緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中的施工技術(shù)及應(yīng)用

孫旭軍

(中鐵二局集團(tuán)建筑有限公司，四川成都 610036)

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力是繼有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力后的第三代預(yù)應(yīng)力技術(shù)，他摒棄了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工復(fù)雜、孔道灌漿質(zhì)量難以保證、張拉端做法困難的缺點(diǎn)，以及無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在抗震及主要承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)體系中的不足，經(jīng)過(guò)材料、結(jié)構(gòu)、機(jī)械等多種專業(yè)的科學(xué)工作者研發(fā)數(shù)年推出的最新的預(yù)應(yīng)力技術(shù)。該工藝技術(shù)可以按照無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的施工方法，達(dá)到有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的受力效果，是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)發(fā)展的方向。在房建結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用，工藝便捷、受力有效，既能滿足大跨度的使用空間，又能有效改善混凝土因溫度變化而伸縮的不利影響，還能有效減小受力構(gòu)件尺寸，節(jié)約材料。它的特點(diǎn)主要是施工簡(jiǎn)便、與混凝土粘結(jié)錨固性能良好、質(zhì)量容易保證，從而可以替代有粘結(jié)及無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品。

1 工程概況

本工程為廈門市軌道交通1號(hào)線一期工程運(yùn)營(yíng)控制中心，分為主塔和裙樓。裙樓地上5層，高度22.85m，主要功能為OCC的設(shè)備用房及控制大廳；主樓地上11層，高度54.15m，主要為TCC、ACC等中心和管理辦公用房。室內(nèi)外高差0.45m。設(shè)置一層地下室，地下室層高6.89m(純地下室4.80m、夾層2.09m),地上層高4.5m、4.2m。建筑面積48 558m2。

2 工程特點(diǎn)

運(yùn)營(yíng)控制中心由主樓和裙樓兩部分組成，地下室最大長(zhǎng)度為171m，最大寬度為71m。為減小溫度應(yīng)力影響，出地面后主樓與裙樓之間設(shè)置一道變形縫，兼做抗震縫，縫寬150mm。主樓縱向尺寸100m，橫向尺寸30m；裙樓縱向尺寸150m，橫向尺寸21m。

為了減小主樓和裙樓縱向超長(zhǎng)引起的溫度應(yīng)力，出地面后主樓與裙樓沿縱向的梁和板中均設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋。單跨梁最大跨度18m，截面尺寸為500mm×1000mm，配筋為12φs15.2mm；連續(xù)梁為12～16跨，總長(zhǎng)度100～150m，部分連續(xù)梁設(shè)5m懸挑端，每根梁設(shè)置6～8根φs15.2mm緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線；板中設(shè)置無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，每1m2根(圖1～圖3)。

圖1 裙樓四層頂板及梁預(yù)應(yīng)力鋼筋平面(單位:mm)

圖2 裙樓四層YKL1(16A)立面曲線定位(單位:mm)

圖3 裙樓四層YKL2(15A)立面曲線定位(單位:mm)

預(yù)應(yīng)力筋采用φs15.2mm高強(qiáng)1860級(jí)低松弛鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ptk=1860MPa。設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力為0.75fptk=0.75×1860MPa=1395MPa。張拉端采用單孔夾片錨具，固定端采用擠壓錨具，錨具效率系數(shù)不小于0.95。預(yù)應(yīng)力筋的張拉采用單端張拉和雙端張拉形式，跨度小于30m的構(gòu)件布設(shè)單端張拉預(yù)應(yīng)力筋，跨度大于等于30m的構(gòu)件布設(shè)雙端張拉預(yù)應(yīng)力筋。張拉端根據(jù)構(gòu)件部位，分別采用外露和不外露方式。預(yù)應(yīng)力筋張拉端設(shè)在梁或墻側(cè)，竣工時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的張拉端錨具均應(yīng)埋在混凝土內(nèi)，不外露。本工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉適用期為240d，標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間為720d。

3 工程難點(diǎn)

(1)預(yù)應(yīng)力筋穿束工藝復(fù)雜，直接影響著預(yù)應(yīng)力梁的施工質(zhì)量及施工進(jìn)度；

(2)預(yù)應(yīng)力張拉端和錨固端的安裝精度及錨下受壓區(qū)構(gòu)造配筋，決定著預(yù)應(yīng)力梁的施工質(zhì)量；

(3)預(yù)應(yīng)力張拉施工是預(yù)應(yīng)力的施加過(guò)程，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的張拉工藝與有粘結(jié)及無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉工藝有所不同，如不嚴(yán)格控制，張拉施工將很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

