無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土在大跨度大空間結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

趙振山

【摘要】本文結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土在大空間、大跨度房屋結(jié)構(gòu)上的施工經(jīng)驗(yàn)和新的施工工藝進(jìn)行分析，并對(duì)常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及預(yù)防措施進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力；鋼筋混凝土；大空間和跨度；工藝

Unbonded prestressed concrete application in the large span space structures

Zhao Zhen-shan

（Daming County Xin River Construction Co.， Ltd Daming Hebei 056900）

【Abstract】Combined with construction experience of unbonded prestressed concrete are analyzed in a large space， construction experience on large-span structure houses and new construction techniques， and common quality problems and preventive measures were discussed.

【Key words】Unbonded prestressed；Reinforced concrete；Large space and span；Process

1. 引言

隨著現(xiàn)代工程建設(shè)的發(fā)展，為了有效控制大跨度、大空間結(jié)構(gòu)中裂縫的出現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也已經(jīng)日趨成熟。本文結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)通過(guò)對(duì)具體工程的介紹，對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及預(yù)防措施進(jìn)行了探討。

2. 工程概況

某商業(yè)綜合樓，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)；主體結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積5萬(wàn)m2；二層地下室為車(chē)庫(kù)；地上分成主樓和裙樓；主樓框剪15層、層高4.5m，檐口高度60m；裙樓框架3層，檐口高度18m；主、裙樓以連廊相連。

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

某商業(yè)綜合樓主樓及裙樓總長(zhǎng)度分別為98m和89m，均未設(shè)伸縮縫，而采用在板面設(shè)置通長(zhǎng)鋼筋網(wǎng)片。在地下室梁板內(nèi)，設(shè)置縱橫雙向預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋、在主樓5層以上的長(zhǎng)向梁板內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋，用來(lái)控制混凝土梁板裂縫；裙樓的3層為多功能廳，頂板梁跨度分別達(dá)到23m和14m，則采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁；在設(shè)計(jì)中考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋、非預(yù)應(yīng)力鋼筋同時(shí)承受荷載。設(shè)計(jì)要求：梁板預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋采用@800mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(xiàn)；框架梁內(nèi)為預(yù)應(yīng)力鋼筋。

4. 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工的工藝特點(diǎn)

后張法無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土不僅施工工藝簡(jiǎn)單，操作方便，技術(shù)先進(jìn)，張拉柵具簡(jiǎn)單輕巧，方便移動(dòng)，可在高空和小空間內(nèi)工作，張拉時(shí)不占用工期，而且后張法無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝是近年來(lái)在大跨度粱中廣泛應(yīng)用的一種新工藝，與多年來(lái)常用的“先張法有粘結(jié)鋼絞線(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土工藝”和“后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼工藝”相比有以下特點(diǎn)：

4.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉力的傳力途徑不同。傳統(tǒng)的“有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土工藝”預(yù)應(yīng)力筋張拉后需灌漿，其預(yù)應(yīng)力的張拉力由錨具及灌漿體共同作用傳遞給混凝土構(gòu)件。而新的“無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土工藝”的預(yù)應(yīng)力筋與混凝土構(gòu)件之間沒(méi)有任何介質(zhì)粘結(jié)，全靠錨具承受并傳遞預(yù)應(yīng)力。故鋼絞線(xiàn)及錨具必須終身不生銹，對(duì)材料的材質(zhì)要求很高，費(fèi)用較大。

4.2 施工工序不同?！坝姓辰Y(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土工藝”在混凝土構(gòu)件澆筑時(shí)需要預(yù)留孔，然后，鋪穿預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，最后灌漿填孔?！盁o(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土工藝”在混凝土構(gòu)件鋼筋綁扎時(shí)同步按設(shè)計(jì)要求布置呈拋物線(xiàn)狀的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，張拉后無(wú)需灌漿，簡(jiǎn)化了工序，加快了施工進(jìn)度。由于預(yù)應(yīng)力束能曲線(xiàn)布置，使預(yù)應(yīng)力筋按設(shè)計(jì)要求在構(gòu)件受力部位發(fā)生最大效能，故特別適用于在大跨度梁中的運(yùn)用。

5. 預(yù)應(yīng)力材料選擇

（1）預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(xiàn)，鋼絞線(xiàn)為1860級(jí)，其性能滿(mǎn)足GB/T 5224-2003的要求。本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)分別為C40、C35、C30，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后，采用同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土封閉張拉端。預(yù)應(yīng)力錨固體系由錨環(huán)、夾片、承壓板、螺旋筋等組成，質(zhì)量應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力筋用錨具，夾具和連接器》（GB/T14370-2007）中對(duì)錨具的質(zhì)量要求。產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須具備生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品出廠證明及質(zhì)量保證書(shū)，且必須進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。檢驗(yàn)分為出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)。

