后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高層建筑框架梁施工中的應(yīng)用

摘 要:本文結(jié)合工程實例，介紹了采用扁形波紋管的預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)要點難點，并對其預(yù)應(yīng)力筋張拉力和張拉伸長值驗算及雙控施工進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對施工質(zhì)量和效果進(jìn)行了評價。

關(guān)鍵詞:高層建筑;框架梁;有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力;張拉;扁形錨具

中圖分類號:TU757.1+4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1008-0422(2009)07-0171-02

1項目概況

湖南湘潭某建筑工程為20層高層建筑，建筑面積35431m²，其中2~20層部分框架梁采用了后張預(yù)應(yīng)力

有粘結(jié)體系。本工程采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線φ15.24作為預(yù)應(yīng)力筋，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為f_ptk=1860MPa。預(yù)應(yīng)力筋孔道采用預(yù)埋扁波紋管，張拉端與固定端錨具采用YH系列扁形夾片式錨具和擠壓錨。預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度等級為≥C40，混凝土強(qiáng)度達(dá)100%設(shè)計要求后進(jìn)行張拉，張拉控制應(yīng)力σ_concon=0.7f_ptk。預(yù)應(yīng)力筋張拉后對于有粘結(jié)梁應(yīng)及時灌漿并封裹錨具。所有預(yù)應(yīng)力梁下支撐必須待預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束后方可拆除。

2預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)難點分析

2.1本工程預(yù)應(yīng)力大梁采用扁形錨具及波紋管，張拉伸長值的計算參數(shù)與常規(guī)有所不同。由于使用扁形錨具，鋼絞線在扁形波紋管中與在圓形錨具、圓形波紋管中摩阻力不同，需要通過實驗預(yù)先測定，并在施工過程中考慮張拉伸長值的離散性，要在確保張拉控制力的條件下，確保張拉伸長值偏差不超出理論計算值的4 - 6%內(nèi)，質(zhì)量控制難度大。

2.2對于采用扁形錨具，張拉方式、張拉千斤頂有所不同。

2.3從9層到22層，每層有1根6連跨帶懸臂的折線預(yù)應(yīng)力梁和1根2跨的折線預(yù)應(yīng)力梁，預(yù)埋波紋管和穿鋼絞線是施工中的難點，張拉時管道的摩阻也會有所不同。

2.4本工程質(zhì)量目標(biāo)較高，對混凝土的成型后觀感質(zhì)量要求高，要求錨具不得外露。為保證張拉封錨后，錨具不外露，也為波紋管埋設(shè)方便，對節(jié)點進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(見圖1)。

3后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

3.1工藝流程

鋪粱底?！壴悍穷A(yù)應(yīng)力筋→劃預(yù)應(yīng)力筋曲線坐標(biāo)→焊預(yù)應(yīng)力筋曲線支架→排放波紋管預(yù)應(yīng)力筋→安裝埋件→隱蔽工程驗收→支粱側(cè)?！鷿仓炷痢炷琉B(yǎng)護(hù)→拆梁側(cè)?！A(yù)應(yīng)力筋張拉→外露切割→灌漿→端部封裹→落架及拆除模板。

預(yù)應(yīng)力施工是本工程施工中的特殊過程，鋪束、張拉、灌漿是預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵過程。

3.2支撐與模板

支撐與模板應(yīng)考慮能承受結(jié)構(gòu)自重和施工荷載，要求支撐有足夠的承載能力，穩(wěn)定性好。

底模起拱按設(shè)計要求，一般取梁跨度的1%~1.5% ，支撐的拆除應(yīng)從跨中向兩邊對稱進(jìn)行。

預(yù)應(yīng)力筋的張拉須在梁的側(cè)模拆除后進(jìn)行，以免側(cè)模阻礙梁中預(yù)應(yīng)力的建立，因此要考慮粱側(cè)模在底模不拆除的前提下拆除方便。

3.3鋼筋綁扎

原則上非預(yù)應(yīng)力筋制作及綁扎時應(yīng)避讓波紋管及端部錨墊板的位置。在允許范圍內(nèi)(不影響結(jié)構(gòu)和設(shè)計意圖)非預(yù)應(yīng)力筋作相應(yīng)節(jié)點調(diào)整布置方案。

梁中腰筋的拉結(jié)筋先不要放入，避免阻礙波紋管的準(zhǔn)確走向，待波紋管鋪設(shè)完后再放入進(jìn)行綁扎。

在波紋管走向范圍內(nèi)柱中的箍筋先套入，但不要綁扎，以免妨礙波紋管的穿入及定位。

柱中主筋應(yīng)讓出波紋管穿入的間距( 張拉端處柱的主筋應(yīng)留出錨墊板間距) ，波紋管處柱主筋向左或向右移位。

為保證錨具內(nèi)陷，張拉端處梁中主筋的錨固彎鉤應(yīng)在錨墊板后提前彎下(距梁端或柱外側(cè)160 mm)。

梁非預(yù)應(yīng)力筋綁扎完畢后應(yīng)立即墊好保護(hù)層墊塊，并不要封粱側(cè)模，此時可開始預(yù)應(yīng)力筋施工。

3.4 鋪管穿筋前的準(zhǔn)備

3.4.1技術(shù)交底

施工前應(yīng)依據(jù)設(shè)計參數(shù)對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行標(biāo)高放樣(KL₂梁見圖2，其它梁類同)，同時對所有參與工作人員進(jìn)行較為詳細(xì)的技術(shù)交底。

