某工程大跨度復(fù)雜預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要:本項(xiàng)目為體育館工程，為滿足建筑對(duì)大空間的需求，結(jié)構(gòu)上采用了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁技術(shù)，其特點(diǎn)是:1.跨度大:單跨最長(zhǎng)41m;2.截面大:預(yù)應(yīng)力梁截面1200×2000;3.單層支設(shè)高度大:模板支設(shè)高度為15.6m;4.節(jié)點(diǎn)復(fù)雜:混凝土梁柱和上部鋼結(jié)構(gòu)柱交匯，內(nèi)部鋼筋布置密集，核心區(qū)應(yīng)力情況復(fù)雜。本工程的大跨度混凝土梁施工存在很多技術(shù)難點(diǎn)，本文將重點(diǎn)介紹大跨度預(yù)應(yīng)力梁的節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、真空灌漿等關(guān)鍵技術(shù)，供今后同類工程問(wèn)題參考。

關(guān)鍵詞:大跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁深化設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力張拉真空灌漿

1、預(yù)應(yīng)力梁的深化設(shè)計(jì)

為了使樓板獲得較好的振動(dòng)舒適度，結(jié)構(gòu)上采用了大跨度混凝土梁，由于內(nèi)部預(yù)應(yīng)力孔道和上部鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的存在使得梁柱節(jié)點(diǎn)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，柱子主要的受力鋼筋密集，導(dǎo)致波紋管無(wú)法從中間通過(guò)，因此，通過(guò)論證，先后提出了兩套設(shè)計(jì)方案。這兩套方案一加一減，各有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1.1 方案1

方案1的實(shí)質(zhì)是一種加筋方案，梁中非預(yù)應(yīng)力鋼筋部分保持原有狀態(tài)，在梁柱交匯的位置通過(guò)加腋使預(yù)應(yīng)力筋及波紋管從柱子旁邊繞過(guò)，從而避開(kāi)了過(guò)密的柱子主筋。

這種方案的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)加腋簡(jiǎn)化了結(jié)點(diǎn)構(gòu)造，對(duì)原始設(shè)計(jì)變更較少，縮短了深化設(shè)計(jì)時(shí)間，梁端截面面積的加大提高了梁端負(fù)彎矩的抵抗能力，增強(qiáng)了梁端的抗剪能力。同時(shí)結(jié)點(diǎn)構(gòu)造的簡(jiǎn)化也使施工難度降低，施工進(jìn)度加快。因此應(yīng)用此種方案使得設(shè)計(jì)上預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù)沒(méi)有改變，提高了構(gòu)件的剛度儲(chǔ)備。

該方案的劣勢(shì)則在于加腋導(dǎo)致了鋼筋混凝土的使用量加大，模板的施工量加大的同時(shí)，而梁端部不規(guī)則的構(gòu)造也對(duì)模板的質(zhì)量控制提出更高要求;加腋后鋼絞線在結(jié)點(diǎn)處雙向彎曲，行走路線變長(zhǎng)增加了張拉過(guò)程中鋼絞線和波紋管的摩擦損失，降低了構(gòu)件預(yù)應(yīng)力終值;由于梁底沒(méi)有吊頂處理，梁端視覺(jué)效果十分臃腫，不符合體育建筑精干的設(shè)計(jì)理念，且燈光在加腋位置無(wú)法合理布置無(wú)法滿足體育建筑對(duì)照明效果的特殊要求，這也是此方案的一個(gè)主要問(wèn)題。

1.2方案2

方案2的實(shí)質(zhì)是采用減筋的方式，“第一個(gè)減”是將原有的八個(gè)預(yù)應(yīng)力孔道改為六個(gè)，采用品牌配套的預(yù)應(yīng)力錨具、錨頭、張拉設(shè)備、波紋管、灌漿料等高品質(zhì)材料;“第二個(gè)減”是切斷部分柱子主筋，并設(shè)置加強(qiáng)筋，降低鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的埋置深度。

這種方案的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)品牌產(chǎn)品的使用提高了施工控制水平，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化施工，從管理角度保證構(gòu)件的張拉質(zhì)量;斷筋后的結(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)化，便于施工;預(yù)應(yīng)力孔道數(shù)量的減少也使梁截面的削弱降低，張拉工作量減少;鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的埋置深度降低使上部鋼結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)獲得更加可靠的傳力路徑，提高了斷筋后局部削弱的“木桶短板”;相比方案1，方案2節(jié)省了施工用料降低了施工復(fù)雜程度，獲得了更加優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)性;構(gòu)件端部的簡(jiǎn)化也滿足了體育建筑的燈管布置要求。

