預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用實例

王海峰

摘要：預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為當(dāng)前土木工程施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，為業(yè)主及設(shè)計人員在確定建筑方案時提供了一種結(jié)構(gòu)體系的選擇。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用大幅度提高了原結(jié)構(gòu)梁的受彎承載力，其結(jié)構(gòu)耐久性較好，并具有良好的經(jīng)濟性和便捷性。但現(xiàn)行規(guī)范對于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)正常使用階段的要求要比普通結(jié)構(gòu)的要求更加嚴(yán)格，這就需要相關(guān)人員不斷提高預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)水平，在應(yīng)用中對施工工藝流程、注意事項等進行全面分析，以此促進預(yù)應(yīng)力工程施工質(zhì)量快速提升，實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù);建筑工程;實例

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的內(nèi)涵

1.1 應(yīng)用范圍

基于在實際工程中能大大提高建筑質(zhì)量、使用壽命和安全性能的特點，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展空間越來越廣泛，其解決了大跨度、設(shè)計復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)問題。同時，自國內(nèi)外發(fā)展采用有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力混凝土組合結(jié)構(gòu)的概念以來，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成為現(xiàn)代建筑工程設(shè)計及施工的主要形式，是現(xiàn)代大跨度建筑施工中一種建筑結(jié)構(gòu)安全、運用穩(wěn)定的核心技術(shù)。在現(xiàn)代建筑施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及特種結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 技術(shù)原理及施工條件

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是指在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先采用人為方法，在結(jié)構(gòu)受拉區(qū)域張拉鋼筋，結(jié)構(gòu)內(nèi)部利用鋼筋彈性回縮會形成一種應(yīng)力狀態(tài)，對混凝土預(yù)先施加壓力，這種壓應(yīng)力與使用階段中所產(chǎn)生的拉應(yīng)力相互抵消或部分抵消，以此限制裂縫發(fā)展或使裂縫發(fā)生推遲，使混凝土抗裂度提高并達到結(jié)構(gòu)剛度。預(yù)應(yīng)力技術(shù)可擴展使用構(gòu)件的應(yīng)用范圍，能夠使強度材料得到更好的利用，并可增加構(gòu)件的耐久性，減輕構(gòu)件自重，但預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工需要具備一定的工作條件要求，由于預(yù)壓應(yīng)力大小是由預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量及張拉應(yīng)力所決定，故要求預(yù)應(yīng)力具有較高強度，否則會影響構(gòu)件制作和使用，造成構(gòu)件損失。其次，預(yù)應(yīng)力鋼筋具有足夠的塑性和黏結(jié)性，以此確保結(jié)構(gòu)在破壞之前有較大的變形能力。

2 工程概況

該項目為某地新建學(xué)校，建設(shè)用地面積約29 124.0 m2，總建筑面積62 444.69 m2，地上建筑面積37 869.03 m2，地下建筑面積24 575.66 m2。本工程在架空自行車庫、運動場及附屬建筑屋面層的部分框架主梁布置了有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)應(yīng)力梁共計9根梁，采用后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)。按照設(shè)計要求，本工程預(yù)應(yīng)力筋采用標(biāo)準(zhǔn)強度fptk=1 860 N/mm2，公稱直徑Φ=15.2 mm，彈性模量Ey=1.95×105 MPa的高強度低松弛鋼絞線，均采用兩端張拉，錨固體系采用OVM群錨體系;有黏結(jié)預(yù)留孔道采用金屬波紋管。施工前，施工現(xiàn)場人員應(yīng)在最短時間內(nèi)了解鋼絞線、張拉應(yīng)力、錨具類型及張拉時混凝土強度等設(shè)計意圖，并基于相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的前提下進行施工，確保施工質(zhì)量。

3 預(yù)應(yīng)力施工方法

3.1 張拉控制力值的計算

根據(jù)該項目特點，經(jīng)過相關(guān)計算得知，本工程張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk=1 395 MPa，每束鋼絞線張拉力為：195.3 k N。張拉控制應(yīng)力按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許偏差為5%。同時，在設(shè)備選擇上，本工程由于均采用OVM15-9群錨體系，因此，選用YCW-250型液壓千斤頂及配套的高壓油泵，油壓精度為0.5級，灌漿采用壓力灌漿機等相關(guān)張拉配套設(shè)備。

3.2 預(yù)應(yīng)力筋的加工制作

預(yù)應(yīng)力筋下料、制作固定端錨具是本工程的重要工序之一，預(yù)應(yīng)力筋要切割成工程所需長度，按設(shè)計長度用砂輪切割機斷料，切割禁止使用氣割或電焊切割。鋼絞線的下料長度與鋼絞線在結(jié)構(gòu)內(nèi)的長度（含曲線增量）、張拉端操作長度及下料誤差三者之和相等。下料的同時應(yīng)對鋼絞線進行外觀檢查，以剔除有傷害的鋼絞線。

