無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用

劉盛輝

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南714000）

0 前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、水工、海港等土木工程領(lǐng)域。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是跨度大、結(jié)構(gòu)自重輕、板厚較薄、施工技術(shù)有一定的難度。但是憑借著預(yù)應(yīng)力混凝土靈活的結(jié)構(gòu)布置以及良好的使用性能、較強(qiáng)的抗腐蝕能力、較強(qiáng)的抗裂縫能力、較強(qiáng)的抗震性能等特點(diǎn)使其迅速發(fā)展普及。下面以某公共建筑為例，闡述無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土體系的施工技術(shù)及方法。本建筑為六層框架結(jié)構(gòu)，教學(xué)樓長(zhǎng)108m，寬48m，框架梁最大跨度達(dá)12m。

1 材料準(zhǔn)備

1.1 鋼絞線

無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線是用防腐潤(rùn)滑油脂涂敷在鋼絞線上，外包塑料護(hù)套制成。無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的防腐潤(rùn)滑油脂具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)周圍材料無(wú)侵蝕作用；不透水、不吸濕；抗腐蝕性能好，摩阻力?。辉谝?guī)定溫度范圍內(nèi)高溫不流淌低溫不變脆，并有一定韌性。本工程無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力使用1×7結(jié)構(gòu)，直徑15.2mm鋼絞線，鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)fptk＝1 860kN／m2。

鋼絞線進(jìn)場(chǎng)后需對(duì)外觀質(zhì)量逐盤檢查。要求鋼絞線的捻距應(yīng)均勻，切斷后不松散，其表面不得帶有油污、銹斑或機(jī)械損傷。

鋼絞線的力學(xué)性能應(yīng)抽樣檢驗(yàn)。以各單體建筑為單位，每檢驗(yàn)批以同一牌號(hào)、同一規(guī)格、同一生產(chǎn)工藝、重量不大于60t的鋼絞線組成。鋼絞線外觀檢查合格后，從同一批中任意選取3盤鋼絞線，每盤在任意位置截取一根試件（每根試件長(zhǎng)度為900～1 000mm）進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，合格后方可使用。

1.2 預(yù)應(yīng)力錨具

本工程預(yù)應(yīng)力筋錨具使用單孔夾片錨具，單孔夾片錨具由錨環(huán)和夾片組成。

錨具進(jìn)場(chǎng)后首先進(jìn)行外觀檢查。本工程錨具以2 000套為一個(gè)驗(yàn)收批（不足2 000套亦為一個(gè)檢驗(yàn)批），從每批中抽10%的錨具且至少不少于10套，檢查其外觀質(zhì)量和外形尺寸。要求錨具表面應(yīng)無(wú)污染物、銹蝕、機(jī)械損傷和裂紋。如果有一套表面有裂紋則本批應(yīng)逐套檢查，合格者方可進(jìn)入后續(xù)檢驗(yàn)組批。

對(duì)錨具進(jìn)行硬度檢驗(yàn)。從每批中抽取5套樣品，按產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)定的表面位置和硬度范圍（該表面位置和硬度范圍是品質(zhì)保證條件，由供貨方在供貨合同中注明）做硬度試驗(yàn)。如有一個(gè)零件不合格，則應(yīng)另取雙倍數(shù)量的零件重做檢驗(yàn)；如仍有一件不合格，則應(yīng)對(duì)本批產(chǎn)品逐個(gè)檢驗(yàn)，合格者方可進(jìn)入后續(xù)檢驗(yàn)組批。

1.3 錨固墊板

因預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉需要，在錨具安裝部位需設(shè)置錨固墊片。本工程采用14mm厚、100mm×100mm鋼板錨固墊片。

1.4 靜載錨固性能試驗(yàn)

在通過外觀檢查和硬度檢驗(yàn)的錨具中抽取6套樣品，與符合試驗(yàn)要求的預(yù)應(yīng)力筋組裝成3個(gè)預(yù)應(yīng)力筋——錨具組裝件，由遼寧省檢測(cè)中心進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)。如有一個(gè)試件不符合要求，則應(yīng)取雙倍數(shù)量的錨具重做試驗(yàn)；如仍有一個(gè)試件不符合要求，則該批錨具為不合格品。

