[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 建筑设计 阅读：3815次
随着国民经济的快速发展,建筑工程也随之兴旺起来,在建筑工程中预应力混凝土已得到广泛的应用。本文作者通过对我国预应力混凝土结构的特性进行了分析,同时结合工程实例就有粘结预应力混凝土结构施工措施及工艺作了阐述。
关键词:预应力混凝土;后张法;应力损失
前言
近年来,随着我国高强钢材生产发展,预应力混凝土取得了较大的进展,正追赶国际水平。预应力混凝土在房屋建筑中的应用,由于房屋建筑本身的特殊性,当前仍处于由低强钢材向高强钢材、向预应力混凝土过渡的阶段。就房屋建筑而言,现阶段预应力混凝土应用还是以现浇后张法为主。
1、预应力混凝土结构特性
1.1 预应力混凝土的概念
在建筑结构中,结构构件(梁、板等)在承受外荷载前,预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力,造成人为的压应力状态,预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力,这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态,使混凝土结构不开裂,提高结构的刚度和结构的耐久性。
1.2 预应力混凝土经济性比较及优点
预应力结构的优点:大量节省钢材,减小构件的截面,减轻结构自重(比普通钢筋混凝土结构可节约钢材30%-60%,减轻结构自重达30%左右),特别在大跨度结构中更为经济;能有效地降低结构高度(或增加净空),建造大跨度、大空间结构,增加使用面积;不开裂使用,改善结构的使用性能,提高结构的耐久性;能有效地控制结构的挠度(甚至无挠度)等。
2、工程实例
2.1 工程概况
某工程为二层框架结构,屋面为网架,建筑面积为6028m2。二层框架梁采用有粘结预应力结构,跨度分别为36m和42m。本工程预应力钢筋采用直径1×7φJ15.24,强度标准值1860N/mm2的低松弛钢绞线,具采用QVMl5-7系列锚具,预留孔道采用φ70金属测纹管成孔。
2.2 施工工序
准备工作→材料设备进场、验收→标高放线→矢高筋焊接→波纹管安装和固定→钢绞线开盘下料、钢丝束穿筋→张拉前的准备工作→预应力筋的张拉及记录→灌浆及封锚。
2.3 施工要点
(1)预应力钢绞线的架立钢筋用φ8钢筋按标高焊接牢固。
(2)用20号铅丝将波纹管固定在架立筋上,接头用200mmφ75套接,两端用密封胶带封好,泌水管安装固定在波纹管口间距不大于20米。
(3)穿束时前端用胶带包裹好,保护孔道。
2.4 预应力张拉的准备
钢绞线用料为252根47.1米[YYL2(3)]、42根60.50米[YYLl(9)]。
2.5 张拉力的计算
Pj=0.7fakP=0.7X1860X139.98X 7=1276.IOKN
2.6 伸长值的计算
△L=PLT/APEs
本工程采用两台YCWl50B型千斤顶,选用两台性能言之要求的ZB4-500型高压油泵、配套工具选用与锚具三配使用的工具锚板。
通过检测的千斤顶和油压表均须配套标定,以确定二拉力与压力表读数的线性回归方程(见下表)。
2.7 张拉与锚固
考虑预应力混凝土应力损失的问题,实际施工方法采取相应的技术措施,以减少应力损失确保施工质量(见2.3)。
梁的混凝土强度达设计强度85%后进行张拉,采用后张工艺,张拉时要两端同时对称张拉。
张拉程序:由零应力→初应力(10%)→张拉应力100%)→超张拉(103%)→持荷3分钟→测量、锚固→油缸回零(各级别均测量伸长值)。
张拉时采用以张拉力作为主控制指标,以实际伸长值作为校核的双控法,张拉力达设计要求时,实际伸长:三论伸长偏差控制在±6%范围内。
