預(yù)應(yīng)力空心板施工工藝探討

湯偉軍

摘要：先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板因其使用穩(wěn)固、造價低、施工方便、施工速度快、可大批量工廠化集中預(yù)制而得到廣泛應(yīng)用，文章對其施工工藝進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；施工工藝；空心板

中圖分類號：U448文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0148-02

一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的基本概念

1．有效預(yù)應(yīng)力。有效預(yù)應(yīng)力是力筋張拉后，從錨下控制拉應(yīng)力中扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力后在鋼絞線中實際存在的預(yù)應(yīng)力。有效預(yù)應(yīng)力過大，則會產(chǎn)生如下問題：（1）鋼絞線可能被拉斷；（2）施工階段可能會引起構(gòu)件某些部位受到拉力(受拉區(qū))甚至開裂；（3）使開裂荷載與破壞荷載相近，一旦裂縫，將很快破壞，即可能產(chǎn)生無預(yù)兆的脆性破壞，另外還會增大預(yù)應(yīng)力鋼絞線的松弛損失。

2．預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉到控制應(yīng)力后，由于種種原因，其拉應(yīng)力值將逐漸下降到一定程度，即存在預(yù)應(yīng)力損失。經(jīng)損失后預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)力才會在混凝土中建立相應(yīng)的有效預(yù)應(yīng)力，因此只有正確認(rèn)識和計算預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)應(yīng)力損失值，才能比較準(zhǔn)確地估計混凝土中的預(yù)應(yīng)力水平。

3．預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)有下列主要優(yōu)點：（1）提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，大大推遲了裂縫的出現(xiàn)，在使用荷載作用下，構(gòu)件可不出現(xiàn)裂縫，或使裂縫推遲出現(xiàn)，因而也提高了構(gòu)件的剛度，增加了結(jié)構(gòu)的耐久性；（2）可以節(jié)省材料，減少自重。預(yù)應(yīng)力混凝土由于必須采用高強材料，因而可以減少鋼筋用量和減少構(gòu)件截面尺寸，節(jié)省鋼材和混凝土，降低結(jié)構(gòu)物自重。這對于自重所占比例很大的大跨徑公路橋梁和城市橋梁來說，有著顯著的優(yōu)越性。一般大跨度或重荷載結(jié)構(gòu)，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟(jì)合理的；（3）可以減小梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混凝土梁的曲線鋼筋，可使梁中支座附近的豎向剪力減小，又由于混凝土截面上預(yù)壓應(yīng)力的存在，使荷載作用下的主拉應(yīng)力也相應(yīng)減小，有利于減薄梁的腹板厚度；（4）結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠。施加預(yù)應(yīng)力時，鋼筋與混凝土都經(jīng)受了一次強度檢驗。如果構(gòu)件在鋼筋張拉時表現(xiàn)質(zhì)量良好，那么，在使用時也可以認(rèn)為是安全可靠的。

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)也存在著一些缺點：（1）工藝較復(fù)雜；（2）需要專門設(shè)備；（3）預(yù)應(yīng)力反拱不易控制；（4）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費用較大。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力的方法

1．先張法。先張法即先張拉鋼筋，后澆筑構(gòu)件混凝土的方法。先在臺座上，按設(shè)計規(guī)定的拉力張拉鋼筋，并用錨具臨時固定，再澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土達(dá)到一定強度后，放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，讓鋼筋的回縮力，通過鋼筋與混凝土間的粘結(jié)作用，傳遞給混凝土，使混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。通常通過張拉千斤頂張拉鋼絞線給混凝土施加預(yù)應(yīng)力，其基本工序為：（1）預(yù)制臺座上用張拉千斤頂張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線至控制應(yīng)力，并靠自錨體系固定；（2）支模并澆灌混凝土；（3）養(yǎng)護(hù)混凝土(蒸氣養(yǎng)護(hù))至其達(dá)設(shè)計強度的80%時，放張預(yù)應(yīng)力鋼絞線。先張法中，當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉完畢固定在臺座上時，有預(yù)應(yīng)力松弛損失；而實際上，切斷鋼絞線后，預(yù)應(yīng)力鋼絞線與混凝土間靠粘結(jié)傳力，在構(gòu)件兩端之間，預(yù)應(yīng)力鋼絞線長度也基本保持不變，因此還要發(fā)生部分應(yīng)力松弛損失。先張法所用的預(yù)應(yīng)力鋼筋，一般可用高強鋼絲、直徑較小的鋼絞線和小直徑的冷拉鋼筋等，以獲得較好的自錨性能。用先張法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，除千斤頂?shù)仍O(shè)備外，一般都需要有用來張拉和臨時固定鋼筋的臺座。臺座因要承受預(yù)應(yīng)力鋼筋的巨大回縮力，設(shè)計時應(yīng)保證它具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，因此初期投資費用較多。但先張法施工工序簡單，鋼筋靠粘結(jié)力自錨，不必耗費特制的錨具，臨時固定所使用的錨具，都可以重復(fù)使用，一般稱為工具式錨具或夾具。因此，在大批量生產(chǎn)時先張法構(gòu)件比較經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量也比較穩(wěn)定。

