某工程預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換大梁的施工監(jiān)測

劉福祺

（重慶市設(shè)計院，重慶 400015）

1 工程簡介

某行政樓地下1層，地上12層，總高度51m，其中(15)-(19)×(A)-(D)范圍6層樓面以下為通透空間形成的入口門廳。結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用轉(zhuǎn)換大梁和懸挑大梁來支承上部7層荷載。該區(qū)域的結(jié)構(gòu)及施工有如下特點：通過懸挑預(yù)應(yīng)力大梁、大型預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換梁將其上部荷載傳至柱(剪力墻)、基礎(chǔ)，并通過二次張拉實施，其中預(yù)應(yīng)力的施加值、摩擦損失、錨固值、徐變、松馳、大梁在各施工階段中的變形及非預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力是設(shè)計人員極為關(guān)心的；同時，由于該區(qū)域荷重大，支撐高度高，施工過程中支撐體系受力情況也是各方所關(guān)注的，因此監(jiān)測相關(guān)量值是十分必要的(圖1）。

圖1 將監(jiān)測的區(qū)域平面圖

2 檢測內(nèi)容

根據(jù)設(shè)計要求，并考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，擬測試以下內(nèi)容。

（1）預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換大梁，B軸線，第一次張拉6孔，按張拉次序，第1孔兩端放置傳感器，第5孔一端放置傳感器；C軸線，第5孔兩端放置傳感器，第1孔一端放置傳感器，同時可測試該二孔的摩擦力(6只)。第二次張拉時，按張拉次序，B、C軸第1、3孔放置傳感器(4只)，同時可測試該二孔的摩擦力(見圖2)。

圖2 B、C軸預(yù)應(yīng)力梁傳感器放置圖

（2）在張拉過程中，對預(yù)應(yīng)力梁變形進(jìn)行測試。測試采用百分表。

（3）轉(zhuǎn)換梁非預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力測試，設(shè)置在(B)、(C)軸轉(zhuǎn)換梁的跨中底排及頂排兩側(cè)鋼筋上，每一根梁各埋置4個鋼筋計，懸挑梁在(A)×(18)，(A)×(17)處頂部兩側(cè)鋼筋上測試應(yīng)力，每一根梁各埋置2個鋼筋計，上部框架柱非預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力測試。上部框架梁在(17)軸的AB及CD跨中下排鋼筋兩側(cè)各埋置鋼筋計2只。

（4）對8根混凝土支撐柱，分別在 (A)×(17)、(A)×(16)、(B)×(17)、(C)×(17)、(D)×(18)處，擬在15.300m標(biāo)高處埋設(shè)鋼筋計，每一支撐柱對角埋置2個。

（5）對預(yù)應(yīng)力梁及相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行裂縫觀察。

3 測試結(jié)果及分析

3.1 轉(zhuǎn)換大梁預(yù)應(yīng)力測試結(jié)果

開始試張拉B軸線轉(zhuǎn)換梁，未套夾片時，傳感器與千斤頂相差達(dá)10%，故決定停止張拉。后來通過千斤頂和傳感器標(biāo)定，表明傳感器是精確的(一只幾乎沒有誤差，另一只有1%的誤差)，因此對千斤頂進(jìn)行了重新標(biāo)定。重新開始張拉時，張拉首先不套夾片，表明在對中情況下，千斤頂與傳感器符合較好，誤差在3%以內(nèi)（第一次未對中，出現(xiàn)較大誤差，差值約為6%），隨后進(jìn)行了正式張拉。張拉從B軸開始，兩端張拉至100%首先錨固一端，其錨固值為1800kN，隨后使另一端張拉至103%，先錨固的一端傳感器讀數(shù)提高到1860kN，繼續(xù)張拉另一端至105%，則先錨固一端傳感器值增至1885kN，隨后錨固另一端，其錨固值為1880kN，此時先錨固一端值由1885kN降至1882kN，這表明該梁中摩擦力較小。表1給出了轉(zhuǎn)換梁在張拉過程中傳感器的讀數(shù)。

表1 轉(zhuǎn)換大梁預(yù)應(yīng)力測試(單位:kN)

在理想情況下，經(jīng)同一標(biāo)準(zhǔn)傳感器標(biāo)定，千斤頂與傳感器是一致的，傳感器的誤差一般在1%~2%，千斤頂?shù)恼`差一般在2%~3%。此次張拉過程中，傳感器與油表相差約100kN，其原因有以下4個因素：（1）夾片對鋼絞線的阻力，這與鋼絞線的粗細(xì)和夾片硬度等有關(guān)；（2）錨墊板、傳感器、錨板、千斤頂?shù)膶χ谐潭?，不對中，傳感器讀數(shù)會偏小，最大偏差會達(dá)到10%以上(15孔鋼絞線中，墊板采用兩端凹槽，對中情況較理想)；（3）傳感器與錨墊板接觸面的平整度；（4）千斤頂及傳感器本身誤差。此次張拉中的4.5%誤差，估計因素1占1.5%，因素2占2.0%，因素3占0.5%，因素4占0.5%。經(jīng)測試，采用該種塑料波紋管摩擦很小，孔道摩擦約10kN。瞬時錨固值分別為86.8%，83.0%，84.5%，81.9%，85.8%。轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行第二次張拉時，錨固值在1720~1735 kN之間。當(dāng)割臨時柱時，在封轉(zhuǎn)換梁頭、澆混凝土過程中傳感器接線已嚴(yán)重?fù)p壞，只測得2只傳感器讀數(shù)。