(4)預(yù)應(yīng)力梁施工時(shí)必須合理安排緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板和梁板的非預(yù)應(yīng)力部分、設(shè)備管線及強(qiáng)弱電線管的交叉工序，否則將影響緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的施工進(jìn)度和質(zhì)量。

4 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的工藝特點(diǎn)

(1)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力運(yùn)用了無(wú)粘結(jié)的施工特點(diǎn)，有粘結(jié)的力學(xué)特點(diǎn)。施工與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力相同，簡(jiǎn)單便捷，不穿波紋管、不二次灌漿。緩凝粘合劑固化后，在受力性能上達(dá)到有粘結(jié)的效果。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結(jié)膠粘劑和外包PE組成，其核心為緩粘結(jié)劑和外包PE護(hù)套壓痕處理，可有效保證緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)(圖4)。

圖4 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋組成

(2)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋能提高構(gòu)件的抗裂性、剛度及抗?jié)B性，改善和提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能，如減小受力構(gòu)件的撓度，結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力能有效改善混凝土因溫度變化而伸縮的不利影響，有效控制構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)。

(3)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工減少孔道灌漿工序，同時(shí)與混凝土粘結(jié)錨固性能良好，縮短了工期，保證了質(zhì)量；在砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度(若設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定，按規(guī)程要求)后，張拉緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，在混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在張拉適用期內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋可以在護(hù)套內(nèi)滑動(dòng)，施加的預(yù)應(yīng)力后預(yù)應(yīng)力筋通過(guò)張拉端錨具作用于混凝土，緩粘結(jié)劑固化后預(yù)應(yīng)力筋與混凝土可靠粘結(jié)

5 主要施工工藝

5.1 預(yù)應(yīng)力筋鋪放

5.1.1 鋪放前的準(zhǔn)備工作

預(yù)應(yīng)力筋生產(chǎn)、下料及錨固端擠壓錨的組裝在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。梁底模，綁扎梁的鋼筋。梁端模：在端模上根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)位置打孔，確保打孔位置準(zhǔn)確。架立鋼筋：一般采用螺紋鋼筋，直徑不小于12mm，間距需滿足圖紙要求。

5.1.2 預(yù)應(yīng)力筋安裝

安裝前，在梁箍筋上先焊接定位筋，定位筋的位置由預(yù)應(yīng)力筋的矢高與預(yù)應(yīng)力筋束的半徑來(lái)決定。定位筋間距按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝，并綁扎牢固。預(yù)應(yīng)力筋由錨固端向張拉端的順序進(jìn)行安裝，不能扭絞。梁預(yù)應(yīng)力筋安裝完成后，土建隊(duì)伍可進(jìn)行梁模板安裝及板模板支設(shè)，待板鋼筋下鐵鋪設(shè)完成后確定預(yù)應(yīng)力筋間距，鋪設(shè)板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完成后鋪設(shè)板上鐵，預(yù)應(yīng)力筋在板內(nèi)自然懸垂。

5.1.3 節(jié)點(diǎn)安裝

節(jié)點(diǎn)安裝參照節(jié)點(diǎn)圖及要求,節(jié)點(diǎn)圖見(jiàn)圖5～圖7。

(1)預(yù)留張拉長(zhǎng)度應(yīng)滿足張拉要求；

(2)端部用膠帶密封牢固，防止緩粘結(jié)劑外漏；

(3)預(yù)應(yīng)力筋在承壓板后應(yīng)有不小于0.3m的直線段，并與承壓板外表面垂直；

(4)每個(gè)錨固端、張拉端承壓板后要安裝一個(gè)螺旋鋼筋。

5.2 混凝土的澆注

普通鋼筋調(diào)整和鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)避免移動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋和配件的位置，更嚴(yán)禁用電氣焊碰預(yù)應(yīng)力筋及其配件；待普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋鋪設(shè)完畢，隱檢驗(yàn)收后，澆筑混凝土。澆筑混凝土?xí)r應(yīng)注意振搗密實(shí)，同時(shí)注意保護(hù)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外皮，避免用振搗棒直接接觸預(yù)應(yīng)力筋。

5.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉

5.3.1 張拉前標(biāo)定張拉機(jī)具

張拉機(jī)具采用預(yù)應(yīng)力單孔張拉千斤頂和配套油泵；應(yīng)進(jìn)行定期標(biāo)定。

5.3.2 張拉條件、張拉力

(1)張拉條件：以同條件混凝土試塊的試驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)，當(dāng)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95 %時(shí)，再進(jìn)行張拉。

