超长超高大空间后张有粘结预应力梁施工

□文/李明 许银凤 刘建军

超长超高大空间后张有粘结预应力梁施工

□文/李明 许银凤 刘建军

某工程预应力梁为多跨连续结构，长度120～151 m，采用中间张拉、两端固定布置方式。其中，最大布置长度达到95 m，给钢绞线铺设带来很大难度。文章以此为例介绍超长超高大空间后张拉有粘结预应力梁施工；对预应力梁的深化、施工进行了详细的阐述。

预应力梁；超长；超高；大空间；后张；有粘结

1　工程概况

某滑雪场上部为门式桁架钢结构，最大跨度达151 m，由于温度变化产生的柱脚拱力较大，为抵消钢结构的因温度变化产生钢结构柱脚拱力，特在混凝土梁上施加预应力，沿门式钢桁架依次设置；预应力梁为单端张拉，在梁顶标高不同时，在底标高混凝土梁上施加预应力，进行应力传递；在预应力张拉点对混凝土梁进行加腋，由于建筑要求张拉端不能突出结构表面，以免给外围幕墙施工带来难度，因此采用梁中加腋张拉的方式，分为单侧加腋和双侧加腋，见图1-图3。

图1　剖面布置

图2　预应力在有高差的梁截面位置

图3　梁加腋形式

2　预应力深化设计

以预应力施工方便、施工质量有保证为原则，将预应力设计成单端张拉，张拉点设置在梁中部，在预应力张拉点对混凝土梁进行加腋；预应力分单侧张拉和双侧张拉，故对混凝土梁单侧加腋及双侧加腋。

在边跨及伸缩缝位置，混凝土梁进行单侧加腋，张拉点及加腋位置分别设置两处，在梁两端部设置混凝土锚固端；其他梁体在中部设置一处张拉点，在混凝土梁中部进行两侧加腋，此类型梁预应力在梁两侧分别进行张拉；在梁标高不一致时，在低标高梁混凝土上加设预应力，保证预应力有效传递。在梁截面不同时，在预应力钢绞线在大截面梁处进行平滑过渡。

在预应力锚固端由于钢结构柱脚埋件有抗剪键及锚筋，见图4。抗剪键宽度大，锚筋数量多，因此将预应力锚固端起始位置放置在柱外侧并成放射布置预应力锚固端；保证预应力施加在整个混凝土柱截面上，否则混凝土柱在预应力与钢结构柱脚拱力作用下容易发生开裂；为预埋件板底混凝土浇筑密实，特在预埋板上开设浇筑洞及排气孔。

图4　钢结构柱脚埋件

3　波纹管安装及抗浮计算

3.1波纹管安装

采取塑料波纹管型号SBG-55Y、SBG-85Y、SBG-95Y，直径为55、85、95 mm。在预应力施工过程中波纹管的铺设是否顺直，直接关系到张拉时预应力损失的大小，波纹管弯曲度越大，预应力损失越大；波纹管的直线布置与否为此预应力施工的关键。故保证波纹管在施工中顺直不变形的措施为施工之重，采取的措施：施加抗浮铁丝；施加定位钢筋；定位钢筋沿波纹管方向每1.2 m设置一道；抗浮铁丝每300 mm设置一道。

3.2波纹管的抗浮计算

在混凝土浇筑过程中波纹管受浮力、混凝土粘结力、钢绞线自重及振动棒产生的附加上浮力（计算长度取1 m）。

波纹管的上浮力=波纹管浮力+振动棒产生的附加上浮力-预应力筋自重-混凝土的粘结力

波纹管浮力0.17 kN，振动棒产生的附加上浮力2.2 kN，预应力筋自重0.12 kN，混凝土的粘结力0.091 kN。则，波纹管的上浮力为2.159 kN。

3.3抗浮铁丝直径计算

抗浮铁丝采用普通镀锌铁丝。将通过抗浮力将其拉结在钢筋骨架上。一根波纹管的抗浮铁丝总承载力f应满足

f≥F

f=1/4πd2fykn

式中：F——波纹管的上浮力，kN；

d——镀锌铁丝直径，1.6 mm；

n——抗浮铁丝的根数；

fyk——镀锌铁丝的抗拉强度标准值，fyk=295～540 n/mm2，计算取400 n/mm2。

3.4抗浮计算结果

经计算n=2.68，现场实施时取钢筋间距为300 mm，抗浮措施见图5。

图5　抗浮措施

4　预应力施工流程

有粘结预应力钢绞线下料→固定端挤压锚组装→绑扎梁骨架钢筋→焊接定位钢筋→铺设波纹管→绑扎抗浮铁丝→穿预应力钢绞线→套端部承压螺旋筋→端部支模→隐蔽验收→浇筑混凝土→后浇带混凝土浇筑→后浇带混凝土强度达100%→预应力筋张拉灌浆→封锚。

