预应力薄腹梁施工工艺浅析

赵银强

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

0 前言

当前我国预应力混凝土技术一直在大量应用和推广，而跨度12m至18m的屋面承重梁主要采用预应力薄腹梁。此种构件可现场制作，避免长途搬运，有一定的推广价值。

1 特点

预应力薄腹梁主要采用后张法。本文以工程实践经验为基础。采用本工艺，可提高施工效率，保证工程质量，降低工程造价。工艺原理为在混凝土构件中预留孔道，混凝土达到设计强度后，在孔道内穿预应钢筋，对预应力筋施加预应力，同时混凝土受压,张拉完毕后钢筋两端用工作锚锚固,然后用压浆泵在孔道内灌水泥浆。

2 适用范围

本工艺适用于张拉预应力屋面梁、吊车梁、公路铁路桥梁等构件。

3 施工工艺要点

3.1 胎膜砌筑

梁宜平卧叠层制作，砌模时按施工组织设计构件现场布置图实施。底模用砖加泥巴砌筑后表面用1:3水泥砂浆抹面，铁抹子压光，待水泥砂浆干后即可涂刷隔离剂。抹面沙浆达到设计强度50%后方可浇筑混凝土。

3.2 安装钢筋骨架、支模

按构件设计图及预制构件平面布置图安装钢筋骨架，后支模。支模时应按图纸要求预埋铁件及预留孔。

3.3 预应力孔道预留

孔道成型质量对预应力损失的影响较大，应严格把关。孔道位置偏差不大于3mm。孔道成型采用钢管抽芯法，其要求如下:

1）钢管表面需光滑平直，无锈蚀，局部无凹陷和疤痕等突起物。预埋前除锈刷油，其长度不宜超过15 m，两端应伸出构件500 mm左右，并设两个互相垂直的16圆孔。

2）15 m以上的构件采用钢管对接，接头需平整,管端的连接处用300 mm长铁皮管套上,铁皮套管内表面与钢管外表面紧密接合。

3）钢管用支架支起，支架绑在钢筋骨架上，间距不大于1 m。

4）灌浆孔距不大于6 m，其大小形状与灌浆嘴相吻合，排气孔留在梁的两端。

3.4 混凝土浇筑

混凝土先浇筑受压区（上弦和腹部），然后浇筑预留孔道区段（下段），孔道区段浇筑由中间向两端进行。混凝土的石子粒径不得大于20mm，表面用铁抹子压光。混凝土达到设计强度的30%时，方可拆模和浇筑上层混凝土。

3.5 钢管抽芯规定如下

1）浇筑混凝土后用直径14 mm的短钢筋插入钢管端部孔中转动钢管，以后每隔10～15 min转动一次。钢管转动时宜向一个方向进行，不能左右转动。如为两根钢管需反向转动。

2）抽管时间按实际经验确定，一般在混凝土终凝前，用指头按压混凝土表面不出现凹痕时，即可进行抽管。

3）抽管顺序宜先上后下。抽管可用人工或卷扬机。抽拔时速度应均匀，边抽边转，使管子处于平稳状态，抽引方向与孔道保持在一直线上。抽管后必须将孔道清理干净。

4）如有个别塌孔，须立即修补。先将塌孔处混凝土拨开清理干净，然后卷一同直径的铁皮圆筒放入塌孔处，用高标号混凝土浇筑密实，并遮盖浇水养护。

3.6 预应力筋制作

1）锚固方案:采用碳素钢丝作预应力筋，标准Ryb=1 600 MPa，设计强度 R/y=1 280 MPa，弹性模量Eg=2×105MPa，张拉端采用钢质锥形锚具，固定端用镦头锚具的DM5B锚板。

2）预应力筋的下料长度:根据构件长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、镦头的预留量、实验确定的张拉伸长值、弹性回缩值及张拉设备等数据，综合计算并核实无误后进行。

3）预应力钢丝的编束:钢丝按伸长率相近编在一起，先将一头在档板上对齐，离端头200mm和每隔1～2m用梳子板和20#铁丝将钢丝编成排，然后隔2m放一只短钢管作衬件,最后将钢筋围成圆束，以保证钢丝排列整齐。