2．后張法。后張法是澆筑構(gòu)件混凝土并養(yǎng)護(hù)后，再在構(gòu)件上張拉鋼筋的方法。先澆筑構(gòu)件混凝土，并在混凝土構(gòu)件中預(yù)留孔道，待混凝土達(dá)到一定強度后，將鋼筋穿入預(yù)留孔內(nèi)，以混凝土構(gòu)件本身作為支承件，張拉鋼筋，使混凝土構(gòu)件也同時被壓縮。待張拉到設(shè)計拉力后，用特制的錨具將鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其預(yù)壓應(yīng)力。最后，在預(yù)留孔內(nèi)壓注水泥漿，以保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不致銹蝕，并使它與混凝土粘結(jié)成為整體。由上可知，施工工藝不同，建立預(yù)應(yīng)力的方法也不同：后張法構(gòu)件是靠錨具來傳遞和保持預(yù)加應(yīng)力的，先張法則是靠粘結(jié)力來傳遞、并保持預(yù)加應(yīng)力的。

三、預(yù)應(yīng)力施工張拉工藝

1．做好施工中的預(yù)施應(yīng)力的控制。預(yù)應(yīng)力張拉時，由技術(shù)人員對張拉油表進(jìn)行控制，以便減小預(yù)施應(yīng)力的操作誤差。同時，把張拉千斤頂改用穿心頂楔式千斤頂，減小由于人為裝夾片，使夾片安放不均，而使鋼絞線回縮不一致的預(yù)應(yīng)力損失。

2．控制鋼絞線張拉時間。每槽梁混凝土灌注前，才能張拉鋼絞線，如提前幾天張拉鋼絞線，會使鋼絞線應(yīng)力松弛損失過大。

3．張拉前的準(zhǔn)備。（1）建立健全張拉作業(yè)組，技術(shù)培訓(xùn)考試合格后，持證上崗；（2）張拉設(shè)備的檢驗標(biāo)定；（3）張拉千斤頂?shù)膹埨?yīng)大于所施預(yù)應(yīng)力最大值的1.2～1.5倍，使用前先做摩阻系數(shù)的測定，在壓力機或壓力盒上進(jìn)行，經(jīng)傳感器和數(shù)字顯示儀測出摩阻系數(shù)f值，試驗次數(shù)不低于5次，當(dāng)f值大于1.05時此千斤頂不能使用；（4）油壓表精度等級不得底于1.0級，表面最大讀數(shù)為最大張拉力的1.5～2.0倍，使用前要到國家計量部門進(jìn)行精度檢驗標(biāo)定；（5）在檢驗標(biāo)定中，要求將千斤頂、油壓表、油壓泵、配組送有資格的計量單位進(jìn)驗定，并要明顯編號；（6）檢驗周期：新購設(shè)備必須做檢驗標(biāo)定，當(dāng)千斤頂和油壓表使用200頻次時，或千斤頂受瞬時猛烈沖擊(如在斷絲突然卸荷)以及千斤頂、油壓表修復(fù)后，要重新檢驗標(biāo)定，方可使用；（7）錨具使用前送有資格的計量單位進(jìn)行硬度與錨固力值測試，洛氏硬度值在59～62之間。

4．預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。（1）預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)張拉原則。使硅梁體的兩端面均勻均布受力。嚴(yán)格按設(shè)計圖給定的順序進(jìn)行張拉；予施應(yīng)力張拉，油泵不可給油過猛，采用分級加載以5MPa/次為一進(jìn)級的逐級加載張拉方法；兩端對稱同時張拉，同步同級進(jìn)行；（2）張拉作業(yè)。1）張拉端要設(shè)置面積不少于3m2的作業(yè)工作平臺，四周設(shè)好安全防護(hù)欄；2）裝夾片時，除保證其清潔度外，還要做到一組夾片的后端應(yīng)在同一平面內(nèi)，且開口一致，并用鋼管搗密實，避免出現(xiàn)錯臺而影響千斤頂限位板正常工作；3）安裝錨具時，一定要保證錨具組合件的清潔，錨具表面用棉布擦干凈，工作錨安裝時應(yīng)保證其端面與千斤頂張拉端錨墊板口平面密貼。之間不允許夾雜任何雜質(zhì)，特別不允許有任何油漬；4）工作錨夾片應(yīng)用蠟紙封好，不可污染；5）裝錨結(jié)束后，重新檢查油泵與千斤頂?shù)穆?lián)結(jié)油管接頭，查看有無漏油等現(xiàn)象；6）觀察有無脫錨現(xiàn)象，以及千斤頂軸線與張拉方向是否與鋼鉸線軸心成一致；7）張拉作業(yè)采用兩端同時對稱張拉，以5MPa/次進(jìn)行逐級加載；8）張拉完畢后，采用伸長值與張拉應(yīng)力進(jìn)行雙向控制檢查，以應(yīng)力控制為主，實際伸長值與理論伸長值進(jìn)行比較校核。當(dāng)實際伸長值與理論值誤差在6%以內(nèi)時，認(rèn)定為滿足設(shè)計及施工規(guī)范要求。否則應(yīng)查明原因重新進(jìn)行張拉；9）在預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)完后，應(yīng)檢查預(yù)應(yīng)鋼絞線斷絲、滑絲等情況。

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