预应力技术在建筑工程中的应用实例

王海峰

摘要：预应力技术作为当前土木工程施工中的关键技术之一，为业主及设计人员在确定建筑方案时提供了一种结构体系的选择。预应力技术的应用大幅度提高了原结构梁的受弯承载力，其结构耐久性较好，并具有良好的经济性和便捷性。但现行规范对于预应力结构正常使用阶段的要求要比普通结构的要求更加严格，这就需要相关人员不断提高预应力施工技术水平，在应用中对施工工艺流程、注意事项等进行全面分析，以此促进预应力工程施工质量快速提升，实现企业效益最大化。

关键词：预应力技术;建筑工程;实例

1 预应力技术的内涵

1.1 应用范围

基于在实际工程中能大大提高建筑质量、使用寿命和安全性能的特点，预应力技术的发展空间越来越广泛，其解决了大跨度、设计复杂的建筑结构相关问题。同时，自国内外发展采用有黏结预应力和预应力混凝土组合结构的概念以来，预应力技术已成为现代建筑工程设计及施工的主要形式，是现代大跨度建筑施工中一种建筑结构安全、运用稳定的核心技术。在现代建筑施工中，预应力技术在钢筋混凝土结构加固、转换结构及特种结构中得到了广泛应用。

1.2 技术原理及施工条件

预应力施工技术是指在结构承受外荷载之前，预先采用人为方法，在结构受拉区域张拉钢筋，结构内部利用钢筋弹性回缩会形成一种应力状态，对混凝土预先施加压力，这种压应力与使用阶段中所产生的拉应力相互抵消或部分抵消，以此限制裂缝发展或使裂缝发生推迟，使混凝土抗裂度提高并达到结构刚度。预应力技术可扩展使用构件的应用范围，能够使强度材料得到更好的利用，并可增加构件的耐久性，减轻构件自重，但预应力技术施工需要具备一定的工作条件要求，由于预压应力大小是由预应力钢筋数量及张拉应力所决定，故要求预应力具有较高强度，否则会影响构件制作和使用，造成构件损失。其次，预应力钢筋具有足够的塑性和黏结性，以此确保结构在破坏之前有较大的变形能力。

2 工程概况

该项目为某地新建学校，建设用地面积约29 124.0 m2，总建筑面积62 444.69 m2，地上建筑面积37 869.03 m2，地下建筑面积24 575.66 m2。本工程在架空自行车库、运动场及附属建筑屋面层的部分框架主梁布置了有黏结预应力筋。预应力梁共计9根梁，采用后张有黏结预应力混凝土技术。按照设计要求，本工程预应力筋采用标准强度fptk=1 860 N/mm2，公称直径Φ=15.2 mm，弹性模量Ey=1.95×105 MPa的高强度低松弛钢绞线，均采用两端张拉，锚固体系采用OVM群锚体系;有黏结预留孔道采用金属波纹管。施工前，施工现场人员应在最短时间内了解钢绞线、张拉应力、锚具类型及张拉时混凝土强度等设计意图，并基于相关规范标准的前提下进行施工，确保施工质量。

3 预应力施工方法

3.1 张拉控制力值的计算

根据该项目特点，经过相关计算得知，本工程张拉控制应力σcon=0.75fptk=1 395 MPa，每束钢绞线张拉力为：195.3 k N。张拉控制应力按相关标准规定允许偏差为5%。同时，在设备选择上，本工程由于均采用OVM15-9群锚体系，因此，选用YCW-250型液压千斤顶及配套的高压油泵，油压精度为0.5级，灌浆采用压力灌浆机等相关张拉配套设备。

3.2 预应力筋的加工制作

预应力筋下料、制作固定端锚具是本工程的重要工序之一，预应力筋要切割成工程所需长度，按设计长度用砂轮切割机断料，切割禁止使用气割或电焊切割。钢绞线的下料长度与钢绞线在结构内的长度（含曲线增量）、张拉端操作长度及下料误差三者之和相等。下料的同时应对钢绞线进行外观检查，以剔除有伤害的钢绞线。