2 設(shè)備機(jī)具準(zhǔn)備

設(shè)備機(jī)具如表1所示。

表1 設(shè)備、機(jī)具一覽表

3 預(yù)應(yīng)力施工

3.1 主要工藝流程

底模安裝 → 綁扎鋼筋、制孔穿預(yù)應(yīng)力鋼筋、安裝錨墊板 →封側(cè)模、端模→澆搗混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)、拆模 →清理端部、編號(hào)→張拉預(yù)應(yīng)力筋→封堵錨具→拆底模和支撐。

3.2 鋼絞線下料長(zhǎng)度計(jì)算

按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求計(jì)算鋼絞線下料長(zhǎng)度。計(jì)算下料長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)綜合考慮構(gòu)件的孔道長(zhǎng)度、錨具厚度、張拉伸長(zhǎng)值、構(gòu)件的彈性壓縮值以及張拉時(shí)所需的工作長(zhǎng)度等。下料長(zhǎng)度按下列公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：L1——孔道曲線長(zhǎng)度；

h——錨墊板厚度（本工程取14mm厚）；

L2——張拉端千斤頂?shù)墓ぷ鏖L(zhǎng)度（本工程取1 100mm長(zhǎng)）；

L3——固定端鋼絞線露出錨具的長(zhǎng)度（本工程取50mm長(zhǎng)）。

鋼絞線加工完畢，將其存放于場(chǎng)地內(nèi)干燥、無(wú)積水的位置。同一束孔道內(nèi)的鋼絞線長(zhǎng)度基本相同；對(duì)不同束、不同長(zhǎng)度規(guī)格的鋼絞線按預(yù)應(yīng)力梁、板編號(hào)進(jìn)行分類存放。制作好的鋼絞線束，按規(guī)格、型號(hào)及長(zhǎng)度進(jìn)行編號(hào)、分類堆放，運(yùn)輸至作業(yè)面時(shí)可將其盤成圓圈，以便運(yùn)輸。

3.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋪放

（1）梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋪放：一般情況下，梁筋綁扎完主筋和箍筋后，就可以穿插進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的安裝。安裝時(shí)，必須按設(shè)計(jì)根數(shù)、設(shè)計(jì)間距、設(shè)計(jì)高度進(jìn)行施工。施工時(shí)，首先根據(jù)鋪放圖中標(biāo)注的鋼絞線的矢高，確定支架鋼筋高度，然后將支架鋼筋綁扎在梁箍筋上，以確保鋼絞線位置。

（2）板預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋪放：按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)間距、長(zhǎng)度鋪放板面預(yù)應(yīng)力鋼絞線。鋪設(shè)時(shí)與安裝預(yù)留預(yù)埋協(xié)調(diào)施工，以確保鋼絞線豎向位置正確。本工程板面鋼絞線鋪設(shè)于板底筋上皮，并用扎絲與底筋綁扎固定。梁鋼絞線安裝示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 梁鋼絞線安裝示意圖

圖2 板鋼絞線安裝示意圖

3.4 錨墊安裝

本工程采用單向張拉施工工藝，故鋼絞線位置固定結(jié)束后，可安裝錨墊板，端部模板應(yīng)緊壓端部錨墊板。同時(shí)應(yīng)采用普通鋼筋焊接固定，以防止在澆搗混凝土?xí)r，發(fā)生偏位等現(xiàn)象。

3.5 預(yù)應(yīng)力筋張拉

3.5.1 張拉前的準(zhǔn)備工作

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求；預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前，保留預(yù)應(yīng)力梁底模板及支撐，待預(yù)應(yīng)力張拉完畢方可拆除；預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前，需先清理預(yù)埋錨墊板上的灰漿，把錨環(huán)對(duì)準(zhǔn)孔道中心套入預(yù)應(yīng)力鋼絞線；塞放夾片時(shí)，夾片間隙及留出長(zhǎng)度應(yīng)均勻，并用鋼管及小錘輕輕敲緊，不致脫落；預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前，對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。

3.5.2 張拉施工

預(yù)應(yīng)力鋼絞線分2次張拉，張拉采用應(yīng)力和變形雙重控制。操作如下：

安裝千斤頂。千斤頂應(yīng)用安全帶吊掛在穩(wěn)固的支架上，便于推動(dòng)千斤頂靠攏錨具；張拉時(shí)應(yīng)做到孔道、錨環(huán)與千斤頂三對(duì)中，張拉過程應(yīng)均勻。預(yù)應(yīng)力梁的張拉程序?yàn)椋?→10%σcon（讀初始伸長(zhǎng)值L1并作記錄）→σcon→持荷2min→σcon（量測(cè)伸長(zhǎng)值L2作記錄）→卸荷至0。張拉控制以預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉控制力σcon（根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)確定）為主、伸長(zhǎng)值校驗(yàn)為輔的方法。