2.8 道压浆封锚
灌浆用UB3灰浆泵将425R普通硅酸盐水泥,水灰比0.4～0.45的水泥浆连续灌至饱满(压力为0.5-0.7MPa)。钢绞线预留20—30mm采用手捉砂轮机切割和用原同等级微膨胀混凝土封锚。
3、施工方法及质量保证措施
3.1 预应力混凝土构件的特性是它在承受外荷载前,以人工方法使构件混凝土产生压应力,并能持续地存在。但是,在预应力施工过程中,由于张拉工艺、钢材及混凝土性能等种种原因,使在混凝土中实际保留的预压应力值要比预应力筋张拉(后张法)完毕时小。这一差值,称为预应力的损失值。
3.2 混凝土收缩和徐变引起的损失。
考虑混凝土收缩和徐变引起的损失,本工程选用后张法,且待梁的砼强度达设计强度85%后进行张拉。由于后张法预应力混凝土构件在张拉时,混凝土已完成了部分收缩(后张法构件的σL要比先张法小)。
3.3 张拉端锚具的变形和预应力筋回缩引起的损失σL1。
在张拉端,当预应力张拉达到σcon(张拉控制应力)后,将卸走张拉机械,预应力筋回缩,使锚具产生变形。这将使预应力筋的张紧程度降低,应力减小,即引起预应力的应力损失σL1。对于预应力直线钢筋,损失值σL1可按下式计算:www.tmgc8.com
σL1=a/LEs
式中a--锚具变形值和预应力回缩值,可根据实测数据测定
L一张拉端至锚固端的长度
Es一锚具弹性模量
减少σL1的措施有:①选择国内预应力专业厂家的产品变形小及预应力筋回缩小锚具,尽量减少垫板的块数。②增加台座长度L,以减少先张法预应力混凝土构件的预应力损失。
3.4 预应力筋与孔道壁间的摩擦所引起的损失σL2。
后张法预应力混凝土构件张拉时,预应力筋被张拉长的同时,混凝土则被压缩,张拉过程中预应力筋与孔壁产生摩擦力。离张拉端的距离越远,则预应力筋中的拉应力愈小,产生了预应力损失σL2。一般在后张法生产预应力构件时才会发生。
预应力损失σL2是由两部分原因所引起:①在曲线孔道部分发生的曲线配筋而产生的摩擦力;②在全长范围内,因孔道尺寸偏差和漏浆所产生的摩擦力。根据混凝土规范,预应力损失值σL2由下式计算:
σL2 =σcon(1/ekx μθ)
式中:K--考虑孔道(每m)局部偏差的系数
X一张拉端至计算截面间的孔道长度(m)
μ一预应力筋与孔道壁间摩擦系数
θ一截面曲纬孔谱部分的切线尘角 (弧度),μ与K可从规范中查得。
减少预应力损失σL2,本工程采取以下措施:①预留孔道采用刚度大的YG金属波纹管φ70成孔,以减少孔道尺寸的偏差,降低K值;②采用两端张拉,摩擦损失减少近一半:③采用超张拉工艺,以减少摩擦损失,达到较大的保留应力。
3.5 预应力筋松驰引起的损失σL4。
钢丝束在高应力下,当长度保持不变时,应力会随时间的增长而逐渐降低。另一方面,当钢丝束的应力保持不变,应变会随时间增长而逐渐增大。两方面统称为钢丝束的应力松驰损失σL4(可根据混凝土施工技术规范查表计算)。
对于应力松驰损失σL4,本工程采用超张拉工艺以减少损失值。首先张拉预应力筋使应力达到1.05σcon,在此应力下持荷3—5min。
4、结语
(1)近十几年来,现浇后张结构正日益广泛地应用于房建方面(大跨度厂房和综合文体建筑),对填补技术空白、追赶国际水平作出了不少贡献。就我国现阶段预应力混凝土工艺:现浇与预制、后张与先张结构、有粘结与无粘结筋的应用,各有利弊,必须合理应用。但现浇后张、预制先张发展很不平衡,前景也不太明朗。同预应力混凝土仍有很大的拓展空间。
(2)在预应力混凝土施工质量控制方面,考虑到钢筋混凝土的协同作用,对混凝土现浇过程必须认真落实监控措施,避免预应力筋挤压混凝土,使混凝土发生局部压陷而引起预应力值的降低。
(3)预应力损失值根据影响因素的不同而有相应的理论计算公式,在实际施工时从中也能分析并选用适当的技术措施进行控制。
