預(yù)應(yīng)力技術(shù)在中國(guó)現(xiàn)代五項(xiàng)賽事中心工程中的應(yīng)用

陳貴林，曾濟(jì)鑫，薛 慶

(四川華西集團(tuán)有限公司，四川 成都 610081)

1 結(jié)構(gòu)概況

中國(guó)現(xiàn)代五項(xiàng)賽事中心游泳擊劍館5.65 m層采用了預(yù)應(yīng)力梁的結(jié)構(gòu)形式，在該層(1－8軸)～(1－11)軸/(1－D)軸～(1－L)軸之間的900 mm×2000 mm框架梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力束采用4×12s15.24配置，鋼絞線為1×7－1860－15.2低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)留孔道內(nèi)徑采用90的金屬波紋管成孔。預(yù)應(yīng)力梁采用兩端張拉，張拉控制應(yīng)力為0.75fptk，張拉時(shí)可適當(dāng)超張拉，但最大不應(yīng)超過(guò)3%。預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45。

2 材料及錨具要求

2.1 鋼絞線

(1)鋼絞線為預(yù)應(yīng)力工程的主要材料，對(duì)所用的鋼絞線應(yīng)嚴(yán)格檢查、妥善存放。其技術(shù)條件、質(zhì)量證明、包裝方法及標(biāo)志內(nèi)容等，應(yīng)分別符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224—2003)的規(guī)定。

(2)預(yù)應(yīng)力梁鋼材應(yīng)分批驗(yàn)收。驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)其質(zhì)量證明書(shū)、包裝方法及標(biāo)志內(nèi)容是否齊全、正確;鋼材表面質(zhì)量及規(guī)格是否符合要求，有無(wú)銹蝕或影響與混凝土粘結(jié)的油污。

(3)對(duì)每批鋼絞線按同一品牌、同一規(guī)格、同一批號(hào)進(jìn)行分批，每批重量不大于60 t。從每批鋼絞線中任取3盤(pán)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，其力學(xué)性能應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224－2003)中對(duì)該類(lèi)鋼絞線的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。

2.2 錨具

錨具是預(yù)應(yīng)力工程中承受預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到混凝土上所用的永久性錨固裝置。本工程錨具按設(shè)計(jì)要求選用YJM15－12夾片式群錨及相應(yīng)配套件。對(duì)每批進(jìn)場(chǎng)的錨具均應(yīng)進(jìn)行抽樣檢查:

(1)外觀檢查:從每批中各種不同類(lèi)型的錨具抽取10%，且不少于10套進(jìn)行外觀尺寸的檢查。

(2)硬度檢查:從每批中各種不同類(lèi)型的錨具抽取5%，且不少于5套做硬度試驗(yàn)。

(3)靜載錨固性能試驗(yàn):經(jīng)過(guò)上述兩項(xiàng)檢驗(yàn)合格后，從同批中抽取錨具組成3個(gè)預(yù)應(yīng)力筋錨具組裝件，進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下列要求:

①錨具效率系數(shù)不小于0.95。②實(shí)測(cè)極限拉應(yīng)力時(shí)預(yù)應(yīng)力筋總應(yīng)變不小于2%。③當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋、錨具組裝達(dá)到實(shí)測(cè)極限拉應(yīng)力時(shí)，除錨具設(shè)計(jì)允許的現(xiàn)象外，全部零件均不應(yīng)出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的裂縫或破壞。④應(yīng)滿(mǎn)足分級(jí)張拉等張拉工藝的要求，并具有放松預(yù)應(yīng)力筋的性能。⑤錨固過(guò)程中預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮值應(yīng)符合要求。

2.3 金屬波紋管

波紋管是用來(lái)預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道的，因此波紋管應(yīng)內(nèi)、外清潔，無(wú)油污，無(wú)孔洞和不規(guī)則褶皺，咬口無(wú)松動(dòng)，無(wú)開(kāi)裂，無(wú)脫扣，在一定的外荷載作用下，有抵抗變形的能力，在澆筑混凝土過(guò)程中水泥漿不能滲入管內(nèi)。波紋管的外觀尺寸偏差應(yīng)滿(mǎn)足要求，并注意保管。

3 施工工藝

3.1 鋼絞線下料

(1)鋼絞線立放、固定、將線頭平拉出盤(pán)，采用砂輪切割機(jī)切割，并逐一編號(hào)以保證預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)及長(zhǎng)度與圖紙相符;

(2)鋼絞線的下料總長(zhǎng)度應(yīng)為根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑念A(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度加上張拉操作的長(zhǎng)度。