3.4.2準(zhǔn)備支架

支架采用10 mm(間距1000mm左右)的鋼筋制作固定在箍筋上。

3.4.3預(yù)應(yīng)力筋制作

預(yù)應(yīng)力筋下料長度由軸跨及曲線形狀、柱尺寸、張拉長度來確定，下料應(yīng)用砂輪機(jī)切割。

鋼絞線固定端錨具一般采用擠壓錨，擠壓錨應(yīng)有出廠合格證。進(jìn)場的錨具應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行常規(guī)性檢查，合格后才可用入工程。

3.5波紋管鋪放

鋪放前應(yīng)對波紋管進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)砂眼或脫扣應(yīng)用膠帶纏或截斷。梁非預(yù)應(yīng)力筋綁扎成型后從一端或兩端將波紋管穿入梁內(nèi)，兩根管間加大一號的接頭管，并用膠帶封裹(見圖3)。對于折線形預(yù)應(yīng)力梁，鋪管時，為適應(yīng)4眼扁錨單根張拉鋼絞線的工藝要求，每根管事先穿入4根通長連續(xù)的8鋼絲，作為穿鋼絞線時的牽引線，以克服折線形預(yù)應(yīng)力粱穿鋼絞線施工中的難題，在固定端設(shè)一灌漿(泌水)孔。

3.6埋件安裝及錨具排列

錨墊板與螺旋筋緊貼，并與非預(yù)應(yīng)力鋼筋固定，將波紋管理順并與支架筋用鐵絲固定。錨具排列除了考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計中預(yù)應(yīng)力筋的合理布置外。還必須滿足施工中千斤頂?shù)淖钚」ぷ骺臻g。

3.7穿束

在鋪管的同時穿鋼絞線，采用特制的“子彈頭”將鋼絞線逐根穿入。鋪管穿束完成后，應(yīng)由專人檢查波紋管的位置、破損情況及鋼絞線外露長度等。若鋼絞線外露長度不滿足千斤頂工作長度的要求，尚應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。鋼絞線外露部分應(yīng)包裹，防止污染或銹蝕。

當(dāng)波紋管及預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完畢并自檢后，應(yīng)向監(jiān)理報驗，符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求，辦理隱蔽工程手續(xù)，從而進(jìn)行下道工序。

3.8預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑

澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)避免振搗棒直接撞擊波紋管和鋼絞線，以免振壞波紋管，造成漏漿，萬一波紋管內(nèi)漏漿會造成以后對預(yù)應(yīng)力筋張拉及灌漿不利的影響?；炷帘仨氄駬v密實，特別是鋼筋密集區(qū)、張拉端尤應(yīng)注意?；炷翝矒v結(jié)束后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保持充分濕潤，防止水份過早蒸發(fā)而表面產(chǎn)生裂縫。在澆筑中除留置竣工資料中需要的標(biāo)養(yǎng)試塊外，尚要留置施工試塊，并與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)，以確定張拉時間之用。

3.9預(yù)應(yīng)力筋張拉施工

預(yù)應(yīng)力筋張拉是通過張拉機(jī)械將力作用于預(yù)應(yīng)力筋上，然后通過預(yù)應(yīng)力筋最終作用于混凝土上，從而在結(jié)構(gòu)中建立起預(yù)應(yīng)力。因此，預(yù)應(yīng)力筋張拉是整個預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵，它將最終決定梁中預(yù)應(yīng)力值的大小，施工時務(wù)必精心施工。確保工程質(zhì)量。

3.9.1張拉機(jī)具的配備

張拉千斤頂采用前卡式千斤頂單根張拉。油泵和千斤頂在張拉前必須進(jìn)行配套檢驗，得出千斤頂出力和油壓表讀數(shù)之間的關(guān)系式，根據(jù)檢定結(jié)果和工程實際情況，計算出相應(yīng)張拉力下油壓表讀數(shù)值，壓力表的精度不宜低于1.5級，張拉機(jī)具運(yùn)行應(yīng)正常。

3.9.2預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制

張拉控制應(yīng)力σ_concon=0.71f_ptk=1302MPa。張拉程序:0→0.2σ_concon (初讀數(shù))→1.0σ_concon(最后讀數(shù))→持荷3min錨固。

預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控法，即應(yīng)力控制(油壓表讀數(shù))，同時校核預(yù)應(yīng)力筋實際伸長值。實測伸長值與計算值相比，應(yīng)在+6%～-6%范圍內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施后方可進(jìn)行。另要考慮千斤頂缸體內(nèi)鋼絞線有一定伸長。預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長值按下式計算:

△L_T =σ_concon×[1+e-(kL_T+μθ)]×L_T/(2×Es)

