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本文结合工程实例,分析介绍了某工程大跨度框架梁有粘结预应力施工技术特点与难点及详细施工技术方案;并根据预应力施工工艺流程,对后张大跨度有粘结预应力框架梁施工技术及施工过程中的双控管理措施进行了详细阐述和总结。
关键词:大跨度;有粘结预应力;框架梁;张拉反拱值1、引 言
近几年来,随着人们对居住及使用功能方面的要求不断提高,愈来愈多的商业或办公建筑体现为跨度大,大空间,少梁柱等特点。现浇后张有粘结预应力混凝土技术因其具在大跨度少梁楼板结构中,具有良好的承载力和较好的受力性能及良好的抗震性能、灵活的空间布置、缩短工期、降低工程成本投资、减轻建筑物自身的重量等优点,在办公楼建筑中得到广泛的应用,从而提高了房屋空间的利用率,取得了良好的经济和社会效益。因此,结合具体实践,对有粘结预应力混凝土施工技术进行探讨,具有很强的理论和现实意义。
2、工程概况
湖南某办公楼建筑,地下1层,地上9层,框架一剪力墙结构,总建筑面积25160m2,该办公楼一层大厅为会议室,面积为1500m2,最大跨度为37.2 m,层高11.400m,屋面为屋顶花园(地上3层面)。会议厅屋盖采用有粘结预应力大梁,呈不规则井字状布置,梁截面为:600×1900mm、600×1850mm,跨度分别有:28800mm、31534mm、37200mm。三层预应力框架梁平面布置见图1。
预应力筋及锚固体系:采用强度等级为1860Mpa、直径为φ15.2的高强度低松弛钢绞线,fptk=1860Mpq,E=1.95-2.0×105Mpq;预应力选用Ⅰ类锚具系列,预应力筋张拉端采用DzMl5-8(9)多孔夹片锚具:预应力张拉设备采用YCw-250B千斤顶,整束两端分别张拉;预留孔道采用与选用的锚具配套的内径φ70(80)mm金属波纹管。
3、有粘结预应力框架梁的技术特点与施工方案分析
3.1 预应力框架梁的技术特点
1)该工程梁跨度大,平面不规则,为非对称井字预应力梁。荷载变化大,受力复杂,预应力产生的次弯矩和次应力变化大,张拉顺序对预应力梁的影响大。
2)该会议厅屋盖南北向两侧与办公楼相连,且南向框架柱为圆柱,钢筋较密,预应力张拉端的布置和张拉操作困难。
3)该屋顶花园要求在预应力梁张拉完成后才能覆土施工。
3.2 施工技术方案要点
针对该预应力工程的特点,特制定如下技术方案。
1)在设计时,预应力梁采用部分预应力筋在梁上部及下部直线布置,部分预应力筋曲线布置,见图2,解决预应力梁的受力及屋面覆土荷载未完全施加的不良影响。为解决预应力张拉后可能产生的反拱较大问题,在施工过程中在梁上设置观测点,在张拉过程中对其进行全程观测。
2)预应力大梁与办公楼相连处采用后浇带隔开,在张拉完后再浇该后浇带混凝土,后浇带留在柱边方便张拉端的布置和张拉的操作。
3)张拉端设置及波纹管穿过柱的处理:在最底层柱子施工时按如图3a、3 b所示对柱子钢筋进行调整,确保到第三层时波纹管能顺利通过,张拉端南向圆柱处采用凸出式。
4)张拉顺序的确定:按照设计的要求及张拉设备的选取,张拉顺序为:
——先张拉梁的直线束,再张拉曲线束;
——张拉完一根梁直线束后,移至另一梁张拉直线束;最后张拉曲线束。
张拉模式为:O→10%σcon→100%σcon→锚固。
4、有粘结预应力框架梁施工技术
4.1 预应力施工工艺流程
预应力施工结合土建施工方案的要求进行,预应力梁的施工工艺流程如下:
梁模板铺设→绑扎梁内普通钢筋→焊接梁内支架钢筋→焊接梁内支架钢筋→安装锚垫板、螺旋筋→铺设波纹管→核波纹管矢高、钢绞线数量→封梁侧模板→预应力筋张拉端模板封模→隐蔽工程验收→浇捣混凝土→砼养护、张拉端拆模、清理→试压砼试块、安装锚具→拆除梁侧模板→砼试块符合要求后张拉→测反拱值→拆除底模→张拉端混凝土封闭→压浆、切除多余预应力筋
4.2 施工要点
预应力布置时,严格按图施工,钢筋数量及种类必须符合图纸要求,严格按设计要求曲线布筋,保证在垂直方向上各控制点的高度达到设计要求,曲线要平滑,反弯点位置按图施工,梁内预应力筋保护层最小厚度50mm,张拉端、固定端支锚具须有可靠固定,并保持张拉作用线与承压板面垂直;铺筋时须与水、电、空调专业密切配合,尽量避免电气管道及上下水管道影响预应力筋位置。波纹管埋设及预应力筋穿束是施工关键之一,其施工要点:
(1)金属波纹管进场后,抽样进行材质、抗压、抗拉、防渗漏检查;钢绞线、锚具进场后按规范规定取样复试,合格后方可使用。材料均需在指定仓库存放;www.tmgc8.com
(2)在已绑好梁的箍筋上,根据设计的曲线形状,焊接好波纹管支架。波纹管的连接头采用大一号的波纹管,接头长度为400mm,每端搭接200mm,用防水胶带封裹,然后根据箍筋上钢筋支架的曲线进行就位;
(3)钢绞线穿入波纹管时,前端包成子弹头然后将钢绞线穿入波纹管内,严禁蛮推蛮拉、损坏波纹管。
(4)电焊在波纹管铺设前完成,防止电焊损坏波纹管。
(5)在浇筑混凝土之前需设置灌浆孔、排气孔。灌浆孔或排气孔一般设置在构件两端。
4.3 模板及脚手架工程
本工程预应力梁的截面尺寸较大,因此,要求梁模板的支架必须满足承受结构的自重和可能出现的最大施工荷载的要求,并有足够的承载能力、刚度和稳定性。另外梁的高度大,预应力梁两侧模板必须在波纹管固定好并验收合格后方可进行封模安装,在模板打对拉螺栓孔时必须注意预先定出位置,防止打穿波纹管。
由于层高有11.4m、梁高有1.9m、板厚有200 mm,因此脚手架应进行专项计算。
4.4 浇捣混凝土
大梁设计采用C40混凝土,其施工要点:
(1)混凝土浇捣前对波纹管标高、位置、牢固情况,模板支架稳定,拼缝的紧密程度,构件的预埋铁位置、尺寸等进行全面验收;
(2)混凝土振动器绝对不能直接振击波纹管,以防振瘪引起波纹管漏浆影响张拉和孔道压浆:
(3)严格控制混凝土的质量,除做混凝土试块外,经常检查混凝土坍落度;
(4)混凝土浇筑后及时养护,检查和清理孔道、锚垫板及压浆孔。
4.5 预应力张拉前提条件
该工程采用C40混凝土,设计要求张拉预应力筋时混凝土强度等级不低于标准强度等
级的90%;实测混凝土浇注后第20天同条件养护混凝土试件强度平均值已超过90%,可进行张拉。
4.6 张拉控制
张拉过程实行双控管理,即以应力控制为主,并同时实施伸长值测量控制。在正式张拉前进行试张拉,实测摩擦损失系数,再根据实测结果填写“张拉要点”
(包括张拉力及计算伸长值)。张拉的实际伸长值不应大于计算伸长值的 6%或小于-6%,若发现实际伸长值超出此范围,应停止张拉,查明原因可继续张拉。
预应力钢束理论伸长值△L(mm)的计算:
△L=PpL/ApEp (1)
式中:pp——预应力束的平均张拉力(N)
L——预应力钢筋长度(mm)
Ap预应力束截面面积(mm2)
Ep——预应力束弹性模量(N/mm2),采用委托试验报告的实测结果
预应力筋伸长值采用分段达加法计算,计算值如表1。
4.7 反拱值测量
张拉完成后对所有控制点观测结果进行统计,最大控制点观测反拱值为8mm,反拱值测量结果如下表2。
4.8 孔道灌浆
预应力筋张拉后,应随即进行孔道灌浆,以防锈蚀与增加结构的抗裂性和耐久性。
用灌浆机将水泥浆压入预留孔道中。灌浆前,用压力水冲洗和润湿管道。每条孔道应一次连续罐满。灌浆顺序应先下后上。曲线孔道宜由最低点注入水泥浆,至最高点排气孔排尽空气并溢出浓浆为止。
灌浆宜采用标号不低于P.O 32.5R的普通硅酸盐水泥调制的水泥浆,水泥浆的强度等级不低于M30,且应有较大的流动性和较小的千缩性、泌水性(搅拌后3h的泌水性宜控制在2%)。为使孔道灌浆密实,可在灰浆添加0.05%-0.1%的铝粉或膨胀剂。
4.9 封锚
1)张拉灌浆完成后紧接着进行封锚;
2)封锚前应用手持砂轮切割机切割预应力筋外露多余长度,剩余长度不得少于30mm;
3)封锚前必须将锚具、锚孔清理干净,按设计要求进行封锚,凸出的锚头按照设计的大样图由总包方配置附加钢筋,对锚具进行封闭保护。
4)封锚材料必须将锚具、预应力钢丝头全部封锚堵密实,不得留有空隙,筋头、锚具不得外露。
5、结束语
综上所述,对于超长多跨度筋预应力混凝土两端张拉,采用应力、应变双控方式进行张拉控制,以应力为主,应变控制为辅,通过对预应力筋两端进行监测,适时调整张拉模式,使超长预应力筋的张拉过程得到了有效控制;在张拉完成后,测量反拱值,实测的反拱值是对预应力张拉结果的最好评价,本案的反拱值接近设计要求的反拱值。
参考文献:
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