿心式千斤顶，取L3=600mm；L4为夹片式工具锚厚度，取L4=80mm；H为抛物线矢高；l为抛物线水平投影距离。

（2）因为原盘钢绞线局部应力较大，所以在开料时，应先用钢管搭设一构架，将整盘钢绞线外围约束好.再从内圈拉出开料，开料时只能采用砂轮锯切割，且对开好的钢绞线贴上编号，卷好（直径约2.5m）堆放，并用帐篷盖好，避免日晒雨淋。

（3）按照编号将钢绞线线头用胶布包好，以便顺利穿人波纹管内，本工程采用人工穿束。

6）张拉端喇叭口的安装：

（l）喇叭口必须按设计要求焊接好，且与波纹管垂直，搭接口用胶布包封好；

（2）检查喇叭口后面配套螺旋钢筋是否焊好；

（3）将露出在喇叭口外的钢绞线用波纹管套好，连同喇叭口用胶布包好，防止钢绞线日晒雨淋及浇注混凝土时，混凝土从喇叭口流人波纹管内，张拉前把套管取去。

7）灌浆孔、排气孔、泌水孔的施工

灌浆孔、排气孔、泌水孔一般设置在孔道的峰顶处。本工程考虑实际情况，灌浆孔、排气孔、泌水孔采用同一孔，设置在每跨离柱边500-1000mm处，如图2所示，为了保证留孔质量，在外接塑料管内插一根Φ12钢筋露出管外，在胶管孔处用胶布包好，待孔道灌浆时才拔出。

8）浇注混凝土前对已经完成的工序进行认真自检及纠偏后，通知总包单位，由总包单位、监理、设计人员进行隐蔽工程检查，验收合格后方可浇注混凝土，浇注混凝土前要对混凝土施工方进行交底：

（1）浇注混凝土时，尽量使用小型振棒且避免直接触击波纹管，最好以波纹管为界，分上下两次振捣；

（2）不得随意用棍棒撬动波纹管；

（3）在混凝土浇筑完后，派人将钢绞线来回拉动，以保证孔道畅通。

9）张拉

本工程预应力筋张拉采用应力、伸长值双控：

（1）根据设计要求：预应力筋张拉控制应力σcon=0.75xl860=1395N/mm2（式中1860为钢绞线的抗拉强度）；

（2）根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定：实际伸长值与计算伸长值相对允许偏差为±6%；

（3）考虑钢绞线为连续多跨布置及孔道摩阻力和其它因素引起张拉应力损失，故本工程采取超张拉法，张拉顺序0→20%→103%，持续2分钟，即实际张拉控制应力=1395x1.03=1437N/mm2。

（4）计算理论伸长值，用下式计算

式中，ES为钢绞线弹性模量；σi2=σi1×e-（KLT+μθ），σi1为为第i线段起点张拉应力，σ为为第i线段终点张拉应力；K为考虑孔道（每m）局部偏差对摩擦影响的系数K=0.003；μ为预应力筋与孔道壁的摩擦系数μ=0.35；LT为预应力筋的实际长度LT=（L+8H2/3L2）L（L为预应力筋的水平投影长度）；θ为抛物线水平夹角θ=4H/L该梁理论伸长值的计算过程和结果见表1。由于该粱为两端张拉而且梁中钢绞线是对称布置，故表1只算了一半梁的伸长值，因此该梁总的△L=表l之和×2=170.7×2=341.4（mm）。（见表1）

表1钢绞线理论伸长值

（5）检验混凝土强度，待强度达到设计强度C40的75%方可张拉。

（6）张拉注意事项：①张拉时，要在张拉现场设置警示标志及设立防护装置，禁止在张拉端前方站人；②张拉时，操作人员应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。

（7）张拉顺序：张拉前先把梁中钢绞线两端锚具安装好并把同一束钢绞线编号。该梁有2束钢绞线，①③编号为同一束钢绞线的两端张拉编号；②④编号为另一束钢绞线的两端张拉编号。张拉时，首先在梁的一端把2束钢绞线①②分别张拉。张拉时，油泵送油必须缓慢、均匀、平稳，并记录伸长值，然后把千斤顶搬到梁的另一端，按照相对应的③④把拉力补足并记录伸长值。

（8）张拉结果（见表2）。

表2张拉结果

从表中可见该粱张拉应力、伸长值均符合要求。（张拉时混凝土强度=34.9MPa）

10）灌浆

（1）对于张拉结束后的孔道应尽快灌浆，一般在48小时内完成。灌浆时应严格按照试验配比配制水泥浆，本工程采用42.5R普通硅酸盐水泥，配合比为水泥：水：FDN-H-II（缓凝高效减水剂）=1：0.32：0015。

（2）灌浆过程中应连续进行，并派专人观察排气孔，当排气孔冒出浓浆时，即可堵塞该排气孔，孔道灌满后继续加压至0.5-0.8MPa，然后封堵灌浆孔。

11）封端

灌浆前用手提砂轮锯切除张拉后的多余预应力筋（外留30mm），灌浆后用混凝土把端部锚具封闭。

4、结束语

通过对该次施工的全过程监控，使我对预应力混凝土结构技术有了更进一步的认识，预应力钢筋混凝土与钢筋混凝土比较，具有构件截面小、自重轻（如该厂房l8m跨粱采用截面仅为400xl000-1100）、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点；预应力结构可扩大柱网，工艺布置灵活、合理、紧凑，扩大了生产能力；施工工期能保证（如该厂房每层设两道后浇带，后浇带用无粘结预应力筋拉结，使每区间可穿插施工）；预应力施工专业性强，技术含量高，施工过程控制严格，能确保工程质量，本工程已通过验收且交付使用，超长楼面及大跨度预应力粱未见裂缝出现，表明效果良好，应值得推广应用。

参考文献：

[1]陈惠玲，高效预应力结构设计施工实例应用手册，北京：中国建筑工业出版社.1997.

[2]杨宗放.高效预应力混凝土施工手册.2001.

[3]GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范.