复杂劲性预应力梁柱节点施工技术

齐旭燕

中铁北京工程局集团北京有限公司 北京 100073

1 工程概况

滨海高铁客站位于天津市滨海新区，是集铁路客运、城市轨道、市区公交、出租车、私家车等多种交通方式为一体的综合交通枢纽。主站房分地上2层、地下2层，总面积约80 000 m2。

工程在轨道层采用预应力混凝土梁及劲性钢骨混凝土柱，在梁柱节点处，钢筋排布密集、等级高，且与预应力筋交叉作业，普通钢筋与叠合柱采用不同方式连接。其预应力框架梁截面尺寸主要为2 000 mm×2 500 mm、2 700 mm×2 500 mm、1 000 mm×3 200 mm，2 000 mm×2 500 mm梁配筋为上铁42φ36 mm钢筋（三级钢筋），下铁42φ36 mm钢筋（二级钢筋）；而2 700 mm×2 500 mm梁配筋为上铁54φ36 mm钢筋（二级钢筋），下铁54φ36 mm钢筋（二级钢筋），最大跨度21 750 mm；钢骨叠合柱截面为φ2 m圆形柱，配筋为60φ32 mm钢筋（三级钢筋），梁柱节点处钢筋密集。

2 施工难点与方案选择

在劲性预应力梁柱节点处，由于主梁部分钢筋与钢柱叠合，如何在不损坏钢筋的前提下，完成复杂节点处普通钢筋的连接、预应力筋的穿行是施工中的难题[1-3]。施工中通过BIM技术，对梁柱节点进行施工模拟（图1），施工前对梁柱钢筋位置进行排布，采用在叠合柱钢管上开洞直接通过、钢筋弯折后绕行通过和接驳器连接这3种方式进行施工（图2）。同时合理安排各工序之间的施工顺序，利用自行研发的曲面焊接钢筋接驳器，保证了普通钢筋与叠合柱的连接，确保了工程质量。

图1 预应力梁柱节点BIM模拟

图2 梁柱节点局部

3 施工工艺流程及要点

3.1 工艺流程

BIM技术对主次梁节点排布模拟→叠合柱开孔→钢筋衬丝及接驳器与叠合柱安装→钢筋与接驳器安装→穿预应力钢筋或埋设波纹管→钢筋绑扎→预应力梁施工→放置保护层垫块→清理、验收

3.2 施工要点

3.2.1 BIM技术对主次梁节点排布模拟

在施工前，根据设计图纸利用BIM技术预先对需要穿过和绕过叠合柱的钢筋、波纹管、螺旋筋、锚具、喇叭口等进行施工模拟，提前进行现场模拟，找出施工控制要点。施工时，严格按照图纸上的排布位置进行施工，确保预应力波纹管及钢筋位置。

3.2.2 叠合柱开孔

在叠合柱加工制作前，根据结构设计图纸对钢结构图纸进行深化设计，在叠合柱与钢筋混凝土梁节点处水平和垂直2个方向上，对安装波纹管的位置进行开孔，以确保精确定位。

3.2.3 钢筋衬丝及接驳器与叠合柱安装

按照图纸要求，部分框架梁纵向钢筋与叠合柱采用接驳器连接，为确保施工精度及质量，在叠合柱与接驳器间采用钢筋套丝作为接驳器衬丝（图3），衬丝拧入接驳器1/2且外露6～10 mm与叠合柱焊接；若遇圆形叠合柱，则根据钢柱曲面弧度切成斜面，使工人施焊时衬丝四周均可与叠合柱全熔透焊接，增加焊接长度，有效调整焊接位置并保证焊接施工质量。

图3 接驳器与叠合柱连接大样

在接驳器焊接前，接驳器与主筋连接端提前安装1 000 mm长套丝的钢筋，钢筋拧入套筒内1/2套筒长，作为控制接驳器焊接角度的控制线，可以防止接驳器焊接角度偏差大造成梁纵筋无法安装的情况发生，待接驳器焊接完成后，将钢筋拧出，拧入框架梁纵筋（图4）。