用應(yīng)力控制方法張拉時(shí)應(yīng)校核預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長(zhǎng)值。如實(shí)際伸長(zhǎng)值比計(jì)算伸長(zhǎng)值大于或小于6%時(shí)，應(yīng)暫停張拉，查明原因并調(diào)整后方可繼續(xù)張拉。實(shí)際伸長(zhǎng)值ΔL＝L2－L1（L1在初應(yīng)力為10%σcon時(shí)開始測(cè)量）。

計(jì)算伸長(zhǎng)值ΔL＝Fp·L／Ap·Es

式中：Fp——平均張拉力（Fp＝1.03·σcon·Ap）；

L——鋼絞線長(zhǎng)度；

Ap——鋼絞線截面面積；

Es——鋼絞線彈性模量。

張拉完畢后，應(yīng)檢查端部和其他部位是否有裂縫，并填寫張拉記錄表。在預(yù)應(yīng)力張拉完畢之后觀察鋼絞線的錨固情況。張拉完畢24h后方可拆除底模板及支撐。

3.5.3 錨具保護(hù)

無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉完后，采用手提式切割機(jī)或其他機(jī)械方式切割多余鋼絞線，露出錨具外的鋼絞線長(zhǎng)度不小于30mm。然后在錨具及錨墊板表面涂以防水涂料。

按上述方法處理后的無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固區(qū)，用后澆膨脹混凝土密封。對(duì)不能使用混凝土密封的部位，應(yīng)對(duì)無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨具全部涂以與無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋涂料層相同的防腐油脂，并用具有可靠防腐和防火性能的保護(hù)套將錨具全部密閉。

3.6 注意事項(xiàng)

3.6.1 木工作業(yè)注意事項(xiàng)

預(yù)應(yīng)力施工前，首先要根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求對(duì)木工作業(yè)人員進(jìn)行交底，使其明確梁、板模板需開孔部位及梁側(cè)?；蛄憾四０宸忾]時(shí)間，以保證預(yù)應(yīng)力鋼絞線正確鋪放及預(yù)應(yīng)力錨具正確安裝。

3.6.2 鋼筋作業(yè)注意事項(xiàng)

在預(yù)應(yīng)力施工前，首先要根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求對(duì)鋼筋作業(yè)人員進(jìn)行交底，使其明確預(yù)應(yīng)力施工工藝。預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋪設(shè)時(shí)，已綁扎成型梁筋、板底鋼筋經(jīng)踩踏后，鋼筋作業(yè)人員應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

3.6.3 安裝作業(yè)注意事項(xiàng)

按設(shè)計(jì)圖紙要求，在梁板的施工過程中，如果遇到預(yù)留預(yù)埋管線位置與預(yù)應(yīng)力位置發(fā)生矛盾時(shí)，首先須保證預(yù)應(yīng)力位置的正確。因此，安裝作業(yè)人員在施工過程中必須配合預(yù)應(yīng)力施工。

3.6.4 混凝土作業(yè)注意事項(xiàng)

混凝土澆筑施工前，對(duì)混凝土作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。嚴(yán)禁混凝土過程中將預(yù)應(yīng)力鋼絞線破壞或因振搗原因?qū)е骂A(yù)應(yīng)力鋼絞線發(fā)生偏位。

3.6.5 預(yù)應(yīng)力作業(yè)注意事項(xiàng)

預(yù)應(yīng)力作業(yè)過程中必須與各工種作業(yè)人員及時(shí)溝通，并保護(hù)其他工種作業(yè)成品?；炷翝仓┕r(shí)，預(yù)應(yīng)力作業(yè)人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)檢查鋼絞線有無(wú)位移及有無(wú)破損等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，以保證施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力鋼筋與鋼筋混凝土相比增強(qiáng)了建筑功能的適用性，節(jié)約了大量的鋼材，明顯地改善了結(jié)構(gòu)受力性能。在大跨度結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力混凝土更加顯示出其在結(jié)構(gòu)受力性能、適用性能、經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)越性。我相信在以后的土木結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力混凝土將被更加廣泛地應(yīng)用，得到社會(huì)的一致認(rèn)可。

［1］GB／T 5224—2003，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線［S］.

［2］GB／T 14370—2007，預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器［S］.

［3］蔡晶澤.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑中的應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，2010（17）：183.