3.2 梁柱鋼筋應(yīng)力測試

梁柱鋼筋在施工過程中的應(yīng)力狀況，采用鋼筋計進(jìn)行測試。臨時支撐柱共進(jìn)行了9次測量，結(jié)果列于表2。

第1次為預(yù)應(yīng)力未張拉前柱頭中鋼筋應(yīng)力和軸力。測試后發(fā)現(xiàn)A軸邊柱軸力最大，中柱及D軸邊柱軸力則較小。這是由于在澆搗柱及該層樓層時鋼筋應(yīng)力幾乎為零，施工荷載均由腳手架承擔(dān)，當(dāng)澆搗上一層混凝土?xí)r，轉(zhuǎn)換梁和懸臂梁均有了剛度，可以承擔(dān)上層傳來的荷載，而轉(zhuǎn)換梁的剛度遠(yuǎn)大于懸臂梁，同時D軸懸臂梁管轄范圍比A軸為小，因此，較大一部份荷載由轉(zhuǎn)換梁直接傳到兩端的混凝土墻體，從而造成A軸柱軸力比其他柱軸力為大。

第2次為第一批預(yù)應(yīng)力張拉完畢，柱中軸力均有所減小，其范圍在400~550kN之間，柱與懸臂梁未脫開。

第3次為拆除了部分腳手架后臨時支撐柱的軸力，柱中軸力均有增加，增幅在100~400kN之間，其中中部柱軸力增加最大，這可能的原因為，腳手架承擔(dān)的力轉(zhuǎn)化為由柱來承擔(dān)，假如樓面剛度無窮大，此時柱按面積來分擔(dān)，致使中部柱增加較大，同時，假設(shè)無臨時支撐柱，則結(jié)構(gòu)荷載將由轉(zhuǎn)換梁傳至兩側(cè)墻，轉(zhuǎn)換梁的變形也致使中部柱軸力增大較多。

第4次為臨時支撐柱下的鐵箱全部敲掉之后測得的數(shù)值，理論上鋼筋計的應(yīng)力值應(yīng)為零，但實際測得鋼筋計應(yīng)力值不為零，推測原因：在將鋼筋計焊接到鋼筋上（要求兩端焊縫長度不小于80mm）之后，由于焊接部分鋼筋冷卻收縮，使得鋼筋計產(chǎn)生一個初壓應(yīng)力。即第四次測得的鋼筋計應(yīng)力值實際就是柱子軸力為零時的鋼筋計應(yīng)力值。所以第1、2、3次測得的柱子軸力減去第4次測得的相應(yīng)柱子的軸力，才是柱子真正的軸力。最終測得的柱子的最大軸力值（第1次測得）在415kN～953kN之間，可見柱子承受的軸力較小。分析原因：這是由于在澆搗柱及該層樓層時鋼筋應(yīng)力幾乎為零，施工荷載由腳手架及臨時柱承擔(dān)，當(dāng)澆搗上一層混凝土?xí)r，轉(zhuǎn)換梁和懸臂梁均有了剛度，可以承擔(dān)上層傳來的大部分荷載，因此臨時支撐柱承受的荷載較小。

第5、6、7次分別為澆筑完第10、11、12層后，臨時支撐柱軸力由于上部荷載的增加而不斷增大。

在拆除臨時柱前后測得臨時柱軸力，A×16為805kN、A×17為377kN、D×18為205kN。

表2 柱頭鋼筋應(yīng)力和軸力(15.300m處)

3.3 裂縫與變形

（1）在預(yù)應(yīng)力梁未張拉前，轉(zhuǎn)換梁有細(xì)微裂縫，但未貫穿，估計為收縮裂縫。張拉完畢后未見繼續(xù)發(fā)展。

（2）第1、第2次預(yù)應(yīng)力張拉過程中懸臂梁端部上撓約3mm和0.4mm，拆除臨時柱時分別下垂2mm和0.2mm(A×17)。拆除臨時柱過程中，結(jié)構(gòu)下垂是比較小的，尤其是第2次拆除臨柱，由于后澆帶已完成，使16~18軸這部分結(jié)構(gòu)與其余結(jié)構(gòu)連成一體，門廳6層以上形成空腹特大梁，從而部分荷載通過門廳兩側(cè)的結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

通過施工過程中各項數(shù)據(jù)的全程監(jiān)測，測試數(shù)據(jù)與設(shè)計吻合，達(dá)到了預(yù)期要求。