3.7 碳素钢丝的张拉

1）对构件的混凝土强度、孔道、穿筋、锚具及张拉设备的安装等全面检查。混凝土强度达到100%设计标号时，方可张拉。

2）为减少预应力筋的松弛损失，张拉程序0→1.03σk，张拉端和固定端交替代布置在构件两端，同时对称张拉。

3）直线预应力筋作用线与孔道中心线重合。

4）重叠生产的构件张拉应从上至下进行，并逐层适量超张拉力，但底层张拉力不宜比顶层张拉力大5%。

6）张拉完毕放松时应缓慢放松，以免油表、千斤顶受损，同时应作好标记，第二天实测预应力钢丝内缩量大于规定值及内缩根数超出设计及规范规定，应改善工艺或更换锚具重新张拉进行弥补。

7）施工中如张拉值超过容许差值,应暂停张拉，查明原因并采取措施调整后，方可继续张拉。

8）预应力钢丝锚固后,外露长度不小于15mm，余长用砂轮切割机切割，不得采用氧化乙炔及使用电弧切割。长期外露的锚具要采取防锈措施。

9）用千斤顶张拉时，将张拉力换算成油表读数（张拉前油泵、千斤顶应在试验机上进行顶、压试验,确定油表读数）作为张拉力控制的依据，并同时填写预应力张拉记录。

10）张拉注意事项

①锚具安装到位后，应及时张拉，以防因锈蚀而产生滑丝、断丝现象。应正确计算理论伸长值，注意在施工过程中正确测量实际伸长值；

②张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩阻损失；

准确称取绞碎的样品4 g和2-辛醇（最终在样品中的质量分数为0.206 μg/g）置于10 mL聚四氟乙烯垫密封的螺口样品瓶中，将75 μm CAR/PDMS固相微萃取针暴露在样品瓶中，60 ℃水浴40 min，将萃取头插入GC-MS气相色谱进样口，250 ℃解析2 min，取出萃取头，进行气相色谱质谱分析。

③采作锥锚式千斤顶张拉钢丝束时，先使千斤顶张拉缸进油，至压力表略有起动时暂停，检查每根钢丝的松紧并进行调整，然后再打紧楔块；

④钢丝束镦头锚固体系在张拉过程中应随时拧上螺母，注意安全；锚固时如遇钢丝束偏长或偏短，应增加螺母或用连接器解决；

⑤多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移，可更换夹片，用小型千斤顶单根张拉；

⑥多根钢丝同时张拉时，构件截面中断丝和滑脱钢丝的数量不得大于钢丝总数的3%,一束钢丝只允许一根；

⑦每根构件张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表；

⑧两端同时张拉时应保持两边加载同步。

3.8 孔道灌浆

1）预应力钢丝张拉后，应及时在孔道灌注纯水泥浆。

2）灰浆强度不低于20 MPa，不能掺入对预应力筋有腐蚀作用的外加剂，可掺入不大于水泥重量0.03%的铝粉增加灌浆的密实性。

3）水泥浆必须通过滤网，置于储浆斗内，并不断搅拌。

4）因水泥浆游离水分较多及灌浆压力下的离析，可不用水冲洗孔道。

5）灌浆顺序应先下后上，避免上层孔道漏浆把下层孔道堵住，待排气孔冒出浓浆后，即堵死排气孔,再继续加压 0.5～0.6 MPa，1～2min 后即可堵塞灌浆孔。

3.9 起吊、清底模

1）孔道内水泥浆强度达到15 MPa时方可移动构件。

2）屋面梁由平卧状态扶直、平移时须采用滑轮装置，并保证各点受力均匀。先将梁与胎膜分离，然后平移起吊，勿使受扭或歪曲，不得急牵冲击起吊。

4 质量标准

执行GB50204《混凝土结构工程施工及验收规范》;GBJ301-88《建筑安装工程质量检验评定标准》。

5 安全措施

1）构件张拉时两端不准站人,并应有防护措施。非工作人员禁止进入张拉区。

2）油泵操作人员要戴防护眼镜，防止油管油表连接处破裂喷油伤眼，油泵开动过程中不得擅离岗位。

3）灌浆人员必须戴好防护镜及其它保护用具，以免泥浆喷射伤人。

4）油泵与千斤顶之间所有连接点要完好无损，油表接头处要用纱布包扎，防止漏油喷射。

6 效益分析

本工艺的成功实施,降低了薄腹梁制造成本，保证了质量和工期，在激烈的市场竞争中，赢得了建筑单位和设计单位信赖，取得了良好的社会效益和经济效益。