（2）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋包涂由預(yù)應(yīng)力專(zhuān)業(yè)包涂廠家采用建筑防腐油脂和高密度聚乙烯包涂而成。

6. 預(yù)應(yīng)力鋼筋的下料

（1）本工程采用現(xiàn)場(chǎng)下料，下料時(shí)采用無(wú)齒砂輪切割機(jī)進(jìn)行切割，下料長(zhǎng)度按下列公式計(jì)算：L=L1+L2+L3

式中：L1——預(yù)應(yīng)力鋼筋埋入構(gòu)件內(nèi)的長(zhǎng)度（平面長(zhǎng)度+曲線(xiàn)增長(zhǎng)）：L2——預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉長(zhǎng)度；L3——下料長(zhǎng)度誤差。

（2）預(yù)應(yīng)力筋的下料應(yīng)在平整的場(chǎng)地上直線(xiàn)定出下料長(zhǎng)度，并在下料場(chǎng)地兩端設(shè)置固定標(biāo)志，每端有專(zhuān)人負(fù)責(zé)；切斷前應(yīng)將預(yù)應(yīng)力筋拉直；用砂輪切割機(jī)切斷，不得用電弧切割。對(duì)所下的預(yù)應(yīng)力筋做好分區(qū)及類(lèi)型編號(hào)，在其兩端做出同顏色的標(biāo)志并標(biāo)明長(zhǎng)度。

7. 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工重點(diǎn)

7.1 無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力鋼筋的鋪設(shè)。

（1）本工程預(yù)應(yīng)力鋼筋的旌工如下：板中的預(yù)應(yīng)力鋼筋的施工，在板的下層鋼筋鋪設(shè)完成以后進(jìn)行鋪設(shè)，然后再鋪設(shè)梁板負(fù)筋；在梁的普通鋼筋綁扎完成后，開(kāi)始鋪設(shè)框架梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力粱筋呈曲線(xiàn)布置。

其曲線(xiàn)方程為：Y1=-2FX2/LC+（h-ap）；Y2=2f（0.5L-X）2/L（0.5L-C）+ap

式中：Y1為反彎點(diǎn)到支座處的曲線(xiàn)方程；Y2為反彎點(diǎn)到跨中處的曲線(xiàn)方程；f為預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)矢高（mm）；C預(yù)應(yīng)力鋼筋曲線(xiàn)反彎點(diǎn)（m），C=0.15L；H——梁高或板厚（咖）；Y——預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)縱坐標(biāo)（mm）；X——預(yù)應(yīng)力鋼筋曲線(xiàn)橫坐標(biāo)（mm），C=0.15L；L——梁板軸線(xiàn)跨度（m）。endprint

（2）預(yù)應(yīng)力梁筋曲線(xiàn)標(biāo)高在支座、反彎點(diǎn)、跨中五個(gè)控制點(diǎn)由支撐架控制。無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力鋼筋在運(yùn)輸及施工過(guò)程中，應(yīng)防止無(wú)粘接筋包皮被其他鋼筋刺穿或劃破膠皮，如有破損，應(yīng)立即用水密性膠帶進(jìn)行纏繞修復(fù)，膠帶搭設(shè)寬度不應(yīng)小于膠帶寬度的1/2，纏繞長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)破損長(zhǎng)度，嚴(yán)重破損的應(yīng)報(bào)廢。預(yù)應(yīng)力筋用扎絲綁扎固定，其凈保護(hù)層厚度在梁中應(yīng)大于50mm。板中應(yīng)大于20mm。鋪設(shè)的預(yù)應(yīng)力鋼筋要求順直，曲線(xiàn)平滑流暢，不得有死彎或突變，標(biāo)高誤差不大于10mm。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用12的圓鋼焊接或綁扎在普通鋼筋上，并按照設(shè)計(jì)要求確定綁扎高度和位置。