式中: L T ——孔道長度=σ_con( 1 + 8H₂/ 3L₂)L+直線孔道長度;

θ——夾角=8H/L;

k——每米孔道局部偏差對摩擦影響的系數(shù)，一般有粘結(jié)粱 =0.0025

μ——預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦因數(shù)，取0.25;

E_s——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，一般有粘結(jié)粱為1.95×105N/ mm²。

由于本工程大梁采用扁錨扁管預(yù)應(yīng)力，經(jīng)過試驗測定，并經(jīng)過業(yè)主及監(jiān)理校核，已完3層預(yù)應(yīng)力大梁鋼絞線伸長值的離散性，k取0.0015，E_s取2.04×105 N/mm²。

3.9.3操作要點

(1)安裝張拉錨具前必須把梁端埋件清理干凈。

(2)安裝張拉設(shè)備時，千斤頂張拉力的作用線與預(yù)應(yīng)力筋末端的切線重合。

(3)張拉時要嚴(yán)格控制進(jìn)油速度，回油應(yīng)平穩(wěn)。

3.10孔道灌漿及錨具封裹

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后孔道應(yīng)盡快灌漿，并對多余預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行切割，對錨具進(jìn)行封裹處理。

3.10.1孔道灌漿注意事項

(1)灌漿工作的準(zhǔn)備:水灰比的確定，清理灌漿孔及其泌水孔，保證水電供應(yīng)至灌漿現(xiàn)場，水泥漿就近攪拌供應(yīng)，灌漿途中絕對不可斷水?dāng)嚯姟?/p>

(2)預(yù)應(yīng)力鋼材張拉完成后應(yīng)停12h，以觀察鋼絞線錨固情況，然后再進(jìn)行孔道灌漿。

(3)每個孔道灌漿應(yīng)一次完成，緩慢均勻進(jìn)行，中途不能停頓。

(4)制漿采用32.5級及以上普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4。

(5)壓漿用UB3型灰漿泵進(jìn)行，壓力為0.4～0.6MPa。

(6)壓漿要求密實。

(7)若出現(xiàn)孔道堵塞無法灌入的孔道，應(yīng)從另一端或者中部通氣孔壓漿。若一次性不能灌好孔道，可采用人工補(bǔ)漿。

3.10.2封錨

灌漿前應(yīng)將多余外露鋼絞線用機(jī)械法(砂輪機(jī))或氧氣乙炔切割，切割處離夾片距離應(yīng)大于30mm，對張拉端用C40混凝土封裹。

4工程施工質(zhì)量控制要點與效果評價

4.1 施工質(zhì)量控制要點

1)波紋管允許偏差:控制點豎向允許偏差±10mm，水平允許偏差±20 mm，保護(hù)層厚度最小值40mm。

2)曲線各坐標(biāo)位置是否與設(shè)計相符合，曲線是否流暢，張拉端鐵件焊接是否牢固妥當(dāng)，喇叭管是否與鋼絞線垂直，驗收后逐項做好驗收記錄，供質(zhì)檢部門參考。

3)預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控法，即應(yīng)力控制(油壓表讀數(shù))，同時校核預(yù)應(yīng)力筋實際伸長值。實測伸長值與計算值相比，應(yīng)在+ 6%~-6%范圍內(nèi)。

4)夾片回縮應(yīng)符合≤6mm。

4.2施工效果

4.2.1壓力監(jiān)測

張拉前在框架梁預(yù)應(yīng)力筋束上布設(shè)8支GMS-1500鋼弦式巖土測力計，監(jiān)測結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力筋張拉貓固后初期應(yīng)力損失較大，以后逐漸減少并趨于穩(wěn)定，符合應(yīng)力損失規(guī)律，監(jiān)測獲得的預(yù)應(yīng)力損失較小，與理論計算值相差僅3.5%，符合設(shè)計技術(shù)要求。

4.2.2框架梁的起拱情況

張拉前在梁上布設(shè)測點，在預(yù)應(yīng)力筋張拉和灌漿完成后，用百分表測量撓度反拱值，其結(jié)果符合設(shè)計要求，框架梁頂面末發(fā)生開裂現(xiàn)象，孔道漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后拆除梁支撐排架。

5結(jié)語

綜上所述，在施工時，預(yù)應(yīng)力筋的布置和定位直接影響到其受力情況，在混凝土澆注前進(jìn)行一次全面的檢查，將波紋管調(diào)整到位后才進(jìn)行下一工序?；炷翝沧⑦^程中不準(zhǔn)下料口對準(zhǔn)波紋管下料，波紋管位置要鋪設(shè)走道板，防止波紋管被踩壓走位。本工程在施工過程中，將預(yù)應(yīng)力筋平面布置圖輸入計算機(jī)，并將預(yù)應(yīng)力筋的有關(guān)信息(編號、張拉條件、張拉時間、張拉結(jié)果等)及時輸入計算機(jī)，取得了直觀的視覺效果，為合理安排工序提供了直觀可靠的依據(jù)。利用計算機(jī)對張拉結(jié)果進(jìn)行計算分析，簡便函易行，不易出錯，大大的提高了工作效率。

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