3.3 預(yù)應(yīng)力的預(yù)埋施工

3.3.1 支架焊接、波紋管、有黏結(jié)鋼絞線安裝

（1）普通鋼筋土建工種完成后，先放線、定位支架筋、預(yù)埋波紋管、穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線、安裝錨墊板、螺旋筋等，然后再進行腰筋、吊筋、拉結(jié)筋等綁扎。為了防止預(yù)應(yīng)力筋穿入錨墊板后發(fā)生傾斜，造成澆注混凝土?xí)r漏漿而無法進行張拉操作，要將錨墊板在邊模板上固定，使錨墊板與邊模板緊靠。

（2）對預(yù)應(yīng)力筋的定位標(biāo)高進行調(diào)整，將誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，即水平誤差控制在±10 mm;垂直誤差允許在±5 mm。在鋼箍焊上孔道支架，確保支架間距合理，通常滿足600 mm～1 000 mm設(shè)計要求。此外，如果梁起拱，則孔道應(yīng)隨梁而起拱。

（3）波紋管安設(shè)應(yīng)在支架焊接后進行，將波紋管一節(jié)一節(jié)地套入相應(yīng)的位置，理順后在支架上進行綁扎。

3.3.2 波紋管孔道成型

梁普通鋼筋綁扎并焊接完固定支架后進行預(yù)應(yīng)力孔道安裝。將波紋管由預(yù)應(yīng)力梁一端穿入預(yù)應(yīng)力梁另一端（按波紋管長度連接波紋管接頭），波紋管在承壓鐵板處適當(dāng)外露。為了防止混凝土澆筑時波紋管會有上浮或水平位移現(xiàn)象，波紋管必須在鋼筋支架上固定牢靠，并采用大一號同類型的波紋管接頭套管嚴(yán)密固定好波紋管接頭，接頭套管應(yīng)≥250 mm，并密封接頭管兩端，用水密性膠帶在接口處纏包，避免漏漿。對波紋管進行檢查，是否連接牢固，安裝無損。

3.3.3 設(shè)置壓漿板及泌水管

在就位固定好預(yù)應(yīng)力筋后，將泌水管布置于二端張拉方式的連續(xù)跨梁的跨中位置。用弧形板和海綿將泌水管與波紋管之間壓緊并綁扎連接，在塑料壓板嘴上插入黑鐵管，引出梁頂面。泌水管應(yīng)高出構(gòu)件頂面300 mm左右，泌水管中插入一根鋼筋并封口，確保泌水管在灌漿前的完整性。

3.4 預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)

3.4.1 準(zhǔn)備工作

預(yù)應(yīng)力張拉是本工程技術(shù)工藝的重要一步，當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計強度80%后（設(shè)計無要求），進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉作業(yè)。其次，張拉前要確保成型構(gòu)件質(zhì)量，避免在裂縫、空洞、蜂窩等不良現(xiàn)象下進行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉前應(yīng)拆除側(cè)模，不可拆除底模。

3.4.2 張拉過程

（1）預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)按照設(shè)計步驟，在滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的前提下進行，其作業(yè)過程要保證孔道、工作錨與千斤頂三對中，張拉過程應(yīng)均勻，即確保工作錨、千斤頂、工具錨、孔道中心線末端的切線四者中心重合;張拉到現(xiàn)定油壓后，持荷復(fù)驗伸長值，合格后實施錨固。

（2）按照設(shè)計步驟及規(guī)范對預(yù)應(yīng)力進行張拉作業(yè)，張拉前要準(zhǔn)備好器具，安裝錨具及夾片，張拉采用千斤頂。預(yù)應(yīng)力在張拉過程中，要對張拉數(shù)據(jù)嚴(yán)格記錄，達到設(shè)計規(guī)定要求的伸長值與張拉力時，張拉應(yīng)停止，然后錨固預(yù)應(yīng)力筋。為了減少預(yù)應(yīng)力筋的損失，在預(yù)應(yīng)力筋張拉達到控制值要求的情況下，本工程設(shè)計要求采用超張拉且采用兩端張拉。本工程所采取的張拉控制措施主要是檢驗張拉力，其次對伸長值進行檢驗和控制，張拉過程中要確保伸長值在規(guī)定可控范圍內(nèi)，如在偏差范圍外應(yīng)停止張拉作業(yè)，并對伸長值超偏差范圍的原因進行檢驗和分析，采取相關(guān)的故障處理措施，解決后方可繼續(xù)張拉。張拉完構(gòu)件后，要對其端部和其他部位進行檢查，檢查是否存在裂縫問題。此外，要用手提砂輪機將預(yù)應(yīng)力筋張拉后的多余外露筋切除并進行封閉，可采用大一標(biāo)號的微膨脹細(xì)石混凝土。

4 結(jié)語

綜上所述，合理運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)能大幅度提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。預(yù)應(yīng)力專項施工是本工程結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵工序，在施工過程中，應(yīng)對關(guān)鍵工序進行全面考慮，確保質(zhì)量，按規(guī)范或規(guī)程要求全部合格后才能允許用于工程中。

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