某工程预应力转换大梁的施工监测

刘福祺

（重庆市设计院，重庆 400015）

1 工程简介

某行政楼地下1层，地上12层，总高度51m，其中(15)-(19)×(A)-(D)范围6层楼面以下为通透空间形成的入口门厅。结构设计中采用转换大梁和悬挑大梁来支承上部7层荷载。该区域的结构及施工有如下特点：通过悬挑预应力大梁、大型预应力转换梁将其上部荷载传至柱(剪力墙)、基础，并通过二次张拉实施，其中预应力的施加值、摩擦损失、锚固值、徐变、松驰、大梁在各施工阶段中的变形及非预应力筋的应力是设计人员极为关心的；同时，由于该区域荷重大，支撑高度高，施工过程中支撑体系受力情况也是各方所关注的，因此监测相关量值是十分必要的(图1）。

图1 将监测的区域平面图

2 检测内容

根据设计要求，并考虑安全性和经济性，拟测试以下内容。

（1）预应力转换大梁，B轴线，第一次张拉6孔，按张拉次序，第1孔两端放置传感器，第5孔一端放置传感器；C轴线，第5孔两端放置传感器，第1孔一端放置传感器，同时可测试该二孔的摩擦力(6只)。第二次张拉时，按张拉次序，B、C轴第1、3孔放置传感器(4只)，同时可测试该二孔的摩擦力(见图2)。

图2 B、C轴预应力梁传感器放置图

（2）在张拉过程中，对预应力梁变形进行测试。测试采用百分表。

（3）转换梁非预应力筋的应力测试，设置在(B)、(C)轴转换梁的跨中底排及顶排两侧钢筋上，每一根梁各埋置4个钢筋计，悬挑梁在(A)×(18)，(A)×(17)处顶部两侧钢筋上测试应力，每一根梁各埋置2个钢筋计，上部框架柱非预应力筋的应力测试。上部框架梁在(17)轴的AB及CD跨中下排钢筋两侧各埋置钢筋计2只。

（4）对8根混凝土支撑柱，分别在 (A)×(17)、(A)×(16)、(B)×(17)、(C)×(17)、(D)×(18)处，拟在15.300m标高处埋设钢筋计，每一支撑柱对角埋置2个。

（5）对预应力梁及相关构件进行裂缝观察。

3 测试结果及分析

3.1 转换大梁预应力测试结果

开始试张拉B轴线转换梁，未套夹片时，传感器与千斤顶相差达10%，故决定停止张拉。后来通过千斤顶和传感器标定，表明传感器是精确的(一只几乎没有误差，另一只有1%的误差)，因此对千斤顶进行了重新标定。重新开始张拉时，张拉首先不套夹片，表明在对中情况下，千斤顶与传感器符合较好，误差在3%以内（第一次未对中，出现较大误差，差值约为6%），随后进行了正式张拉。张拉从B轴开始，两端张拉至100%首先锚固一端，其锚固值为1800kN，随后使另一端张拉至103%，先锚固的一端传感器读数提高到1860kN，继续张拉另一端至105%，则先锚固一端传感器值增至1885kN，随后锚固另一端，其锚固值为1880kN，此时先锚固一端值由1885kN降至1882kN，这表明该梁中摩擦力较小。表1给出了转换梁在张拉过程中传感器的读数。

表1 转换大梁预应力测试(单位:kN)

在理想情况下，经同一标准传感器标定，千斤顶与传感器是一致的，传感器的误差一般在1%~2%，千斤顶的误差一般在2%~3%。此次张拉过程中，传感器与油表相差约100kN，其原因有以下4个因素：（1）夹片对钢绞线的阻力，这与钢绞线的粗细和夹片硬度等有关；（2）锚垫板、传感器、锚板、千斤顶的对中程度，不对中，传感器读数会偏小，最大偏差会达到10%以上(15孔钢绞线中，垫板采用两端凹槽，对中情况较理想)；（3）传感器与锚垫板接触面的平整度；（4）千斤顶及传感器本身误差。此次张拉中的4.5%误差，估计因素1占1.5%，因素2占2.0%，因素3占0.5%，因素4占0.5%。经测试，采用该种塑料波纹管摩擦很小，孔道摩擦约10kN。瞬时锚固值分别为86.8%，83.0%，84.5%，81.9%，85.8%。转换梁进行第二次张拉时，锚固值在1720~1735 kN之间。当割临时柱时，在封转换梁头、浇混凝土过程中传感器接线已严重损坏，只测得2只传感器读数。