3.3 预应力的预埋施工

3.3.1 支架焊接、波纹管、有黏结钢绞线安装

（1）普通钢筋土建工种完成后，先放线、定位支架筋、预埋波纹管、穿预应力鋼绞线、安装锚垫板、螺旋筋等，然后再进行腰筋、吊筋、拉结筋等绑扎。为了防止预应力筋穿入锚垫板后发生倾斜，造成浇注混凝土时漏浆而无法进行张拉操作，要将锚垫板在边模板上固定，使锚垫板与边模板紧靠。

（2）对预应力筋的定位标高进行调整，将误差控制在规定范围内，即水平误差控制在±10 mm;垂直误差允许在±5 mm。在钢箍焊上孔道支架，确保支架间距合理，通常满足600 mm～1 000 mm设计要求。此外，如果梁起拱，则孔道应随梁而起拱。

（3）波纹管安设应在支架焊接后进行，将波纹管一节一节地套入相应的位置，理顺后在支架上进行绑扎。

3.3.2 波纹管孔道成型

梁普通钢筋绑扎并焊接完固定支架后进行预应力孔道安装。将波纹管由预应力梁一端穿入预应力梁另一端（按波纹管长度连接波纹管接头），波纹管在承压铁板处适当外露。为了防止混凝土浇筑时波纹管会有上浮或水平位移现象，波纹管必须在钢筋支架上固定牢靠，并采用大一号同类型的波纹管接头套管严密固定好波纹管接头，接头套管应≥250 mm，并密封接头管两端，用水密性胶带在接口处缠包，避免漏浆。对波纹管进行检查，是否连接牢固，安装无损。

3.3.3 设置压浆板及泌水管

在就位固定好预应力筋后，将泌水管布置于二端张拉方式的连续跨梁的跨中位置。用弧形板和海绵将泌水管与波纹管之间压紧并绑扎连接，在塑料压板嘴上插入黑铁管，引出梁顶面。泌水管应高出构件顶面300 mm左右，泌水管中插入一根钢筋并封口，确保泌水管在灌浆前的完整性。

3.4 预应力张拉作业

3.4.1 准备工作

预应力张拉是本工程技术工艺的重要一步，当混凝土强度达到设计强度80%后（设计无要求），进行预应力筋的张拉作业。其次，张拉前要确保成型构件质量，避免在裂缝、空洞、蜂窝等不良现象下进行预应力张拉。张拉前应拆除侧模，不可拆除底模。

3.4.2 张拉过程

（1）预应力张拉应按照设计步骤，在满足规范标准的前提下进行，其作业过程要保证孔道、工作锚与千斤顶三对中，张拉过程应均匀，即确保工作锚、千斤顶、工具锚、孔道中心线末端的切线四者中心重合;张拉到现定油压后，持荷复验伸长值，合格后实施锚固。

（2）按照设计步骤及规范对预应力进行张拉作业，张拉前要准备好器具，安装锚具及夹片，张拉采用千斤顶。预应力在张拉过程中，要对张拉数据严格记录，达到设计规定要求的伸长值与张拉力时，张拉应停止，然后锚固预应力筋。为了减少预应力筋的损失，在预应力筋张拉达到控制值要求的情况下，本工程设计要求采用超张拉且采用两端张拉。本工程所采取的张拉控制措施主要是检验张拉力，其次对伸长值进行检验和控制，张拉过程中要确保伸长值在规定可控范围内，如在偏差范围外应停止张拉作业，并对伸长值超偏差范围的原因进行检验和分析，采取相关的故障处理措施，解决后方可继续张拉。张拉完构件后，要对其端部和其他部位进行检查，检查是否存在裂缝问题。此外，要用手提砂轮机将预应力筋张拉后的多余外露筋切除并进行封闭，可采用大一标号的微膨胀细石混凝土。

4 结语

综上所述，合理运用预应力技术能大幅度提升建筑结构的稳定性和可靠性。预应力专项施工是本工程结构施工的关键工序，在施工过程中，应对关键工序进行全面考虑，确保质量，按规范或规程要求全部合格后才能允许用于工程中。

参考文献

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[2]郑伟光，贺成刚，王志华.预应力技术在建筑结构设计中的应用实例[J].建筑技术开发，2019，46（13）.

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