大跨度预应力结构中的复杂张拉端施工技术

中铁航空港建设集团北京有限公司 北京 100070

1 工程概况

三亚美丽之冠大酒店项目张拉端部位的结构形式多样，有黏结预应力梁张拉端节点体积较大，处理不好会对预应力施工有很大影响，无黏结预应力在结构服役期中主要靠张拉端处的锚夹具为结构施加预应力，无黏结张拉端处理的好坏直接影响预应力结构的耐久性。

针对本工程的复杂张拉端节点环境设计了一些特殊的张拉端形式，有黏结预应力张拉端除了 “后浇带内张拉的张拉端”“凸出式张拉端” 和“梁侧凸出式张拉端”等一般做法，还设计了“梁侧台座张拉端” 和 ”附加连续梁式张拉端”的张拉端方式；无黏结预应力张拉端采用“凹入式张拉端”“凸出式张拉端”和“出板面分散式张拉”做法[1-4]。

2 各张拉端的预留

2.1 在后浇带内张拉的张拉端做法

本工程七星大堂地下1层空心板采用无黏结现浇预应力混凝土空心楼盖体系。空心板为圆形，空心板内梁及邻跨多为连续梁且为预应力梁，空心板的外环梁为非预应力梁，预应力张拉端设置在空心板的外环梁中。预应力筋设置在梁体内，此类预应力梁需要在梁内预留张拉后浇洞，张拉灌浆结束后浇筑后浇洞。后浇洞与梁同高宽，长度为1.5 m。后浇洞内箍筋亦为开口箍筋，或者在张拉后放置箍筋。具体做法和尺寸如图1所示。

图1 后浇带内张拉的张拉端做法示意

2.2 凸出式张拉端做法

边跨预应力梁多采用凸出式张拉端做法，张拉端设置在边梁侧，此类预应力梁易于以后的张拉及灌浆施工，且不削弱原有边梁或柱的强度。在浇筑混凝土前，在被封堵锚具的四周设置锚固筋，锚固筋采用C12钢筋埋入混凝土结构（柱或梁）中200 mm，封堵混凝土外露结构表面200 mm，具体做法和尺寸如图2所示。

图2 凸出式张拉端做法示意

2.3 凹入式张拉端做法

边跨预应力梁也有采用凹入式张拉端做法，张拉端设置在边梁侧，此种张拉端做法，锚具不外露出结构面，但对原有边梁或柱的强度有一定的削弱作用，故设计时应考虑预应力对其的削弱影响，适当加强削弱截面的配筋和截面。具体做法如图3所示。

图3 凹入式张拉端做法示意

2.4 梁侧台座张拉端做法

本工程地下1层预应力梁邻跨多为连续梁，除了“在后浇带内张拉的张拉端”做法解决预应力张拉端问题，还采用“梁侧台座张拉端”做法。

梁侧台座张拉端做法可以避免预留梁上后浇带而带来的对梁进行二次浇筑的问题。预应力筋设置在梁两侧的加腋区，梁两侧水平分别加宽 350 mm，高800 mm，形成一个张拉台座，张拉台座的梁顶标高与加腋梁平齐。具体做法如图4所示。

图4 梁侧凸出式张拉端做法示意

2.5 附加连续梁式张拉端做法

本工程地下2层27 m跨预应力梁上部有1 m覆土荷载，而邻跨为正常荷载且跨度很小，预应力梁截面远远大于邻跨梁截面，其受力形成不了连续梁的受力效应。为了解决此问题，设置附加连续梁，让支座承担一部分负弯矩，以减轻大跨度与预应力的跨中弯矩。附加连续梁根据邻跨的具体情况分别有2 种，一种增加4 m，第2种增加1.5 m。具体做法如图5所示。

图5 附加连续梁式张拉端做法立面示意

2.6 无黏结出板面分散式张拉

本工程地下2层及地下1层电影院，以及咖啡厅为27 m×27 m大空间结构，大跨度部位采用预应力井字梁，与井字梁相连的邻跨为非预应力梁。无黏结预应力张拉端设置在邻跨非预应力梁中，根据每根无黏结预应力筋均有独立的张拉端这一特性，张拉端可以设置在邻跨梁顶，分散对预应力筋进行张拉锚固，同时也避免了预留梁上后浇带而带来的对梁进行二次浇筑的问题。做法如图6所示。

图6 无黏结板上张拉端做法示意

3 张拉端的封堵

3.1 钢筋绑扎

预应力张拉端除设置在非预应力梁内或凹入式张拉端外，均需甩出钢筋以便张拉后对张拉端进行封堵，一般锚固筋为C12钢筋，钢筋埋入混凝土结构（柱或梁）内200 mm，封堵混凝土外露结构表面200 mm。

预应力梁张拉完毕后，需对张拉端进行封堵，张拉端封堵的好坏直接影响预应力结构的耐久性，封堵前需对多出的预应力筋进行切割，再在甩出的C12锚固筋上绑扎A8双层钢筋网片，如图7所示。

图7 钢筋平面布置示意

3.2 模板支设

模板采用厚18 mm多层板，底部用5 mm×10 mm木方支撑，模板四周用木方加顶托加固，斜撑的固定端采用钢钉加模板条的方式，如图8所示。

图8 模板加固剖面示意

3.3 混凝土浇筑

张拉端的混凝土采用强度等级C45（高于预应力梁一个强度等级）、抗渗等级P8的微膨胀混凝土，浇筑时用锤子敲打四周以确保浇筑密实。浇筑完毕后，12 h以内进行养护，养护时间不得小于14 d，且混凝土的强度应达到75%以上的设计强度。

4 质量控制要点

1）混凝土浇筑时，张拉端处振捣棒尽量不接触锚具，尽量减少振捣棒对张拉端位置的影响。

2）预应力筋张拉端处所用锚具、夹具和连接器在安装前必须清洗干净。凡按设计规定要求在锚固零件上涂抹改善锚固性能的物质，应在安装时涂抹。

3）为保证安装时锚具和连接器与孔道对中，张拉端必须按设计图纸的要求，设置整块垫板或单孔排列的钢垫板，焊接在支架筋上，单孔组合排列的钢垫板形心必须与预应力束曲线的中心重合。

4）预应力需待混凝土强度达到设计强度的100%后方可张拉，张拉前不得拆除底部受力支撑。

5）有黏结预应力张拉锚固后应及时注浆，一般应在48 h内完成，如情况特殊不能及时注浆，应采取保护措施，保证锚固装置及钢绞线不被腐蚀，以防滑丝，注浆后3 d内不得切割钢绞线和碰撞锚具。

6）切割多余钢绞线时，必须在距锚具75 mm以外的位置使用切割器，并对锚具采取保护措施，使锚具附件的温度不超过150 ℃，以防止夹片受热退火而滑丝；在切割过程中还应该特别注意避免使氧炔焰及切割时产生的溅射物质触及锚具。

5 结语

在本工程大跨度预应力施工中，针对不同梁端构造特点，采取了多种形式的张拉方法，有效地解决了不同跨度预应力梁张拉的质量控制。预应力作为现代混凝土结构的一种新技术，有效地降低了梁高，减小挠度和裂缝，提高了梁的整体刚度，增强梁的抗裂水平，预应力张拉端的牢固与否直接关系到结构的安全性[5]。