3.2 梁柱钢筋应力测试

梁柱钢筋在施工过程中的应力状况，采用钢筋计进行测试。临时支撑柱共进行了9次测量，结果列于表2。

第1次为预应力未张拉前柱头中钢筋应力和轴力。测试后发现A轴边柱轴力最大，中柱及D轴边柱轴力则较小。这是由于在浇捣柱及该层楼层时钢筋应力几乎为零，施工荷载均由脚手架承担，当浇捣上一层混凝土时，转换梁和悬臂梁均有了刚度，可以承担上层传来的荷载，而转换梁的刚度远大于悬臂梁，同时D轴悬臂梁管辖范围比A轴为小，因此，较大一部份荷载由转换梁直接传到两端的混凝土墙体，从而造成A轴柱轴力比其他柱轴力为大。

第2次为第一批预应力张拉完毕，柱中轴力均有所减小，其范围在400~550kN之间，柱与悬臂梁未脱开。

第3次为拆除了部分脚手架后临时支撑柱的轴力，柱中轴力均有增加，增幅在100~400kN之间，其中中部柱轴力增加最大，这可能的原因为，脚手架承担的力转化为由柱来承担，假如楼面刚度无穷大，此时柱按面积来分担，致使中部柱增加较大，同时，假设无临时支撑柱，则结构荷载将由转换梁传至两侧墙，转换梁的变形也致使中部柱轴力增大较多。

第4次为临时支撑柱下的铁箱全部敲掉之后测得的数值，理论上钢筋计的应力值应为零，但实际测得钢筋计应力值不为零，推测原因：在将钢筋计焊接到钢筋上（要求两端焊缝长度不小于80mm）之后，由于焊接部分钢筋冷却收缩，使得钢筋计产生一个初压应力。即第四次测得的钢筋计应力值实际就是柱子轴力为零时的钢筋计应力值。所以第1、2、3次测得的柱子轴力减去第4次测得的相应柱子的轴力，才是柱子真正的轴力。最终测得的柱子的最大轴力值（第1次测得）在415kN～953kN之间，可见柱子承受的轴力较小。分析原因：这是由于在浇捣柱及该层楼层时钢筋应力几乎为零，施工荷载由脚手架及临时柱承担，当浇捣上一层混凝土时，转换梁和悬臂梁均有了刚度，可以承担上层传来的大部分荷载，因此临时支撑柱承受的荷载较小。

第5、6、7次分别为浇筑完第10、11、12层后，临时支撑柱轴力由于上部荷载的增加而不断增大。

在拆除临时柱前后测得临时柱轴力，A×16为805kN、A×17为377kN、D×18为205kN。

表2 柱头钢筋应力和轴力(15.300m处)

3.3 裂缝与变形

（1）在预应力梁未张拉前，转换梁有细微裂缝，但未贯穿，估计为收缩裂缝。张拉完毕后未见继续发展。

（2）第1、第2次预应力张拉过程中悬臂梁端部上挠约3mm和0.4mm，拆除临时柱时分别下垂2mm和0.2mm(A×17)。拆除临时柱过程中，结构下垂是比较小的，尤其是第2次拆除临柱，由于后浇带已完成，使16~18轴这部分结构与其余结构连成一体，门厅6层以上形成空腹特大梁，从而部分荷载通过门厅两侧的结构传至基础。

4 结束语

通过施工过程中各项数据的全程监测，测试数据与设计吻合，达到了预期要求。