5　预应力梁施工

在支模过程中，梁体加腋位置对预应力张拉端喇叭口固定牢，防止在浇筑过程中松动脱落；混凝土浇筑过程中，混凝土不得直接冲到波纹管上，混凝土必须分层浇筑，分层厚度≯0.5 m，在混凝土浇筑过程中振捣时，振捣棒严禁紧贴波纹管，加腋部位混凝土振捣密实。

预应力梁及预应力梁相邻的一跨结构板支撑应在预应力混凝土梁张拉完成后进行拆除。

5.1预应力筋张拉端的封堵处理方法

封锚过程中，对孔洞的封堵要求密实，要求使用钢钎振捣，防止孔内有蜂窝，表面不得露筋。

5.2排气孔设置

灌浆孔位于张拉端部喇叭口上（喇叭口的灌浆孔应朝上），考虑本工程预应力筋较长，必要时也可将中部排气孔作为灌浆孔；每跨设置一个排气孔（兼泌水孔），排气孔采用塑料管，排气孔高出梁面500 mm。

5.3预应力波纹管穿过柱中位置

预应力波纹管在柱中为直线布置。若预应力波纹管与柱筋位置发生冲突，及时调整柱筋位置及柱筋间距大小，可一排钢筋变两排钢筋。

5.4预应力张拉端加腋

连续布置易造成摩擦角过大，产生较大的预应力损失或造成预应力被拉断。因此预应力钢绞线在适当位置为进行分段加腋张拉。鉴于此所有有粘结预应力梁分段张拉的节点采用梁侧加腋处理。

5.5预应力后浇带

由于预应力混凝土梁全都有后浇带，后浇带混凝土达到100%的强度后方可进行张拉。

6　预应力张拉

单根预应力梁张拉顺序以对称为原则，即左侧加腋拉完一孔，随后立即张拉右侧和左侧对称的一孔。以此类推，直到拉完为止。张拉顺序为1-2-3-4，见图6。

图6　张拉顺序

6.1预应力筋束质量控制

预应力筋束形控制点的竖向位置偏差应符合表1的规定。

表1　束形控制点的竖向位置允许偏差mm

6.2预应力筋张拉伸长值

根据设计要求确定每束预应力钢绞线控制张拉力值，计算出其计算伸长值。

6.3预应力筋张拉工艺流程

根据设计要求的预应力筋张拉控制应力取值，张拉控制应力系数为0.5。

有粘结预应力筋张拉工艺流程及群锚张拉流程见图7和图8。

图7　有粘结预应力筋张拉工艺流程

图8　群锚张拉流程

采用YCN-25千斤顶对预应力筋逐束张拉时，为保证张拉质量应采用分级张拉的方式，即分三级张拉：

1）记录原始缸长；

2）张拉至30%设计张拉力；

3）张拉至70%设计张拉力；

4）张拉至最终100%张拉力，持荷1 min，记录筋长。

7　预应力张拉及灌浆注意事项

1）张拉设备配套标定配套使用。

2）张拉采用应力控制为主，同时校核预应力筋的伸长值为辅的双控方法进行。各束预应力筋实际伸长值与理论值的相对允许偏差为±6%。

3）张拉前应该有混凝土同条件养护试块的试验报告。

4）预应力在张拉前严禁拆除下部支撑。

5）灌浆应严格控制拌浆体的水灰比。

6）持荷时间应保证。

7）注意出浆管出浆的状况。

8）冬季灌浆需要采取一系列特殊的专项措施。

9）预应力张拉完成后96 h内进行孔道灌浆并在灌浆前做好相应的试验工作，后压浆要进行少量试配，试配合格后在进行后压浆施工。

10）灌浆作业时，制浆单位每班至少应留取7.07 cm3标准水泥浆试块一组每组6块。标养28 d后检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。

8　结语

本文超长超高大空间后张拉有粘结预应力梁施工取得较大的经济效益，节约大量非可再生资源。

［1］CECS180：2005，建筑工程预应力施工规程［S］.

［2］GB/T5224—2003，预应力混凝土用钢绞线［S］.

［3］GB50010—2010，混凝土结构设计规范［S］.

［4］GB50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.

□许银凤、刘建军/中建二局第四建筑工程有限公司。

TU378.2

C

1008-3197（2016）02-26-03

2015-08-24

李明/男，1985年出生，工程师，中建二局第四建筑工程有限公司，从事工程技术管理工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.02.009