(a)外露張拉端做法

圖6 梁筋端部設(shè)置

圖7 現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工圖、端部處理

(2)張拉力：根據(jù)設(shè)計(jì)要求的預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力取值(控制應(yīng)力σcon=1395MPa)，實(shí)際張拉力進(jìn)行3 %的超張拉。

張拉完后，應(yīng)立即測(cè)量伸長(zhǎng)長(zhǎng)度；若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)暫停，查明原因，采取措施后，才能繼續(xù)張拉；驗(yàn)收合格后，方可拆除梁下受力支撐。

5.3.3 張拉工藝流程

量測(cè)初始長(zhǎng)度L1→錨具安裝→千斤頂安裝→張拉→錨具鎖定→量測(cè)最終長(zhǎng)度→計(jì)算張拉伸長(zhǎng)值：ΔL=最終長(zhǎng)度L2-初始長(zhǎng)度L1。

6 特殊部位技術(shù)處理

6.1 結(jié)構(gòu)后澆帶位置緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的處理

后澆帶處的預(yù)應(yīng)力筋搭接構(gòu)造按圖8施工。

圖8 后澆帶處梁筋搭接示意

6.2 懸臂梁交匯處預(yù)應(yīng)力筋的處理

當(dāng)遇到兩根懸臂梁交匯成一根懸臂梁時(shí)，只需一根梁的預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)至懸臂梁的端部，另一根梁的預(yù)應(yīng)力筋在兩根梁的交匯處(柱端)截?cái)唷?/p>

7 質(zhì)量控制要點(diǎn)

7.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用的緩凝粘合劑的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期和標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間設(shè)計(jì)有具體要求，本工程實(shí)例選用的張拉適用期為240d，標(biāo)準(zhǔn)固化期為720d。產(chǎn)品標(biāo)記為RPSR-240-720；

(2)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結(jié)膠和外包PE組成，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋重量為1.35kg/m；預(yù)應(yīng)力鋼絞線為φ15mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線fptk=1860MPa,緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外包PE表面必須要凹凸不平的壓痕。應(yīng)嚴(yán)格控制各組成材料質(zhì)量及單位重量指標(biāo)。

(3)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)為：JGJ/T379-2012《緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用粘合劑》;JGJ/T369-2012《緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》;緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工參考JGJ92-2004《無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

7.2 預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間及控制要點(diǎn)

(1)張拉時(shí)，采用應(yīng)力、應(yīng)變雙控方法進(jìn)行，選用標(biāo)定過(guò)的機(jī)器，通過(guò)控制油壓表讀數(shù)，控制實(shí)際張拉力，用實(shí)際伸長(zhǎng)值和理論計(jì)算伸長(zhǎng)值完成對(duì)比復(fù)核。

理論伸長(zhǎng)值計(jì)算公式

曲線預(yù)應(yīng)力筋的理論張拉伸長(zhǎng)值△LT按下公式計(jì)算：

式中：Fj為預(yù)應(yīng)力筋的張拉力；Ap為預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；Ep為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量；LT為張拉端到固定端的孔道長(zhǎng)度(m)；K為每1m孔道局部偏差摩擦影響系數(shù)；U為預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù)；θ為從張拉端至固定端曲線孔道部分切線的總夾角(rad)。

(2)張拉端應(yīng)清理干凈，不能有松動(dòng)雜物，避免影響拉力。

(3)嚴(yán)格按方案施工，把控張拉速度，緩緩加力。

(4)鋼絞線和千斤頂安放位置要在同一直線上；張拉時(shí)，鋼絞線若發(fā)生斷裂，或者實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與計(jì)算伸長(zhǎng)值相差超過(guò)+6 %或-6 %時(shí)，應(yīng)制定處理方案后再繼續(xù)施工。

7.3 張拉端的處理

張拉完畢且驗(yàn)收合格后，將外露預(yù)應(yīng)力筋機(jī)械切斷，且外露長(zhǎng)度不得小于3cm，清理干凈后，再用細(xì)石混凝土盡快進(jìn)行封錨。封錨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度與鋼筋保護(hù)層厚度一致，封堵的混凝土與原結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)合緊密。

8 結(jié)束語(yǔ)

隨著緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)將采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。如何根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)控制好緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝和質(zhì)量，尤其是在保證緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉適用期及固化期等技術(shù)指標(biāo)、處理好特殊部位預(yù)應(yīng)力筋的施工質(zhì)量方面為今后施工提供了參考。