(3)鋼絞線應(yīng)順直無(wú)死彎，切口應(yīng)無(wú)松散，表面無(wú)油污、無(wú)銹蝕。

(4)鋼絞線拆盤(pán)時(shí)應(yīng)注意安全、防止線頭彈出。

3.2 安裝波紋管、端頭墊板及螺旋筋

安裝波紋管及端頭墊板的梁下及梁端處應(yīng)搭設(shè)安全可靠的操作架，波紋管?chē)?yán)格按設(shè)計(jì)位置固定在托架筋上。托架筋采用10鋼筋，每米須設(shè)一個(gè)托架筋。埋設(shè)波紋管時(shí)，波紋管就位后應(yīng)正確安置端頭墊板和螺旋筋，端頭墊板應(yīng)與波紋管垂直，矢高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。螺旋筋安裝時(shí)應(yīng)套在錨墊板上并焊牢。從整體上看，波紋管應(yīng)平滑、順直。端頭墊板應(yīng)垂直于波紋管。待以上各項(xiàng)完成后將墊板與波紋管的空隙和灌漿孔封閉，避免漏漿(圖1)。

圖1 埋設(shè)安裝示意

3.3 灌漿孔的制作

灌漿孔應(yīng)選在反彎曲點(diǎn)位置，具體到本工程應(yīng)該選在波紋管的最高點(diǎn)，在最高點(diǎn)位置先焊接固定好出漿用的金屬管，然后封閉嚴(yán)實(shí)波紋管與金屬管的縫隙(圖2)。

圖2 灌漿孔留設(shè)示意

3.4 穿束

對(duì)所有預(yù)應(yīng)力束，待波紋管成型固定后，采用人工送入的方式穿束。

3.5 張拉施工準(zhǔn)備

3.5.1 張拉設(shè)備的選定及標(biāo)定

根據(jù)所用預(yù)應(yīng)力筋的種類(lèi)及其張拉錨固工藝情況，選用張拉設(shè)備。本工程采用的張拉設(shè)備為YCW型250 t千斤頂，油泵為ZB4—500型高壓油泵。張拉前對(duì)千斤頂、油泵作張拉力與油表讀數(shù)的校正。張拉設(shè)備應(yīng)配套標(biāo)定，以確定張拉力與壓力表的讀數(shù)關(guān)系。壓力表的精度不宜低于1.5級(jí)。最大量程不宜小于設(shè)備額定張拉力的1.3倍。

3.5.2 張拉油表讀數(shù)確定

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和對(duì)梁的摩阻損失進(jìn)行實(shí)測(cè)計(jì)算出的張拉控制應(yīng)力，以及千斤頂?shù)男Ｕ龍?bào)告將張拉力分級(jí)換算成相應(yīng)的油壓表讀數(shù)，分級(jí)方法按 0、10% σcon、30% σcon、50%σcon、90%σcon、100%σcon進(jìn)行，油表讀數(shù)最大值不宜大于油表量程的75%。

3.5.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值計(jì)算

(1)直線預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值ΔL可按下式計(jì)算:

L為預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際長(zhǎng)度;E為預(yù)應(yīng)力筋彈性模量;A為預(yù)應(yīng)力筋的截面面積;P為預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力。

(2)曲線預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值ΔL的計(jì)算:

對(duì)于曲線預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)分段計(jì)算各曲線段的伸長(zhǎng)值，然后進(jìn)行累加。

3.6 預(yù)應(yīng)力筋張拉

3.6.1 張拉控制應(yīng)力及張拉方式

本工程采用兩端張拉，其張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk。張拉方式為0→1.0σcon錨固。

3.6.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉順序

預(yù)應(yīng)力筋張拉順序應(yīng)遵從設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)遵從使構(gòu)件受力均勻、同步，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎，不使混凝土產(chǎn)生超應(yīng)力，不使其它構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的附加內(nèi)力及變形的原則，具體張拉順序見(jiàn)圖3。

圖3 張拉順序示意圖

3.6.3 安裝錨具及張拉設(shè)備

安裝錨具及張拉設(shè)備時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)工作錨環(huán)應(yīng)對(duì)中;(2)夾片應(yīng)均勻?qū)ΨQ(chēng)打緊并外露一致;(3)千斤頂上的工具錨孔位與構(gòu)件端部工作錨的孔位排列一致;(4)張拉力的作用線與孔道中心線重合。限位板與錨具應(yīng)配套，鋼絞線應(yīng)保持順直一致。

3.6.4 張拉

張拉時(shí)應(yīng)緩慢均勻，供油不可急上急下，具體張拉過(guò)程如下:

(1)應(yīng)先張拉上排鋼絞線束1、2，并對(duì)其灌漿。

(2)然后張拉下排鋼絞線束3、4，并對(duì)其灌漿。

(3)從零應(yīng)力張拉至初應(yīng)力(10%σcon)。

(4)從初應(yīng)力分五級(jí)張拉到100%σcon，量測(cè)預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)。

(5)千斤頂回油，拆卸工具錨。

3.6.5 張拉伸長(zhǎng)值量測(cè)與校核

3.6.5.1 伸長(zhǎng)值量測(cè)