然而方案2也有其一定的劣勢(shì)，斷筋后柱子強(qiáng)度降低，安全儲(chǔ)備減少;六孔相對(duì)八孔的施工質(zhì)量控制需要更加嚴(yán)格;減筋后深化設(shè)計(jì)量提高，對(duì)設(shè)計(jì)水平提出更高要求。

方案比較:基于上述論述，方案2以更好的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性獲得了認(rèn)可。

1.3預(yù)應(yīng)力真空輔助灌漿

此技術(shù)在本項(xiàng)目應(yīng)用上的創(chuàng)新點(diǎn)在于將原有的金屬波紋管改進(jìn)成為塑料波紋管，孔道系統(tǒng)密閉性的提高使真空效果加強(qiáng)，孔道真空度達(dá)到82%。

相比金屬材料波紋管，塑料波紋管的優(yōu)勢(shì)如下:

(1)塑料波紋管絕緣，有效防止鋼絞線通電強(qiáng)度降低。

(2)塑料波紋管的單根長(zhǎng)度較長(zhǎng)，應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)，可以減少管之間接頭數(shù)量，塑料制品加工簡(jiǎn)易，接頭技術(shù)成熟。

(3)其本身具有更高的耐腐蝕性，而且塑料波紋管的造價(jià)相對(duì)較低。

(4)材質(zhì)柔軟，便于運(yùn)輸，更加利于管道位置的確定;變形協(xié)調(diào)性高，預(yù)應(yīng)力傳遞路徑可靠均勻減少應(yīng)力集中。

真空輔助壓漿技術(shù)的優(yōu)越性如下:

(1)孔道中殘留的水珠在接近真空的情況下被汽化，隨同空氣一起被抽出，增強(qiáng)了漿體的密實(shí)度。消除混在漿體中的氣泡，這樣就避免了有害水積聚在預(yù)應(yīng)力筋附近的可能性，防止預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕。

(2)漿體中的微末漿及稀漿在真空負(fù)壓下率先流入負(fù)壓容器，待稠漿流出后，孔道中漿體的稠度即能保持一致，使?jié){體密實(shí)度和強(qiáng)度得到保證。

(3)孔道在真空狀態(tài)下，減小了由于孔道高低彎曲而使?jié){體形成的壓力差，便于漿體充盈整個(gè)孔道。

2、真空輔助壓漿施工工藝

2.1 配置好水泥漿，準(zhǔn)備壓漿。

2.2 打開(kāi)1，2 號(hào)閥門(mén)，關(guān)閉3，4 號(hào)閥門(mén)，保證觀察孔處于關(guān)閉密封狀態(tài)，開(kāi)啟真空泵。

2.3 待真空泵顯示氣壓達(dá)到-0.06MPa時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)4，開(kāi)啟壓漿泵，此時(shí)真空泵和壓漿泵同時(shí)工作，緩慢壓漿。

2.4 待吸漿端有水泥漿流入儲(chǔ)漿桶時(shí)，關(guān)閉真空泵;打開(kāi)3 號(hào)閥門(mén)，關(guān)閉2 號(hào)閥門(mén)，讓水泥漿流入廢漿容器。

2.5 待流入廢漿容器的水泥漿變得很濃時(shí)，關(guān)閉1 號(hào)閥門(mén);此時(shí)，壓漿泵需繼續(xù)工作一段時(shí)間。

2.6 壓漿泵保持0.4MPa壓力工作一段時(shí)間后，關(guān)閉4 號(hào)閥門(mén)，關(guān)閉壓漿機(jī)，壓漿完畢。

注意事項(xiàng):壓漿完畢后，系統(tǒng)的1，4 號(hào)閥門(mén)要保持關(guān)閉狀態(tài)，以保證孔道內(nèi)壓力的存在;其余設(shè)備可以拆除。直至4-5h 后，水泥漿已經(jīng)初凝，方可拆除1，4 號(hào)閥門(mén)。

3、總結(jié)

整體預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系跨度大、截面高度高、孔道數(shù)量少，難點(diǎn)突出;品牌錨鎖錨具張拉儀器的使用、真空灌漿技術(shù)的應(yīng)用，方法創(chuàng)新。全部完工后建設(shè)單位協(xié)同國(guó)內(nèi)知名檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測(cè)試和評(píng)估和結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力測(cè)試和評(píng)估，經(jīng)過(guò)測(cè)試結(jié)果分析，以及專家評(píng)估意見(jiàn)，結(jié)構(gòu)適用性和可靠性良好，達(dá)到了較好的施工效果，為今后大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。