新華聯(lián)光機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)基地1#樓預(yù)應(yīng)力施工優(yōu)化

朱清水 馮世波

[摘要]通過(guò)工程實(shí)例，介紹了在預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程問(wèn)題的優(yōu)化方法，值得相似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：施工優(yōu)化，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土相比具有提高了構(gòu)件抗裂度與抗?jié)B性，提高了構(gòu)件的剛度，減小構(gòu)件變形；提高了耐疲勞強(qiáng)度，節(jié)約材料，降低造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到房屋工程、基礎(chǔ)工程、水利工程與交通運(yùn)輸工程等領(lǐng)域，都取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]，結(jié)構(gòu)形式也日趨多樣化。新華聯(lián)光機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)基地1#樓工程中框架梁采用了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力寬扁梁。梁截面為1200mm×800mm，采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，支撐預(yù)應(yīng)力梁的框架柱截面為850 mm×850mm，混凝土采用C35混凝土，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。

預(yù)應(yīng)力框架寬扁梁主跨度為16 m，每層12根梁，每根梁內(nèi)均布置4根波紋管，每根波紋管中配置6根直徑為15.2 mm的高強(qiáng)低松弛1860級(jí)鋼絞線，張拉控制應(yīng)力為1302MPa。預(yù)應(yīng)力筋全采用一端張拉，一端錨固的方式。預(yù)應(yīng)力梁的曲線部筋如圖1所示：

圖1

問(wèn)題一：

預(yù)應(yīng)力張拉之前需要總包單位提供同條件下的混凝土試塊強(qiáng)度報(bào)告。從混凝土齡期與強(qiáng)度曲線可以看出?；炷燎捌趶?qiáng)度發(fā)展很快，基本上很快就可以達(dá)到95%,而從95%-100%則需要很長(zhǎng)的時(shí)間。而95%強(qiáng)度也完全可以滿(mǎn)足預(yù)應(yīng)力張拉要求，所以施工過(guò)程中，把預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度控制在95%，舍去后面強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢的5%，這樣極大的極快了施工進(jìn)度，縮短了工期。

圖2，等價(jià)齡期-強(qiáng)度曲線

問(wèn)題二：

由圖1中可以看到預(yù)應(yīng)力鋼絞線過(guò)柱子以后又延伸了2.7M，張拉端伸出梁面。設(shè)計(jì)本意為梁面張拉。可是在實(shí)際施工過(guò)程中，此方法難以達(dá)到良好的效果。主要有以下原因：

梁的上部鋼筋在支座附近布置比較密集（本工程對(duì)應(yīng)部位上部鋼筋為10?25Ⅲ級(jí)鋼，且兩側(cè)板面鋼筋也錨固于主梁之上），很難有預(yù)應(yīng)力錨墊板的放置空間，如果把錨墊板放在梁上部鋼筋里面，則極大的削弱梁的截面，而且錨墊板尺寸很大，很難固定；如果錨墊板放在梁上部鋼筋外面，則要出現(xiàn)較大突起，板面不能平整，不能滿(mǎn)足樓板正常使用要求，建筑使用功能將難以實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)行梁面張拉時(shí)，有粘結(jié)鋼絞線波紋管中必然要成一定角度伸出梁面，錨墊板也必須傾斜放置，錨墊板后不容易振搗密實(shí)，從而造成錨墊板后空虛，不能滿(mǎn)足局部承壓；而且，梁面張拉時(shí)，人工支模難度加大，增加了施工的人工成本和工期成本。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線通過(guò)支座最高點(diǎn)延伸出去2.7米，必然形成一定弧線。預(yù)應(yīng)力在梁端產(chǎn)生向上彎矩。本跨受相鄰跨（16米跨）與節(jié)點(diǎn)處彎矩影響，梁端負(fù)彎矩與預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩為疊加關(guān)系。如此布筋將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

對(duì)于預(yù)應(yīng)力延伸出去的2.7米跨度梁來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力張拉端的存在極大的削弱了截面，在張拉完成以后，該段混凝土梁需要進(jìn)行補(bǔ)充澆筑。這極大的延長(zhǎng)了模板的周轉(zhuǎn)時(shí)間，增加了施工成本，并且也相應(yīng)的增加了工期壓力。總包單位很難接受。

對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題，常規(guī)解決方法是在預(yù)應(yīng)力張拉端位置，預(yù)留后澆帶，為預(yù)應(yīng)力張拉留出張拉空間。這樣，雖然解決了錨墊板的放置問(wèn)題，但是卻破壞了相鄰混凝土梁模板的整體性，模板的使用周期不僅不會(huì)減少，而且會(huì)增加模板的損耗。不僅如此，由于增加了后澆帶，又增加了后澆帶澆筑工序，施工工期必然增加，同樣為總包單位及建設(shè)單位難以接受。

針對(duì)此問(wèn)題以及合理降低預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度，提出了以下解決方案。

因預(yù)應(yīng)力梁和周邊非預(yù)應(yīng)力梁為連續(xù)梁，且梁上表皮在同一高度上，為保證預(yù)應(yīng)力張拉端順利的擺放和以后預(yù)應(yīng)力筋的張拉，將張拉端布置在預(yù)應(yīng)力梁端與預(yù)應(yīng)力梁垂直方向梁的側(cè)面，同時(shí)在兩梁交叉內(nèi)角處添加加腋（詳見(jiàn)圖2），并采取局部加強(qiáng)措施（詳見(jiàn)圖3）。這樣不僅解決了上述的幾個(gè)問(wèn)題，而且保證了原有混凝土截面不致被削弱，也有效的保證了澆筑的密實(shí)度。

圖3

圖4

加腋高度定為400mm，進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算：

圖5

對(duì)于配置間接鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其局部受壓區(qū)的截面尺寸應(yīng)符合：

Fl≤1.35βcρlfcAln

Fl=1.2×6×1860×0.7×140×1.03=1351.8×103N=1351.8KN

Al=200×200=40000mm2

Ab=600×280=168000mm2

βl==2.05

混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，根據(jù)規(guī)范GB50010-2002§7.5.1條內(nèi)容

βc=1.0

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值C35的95%時(shí)施加預(yù)應(yīng)力

根據(jù)規(guī)范GB50010-2002§4.1.4條（混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值），按內(nèi)插法取值

fc=14.3+（16.7-14.3）×=15.86N/ mm2

Aln=200×200-π×()2=36153.5 mm2

1.35βcρlfcAln=1.35×1×2.05×15.86×36153.5=1586.9×103N

=1586.9KN>1351.8KN

滿(mǎn)足截面尺寸要求。

當(dāng)配置螺旋式間接鋼筋時(shí)，局部受壓承載力應(yīng)符合

Fl≤0.9(βcβlfc+2αρvβcorfy)Aμn

ρv===0.0616

混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，根據(jù)規(guī)范GB50010-2002§7.3.2條內(nèi)容

α=1.0

0.9×(1×2.05×15.86+2×1×0.0616×210) ×36153.5=1900KN

>1351.8KN

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值C35的95%時(shí)滿(mǎn)足局部承壓強(qiáng)度要求。

小結(jié)：

降低混凝土強(qiáng)度 ，既滿(mǎn)足局部要求，又能達(dá)到縮短工期的目的。通過(guò)采用加腋的方式，不僅很好地解決了預(yù)應(yīng)力鋼絞線的布置問(wèn)題，而且相對(duì)于原方案減少了模板、架管的周轉(zhuǎn)周期，有效的縮短了工期。對(duì)同類(lèi)工程有很好的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

1，《預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)》 熊學(xué)玉、黃鼎業(yè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社

2，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50010-2002

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。