7.2 混凝土澆筑。

無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋安放完畢并檢查合格后。安裝梁側(cè)模，側(cè)模安裝完成后須對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的矢高控制點(diǎn)、承壓板和固定錨具的位置進(jìn)行二次檢查。在澆筑混凝土?xí)r，要保證預(yù)應(yīng)力筋形狀及錨具位置準(zhǔn)確，振搗時(shí)防止錨具、固定架位置偏移，嚴(yán)禁觸碰無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的聚乙烯外皮，梁端部承壓區(qū)混凝土必須振搗實(shí)心密實(shí)，混凝土不得摻入引氣劑和含有氯離子的外加劑，以防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕。

7.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉。

（1）根據(jù)施工方案，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可張拉；張拉方式采用逐層施工，逐層張拉，且進(jìn)行對(duì)稱(chēng)施工的方法。

（2）張拉控制應(yīng)力δcon=0.70*1860=1302MPa，實(shí)行超張拉3%，1302×1.03=1341.06MPa。

（3）張拉程序：讀初伸長(zhǎng)值L1并作記錄——δcon （量測(cè)伸長(zhǎng)值L2并作記錄），o——20%δcon （L1）-l00%δcon （L2）——103%δcon （錨固）——卸荷。實(shí)際伸長(zhǎng)量△L與初應(yīng)力伸長(zhǎng)推算值之和與理論張拉伸長(zhǎng)相比較誤差不超過(guò)規(guī)范要求的±6%，否則應(yīng)停機(jī)檢查原因，進(jìn)行必要的處理。預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序應(yīng)使結(jié)構(gòu)受力均勻、同步，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎，不應(yīng)使混凝土產(chǎn)生超應(yīng)力，不應(yīng)使其它構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的附加內(nèi)力及變形等。因此，應(yīng)遵循同步、對(duì)稱(chēng)張拉的原則。預(yù)應(yīng)力鋼筋變角張拉：板面變角張拉需在板面留設(shè)張拉槽，張拉端承壓墊板安裝于張拉槽內(nèi)，微微保持傾斜，施工中注意保持無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力鋼筋與承壓板保持垂直。

7.4 錨具封堵。

錨具應(yīng)采取防腐蝕及破損的保護(hù)措施。預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長(zhǎng)度應(yīng)不小于30mm，多余部分宜用砂輪鋸切割，嚴(yán)禁用電弧切割。然后在承壓板上涂刷界面處理劑，用自制的塑料蓋帽內(nèi)裝防腐潤(rùn)滑脂進(jìn)行封錨，并用C45微膨脹混凝土封閉穴槽，確保封閉嚴(yán)密，防止錨固系統(tǒng)銹蝕。

8. 施工質(zhì)量通病、防治及注意事項(xiàng)

包涂膠皮破損：避免北非預(yù)應(yīng)力鋼筋直接擠壓或沖擊；穿束時(shí)無(wú)粘接筋在支撐筋上刮傷：支撐筋用圓鋼代替螺紋鋼；包涂膠皮燒傷或燙傷：嚴(yán)禁在無(wú)粘接筋附近進(jìn)行氧焊作業(yè)或動(dòng)焊；無(wú)粘接束水平位置偏差大：加強(qiáng)綁扎；無(wú)粘接筋與墊板不垂直：使無(wú)粘接筋在墊板后300mm范圍內(nèi)保持垂直。固定端擠壓錨具與承壓墊板脫離：采用擠壓墊板。張拉時(shí)墊板凹陷：澆筑前檢查端部模板封堵牢固，澆筑時(shí)加強(qiáng)振搗。混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑時(shí)必須注意振動(dòng)棒不得連續(xù)沖擊無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力鋼筋；對(duì)于節(jié)點(diǎn)和張拉端部的混凝土必須振動(dòng)密實(shí)，不能在承壓板后形成孔洞?；炷翝仓r(shí)，除按混凝土本身要求制作試塊外，還應(yīng)多做一組試塊，待其強(qiáng)度檢驗(yàn)合格后方可張拉?；炷翝仓瓿珊蟊仨毤皶r(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證構(gòu)件張拉前混凝土不出現(xiàn)裂縫。

9. 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)有序控制施工程序和施工質(zhì)量，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工程順利完成。實(shí)踐證明，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土具有解決大跨度和大空間方面的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì).未來(lái)該技術(shù)必將得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陶學(xué)康.無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混疑土設(shè)計(jì)與施工[M].北京：地震出版社，1993.

[2] 博溫.高效預(yù)應(yīng)力混凝土工程技術(shù)[M].北京：中國(guó)民航出版社.1996.

[3] 陳惠玲，葉正宇.預(yù)應(yīng)力混凝土有粘結(jié)及無(wú)粘結(jié)應(yīng)力技術(shù)同答[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2001.endprint