图4 钢筋接驳器与叠合柱连接

3.2.4 钢筋与接驳器安装

在梁底板模板支设完毕和叠合柱吊装就位后，进行框架梁纵筋连接，在最后一根钢筋安装时，由于连接两端的钢柱接驳器和钢筋套筒均已安装，所以需要精确定尺加工，否则钢筋较长会出现自身连接起拱，而钢筋较短将导致套筒连接无法到达有效长度。因此现场钢筋加工经计算及试验数据，将一端钢筋套丝长度由“1/2套筒长度＋偏差值”改为“套筒长度＋偏差值”，另一端钢筋仍按原套丝长度（1/2套筒长度＋偏差值）加工。安装前，将锁母与整个套筒旋入已固定钢筋的端部，待最后一根自由钢筋安装就位后，将套筒旋出一半进入自由钢筋端部，最终达到套筒正常连接接头的目的。为确保套筒不移位，须将锁母锁紧（图5、图6）。

图5 最后一根自由钢筋安装示意

图6 钢筋与接驳器连接实物

3.2.5 穿预应力钢筋或埋设波纹管

梁主筋安装完毕后，穿预应力钢筋，对于不适宜穿预应力钢筋的，应埋设波纹管。梁箍筋在穿预应力钢筋之前可以放置，但不能绑扎固定。

3.2.6 钢筋绑扎

在梁底模上画主次梁箍筋间距线，摆放好主梁箍筋，穿主梁的下铁钢筋并与箍筋临时绑扎固定。摆放好次梁箍筋，穿次梁的下铁钢筋并与箍筋临时绑扎固定，注意次梁下铁钢筋位于主梁下铁钢筋上部。

箍筋与主筋交叉处全部绑扎，梁端第1道箍筋距离梁柱接头50 mm，箍筋弯钩交叉处在梁中应交错绑扎，梁箍筋绑扎采用套扣法。

3.2.7 预应力梁施工

施工时合理安排施工顺序，避免出现返工现象，根据施工图纸预应力筋曲线矢高的要求，除设计要求矢高控制点需设置架立筋外，其余位置每隔1.2～1.5 m放置1道定位架立筋，采用螺纹钢筋绑扎固定于梁筋上，其高度为波纹管中心线距梁底的高度减去波纹管半径。

波纹管铺设时，管与管之间的接头采用大一号的波纹管进行连接，每根接头管长度为30 cm，将待接的2根波纹管从两端分别全部拧入大一号的波纹管内，然后用胶带将接口密封好。

3.2.8 保护层垫块放置

钢筋保护层厚25 mm，保护层垫块厚25 mm，用1∶2.5水泥砂浆制作50 mm×50 mm×25 mm的垫块，在梁的下铁主筋下及梁侧面放置保护层垫块，纵向间距1 500 mm。

4 质量控制

1）钢筋焊接接头和机械连接接头按规定选取试件，其机械性能应符合相关验收的专门规定。对接头的每一验收批，必须在工程结构中随机截取3个接头试件做抗拉强度试验，并按设计要求的接头等级进行评定。

2）钢筋焊接接头处弯折不大于4d（d为钢筋直径），钢筋轴线位移不大于0.1d，且不大于2 mm。无横向裂纹和烧伤，焊包均匀。

3）机械连接接头处，钢筋轴线位移不大于0.1d，且不大于2 mm。

4）钢筋丝头长度公差应为0～2p（p为螺距）；安装接头时可用管钳扳手拧紧，应使钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧，对套筒冷挤压连接时，套筒内不得留有空隙，安装后的外露螺纹不超过2p。

5）当梁主筋采用双排布置时，2排钢筋之间应垫以φ25 mm的短钢筋头，间距2 000 mm。

5 结语

梁柱节点处通过采用在叠合柱钢管上开洞直接通过、钢筋弯折后绕行通过和接驳器连接的方式[4-5]，确保了工程质量。采用接驳器连接时，在接驳器与叠合柱连接的过程中采用了增加钢筋衬丝的方法，提高了焊接合格率，节省了材料费及人工费，节约了工期，社会和经济效益显著，为滨海高铁客站的顺利开通奠定了坚实的基础。