張拉伸長(zhǎng)值量測(cè)使用測(cè)量精度為1 mm的標(biāo)尺測(cè)量，采用測(cè)量千斤頂油缸行程數(shù)值的方法。如果中間錨固，則第二級(jí)初始荷載為前一級(jí)最終荷載，將多級(jí)伸長(zhǎng)值疊加即為初應(yīng)力至終應(yīng)力之間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值ΔL1。

ΔL1為初應(yīng)力至設(shè)計(jì)張拉力之間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值;ΔL2為初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值。

3.6.5.2 伸長(zhǎng)值校核

張拉控制采用張拉力與伸長(zhǎng)值的雙控，如果實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值超出計(jì)算伸長(zhǎng)值的±5%則應(yīng)立即停止張拉，查找原因，待問(wèn)題解決后方可繼續(xù)張拉。伸長(zhǎng)值校核應(yīng)在張拉過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行。

3.7 割束

當(dāng)張拉工作結(jié)束后，采用手提式砂輪切割機(jī)將其錨具后外露剩余預(yù)應(yīng)力筋割除，但錨具后應(yīng)保留預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度不小于30 mm。

3.8 孔道灌漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，孔道灌漿采用52.5普通硅酸鹽純水泥漿，摻復(fù)合微膨脹劑兼減水緩凝作用，水灰比≤0.35，強(qiáng)度等級(jí)≥M35。灌漿過(guò)程中應(yīng)保持連續(xù)一致，以免造成灌漿不密實(shí)。在灌漿時(shí)采用一端灌漿，一端排氣的方法，待各個(gè)出漿口均冒出與所灌漿體同稠度的水泥漿時(shí)封閉出漿口，繼續(xù)加壓，然后關(guān)閉灌漿口處的閥門(mén)，取下灌漿管，繼續(xù)下一束的灌漿。灌漿過(guò)程中應(yīng)取水泥凈漿做試塊。

圖4 波紋管預(yù)留位置示意

4 預(yù)應(yīng)力梁施工質(zhì)量控制措施

(1)綁扎預(yù)應(yīng)力梁鋼筋時(shí)，應(yīng)考慮波紋管的位置，該工程采用波紋管為外徑100的金屬波紋管，最低點(diǎn)距離梁底高度為200 mm，鋼筋綁扎時(shí)需保證波紋管走向位置凈間距110 mm，梁底鋼筋最大高度不能超過(guò)200 mm，方可保證預(yù)應(yīng)力束的埋設(shè)位置。當(dāng)非預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)應(yīng)力筋放置發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商調(diào)整非預(yù)應(yīng)力筋位置，以確保預(yù)應(yīng)力筋的位置和形狀。

(2)混凝土在澆筑時(shí)，振動(dòng)棒不要直接振搗波紋管，以防波紋管漏漿，并注意張拉端墊板后及固定端錨板后的混凝土應(yīng)振搗密實(shí)。

(3)張拉端墊板前應(yīng)注意不要將混凝土灌入。

(4)不得在波紋管及預(yù)應(yīng)力鋼絲上電焊打火。

(5)預(yù)應(yīng)力筋張拉前，應(yīng)確認(rèn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的100%后，拆除梁側(cè)模，方可施加預(yù)應(yīng)力。

5 施工安全

(1)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)管理，建立、健全安全生產(chǎn)責(zé)任制度。施工前，由項(xiàng)目部根據(jù)本工程的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行安全技術(shù)交底和操作注意事項(xiàng)交底。讓施工全體人員明確技術(shù)要求及操作注意事項(xiàng)，使全體施工人員樹(shù)立牢固的安全意識(shí)，文明施工。

(2)張拉時(shí)，嚴(yán)禁在千斤頂后站人，以防千斤頂彈射傷人。并應(yīng)在顯著位置掛安全警示牌，交叉作業(yè)時(shí)，應(yīng)在作業(yè)平臺(tái)上方鋪設(shè)隔離防護(hù)板，嚴(yán)防墜物傷人。

(3)張拉完成后，在采用手提砂輪機(jī)切割多余鋼絞線時(shí)，應(yīng)逐根切，禁止兩根以上同時(shí)切，以防砂輪片碎裂。

(4)灌漿作業(yè)時(shí)，灌漿口作業(yè)必須戴防護(hù)眼鏡。操作人員應(yīng)隨時(shí)注意壓力表的壓力變化及各方情況，防止水泥漿噴射傷人。

(5)必須保證用電安全，所有電箱須有漏電保護(hù)裝置。加強(qiáng)用電安全管理，嚴(yán)禁私拉亂接，施工用電必須有專(zhuān)業(yè)人員操作，嚴(yán)禁非專(zhuān)業(yè)人員動(dòng)電，以防觸電傷人。