预应力混凝土梁张拉端混凝土压碎原因分析及处理措施.docx

预应力混凝土梁张拉端混凝土压碎原因分析及处理措施 摘要:预应力混凝土梁在施工中张拉端混凝土局部压碎是常见质量问题。本文结合一工程实例,就预应力梁在张拉后出现的张拉端混凝土局部压碎现象产生的原因进行了分析,对该破坏对构件可能造成的影响进行了探讨并提出了处理措施。结合该工程实例对预应力混凝土结构设计、检测、补强提出了建议。 下载 关键词:预应力混凝土 局部承压 补强 一、实例简介 某工程一预应力混凝土梁跨度23.850m,截面尺寸1200x1400,分三束共配置30条s15.24钢绞线。预应力钢绞线抗拉强度标准值fptk=1860MPa,张拉控制应力con=1395MPa,单根预应力钢筋张拉力N=195.3kN。 左端分两排配置16条32面筋;右端分两排配置24条32面筋;跨中配置8条32通长筋;底筋分两排配置24条32钢筋;加密区配置10100(8)箍筋,非加密区配置10200(8)箍筋;另配置N1218抗扭腰筋。 采用C40混凝土,抗震等级二级。 为避免相邻短跨预应力张拉后由于次弯矩作用出现裂缝,按照常规设计构造措施,其中两束预应力筋伸入左端邻跨,一束伸入右端邻跨。在设计时,未考虑预应力筋对相邻短跨的作用。 二、局压破坏情况 张拉后三周进行检查时,发现A轴处预应力张拉端加厚板出现了压碎开裂现象。 经过查询预应力筋张拉现场的监理照片及录像,发现张拉期间油压表数值及预应力筋伸长值在逐步施荷的状态下平稳增长,过程中并无出现预应力筋断裂或滑脱以及油压陡变的现象。最终张拉至设计张拉应力(195.3kN)为止并量度实际伸长值。卸荷后,回缩量正常。 灌浆采用水灰比为1:0.40.45的纯水泥浆,在正式灌浆前,现场先对所有的波纹管孔道进行了排水吹风的测试,以确认管道的通畅;之后的孔道灌浆畅顺、密实,现场制作的水泥浆试块均经抗压强度检验合格,强度等级不低于M30。在此期间也未发现端部压碎。 三、原因分析及处理措施 现今预应力张拉锚具已均为标准件。锚具垫板和所配置的螺旋筋已考虑了混凝土局部承压问题,故目前进行预应力梁设计时往往不进行张拉端混凝土局部承压验算。由于现场发生了明显张拉端局部承压破坏,故对所采用锚具进行补充验算。 工程中所采用QM15-10锚具,锚垫板宽250x210,波纹管直径90mm,配置?1460螺旋筋,螺栓筋内表面范围内混凝土截面直径为270mm。 计算公式为: Ab为局部受压计算底面积,需按照局部受压面积与计算底面积同心对称原则确定。按照本工程端部锚固方式,则Ab面积为280000mm2。 其余公式参数含义与混凝土设计规范相同,不再累述。 由上述公式可以计算出,按照本工程实际锚固方式计算出混凝土局部受压承载力为2809kN。预应力筋张拉控制应力con=1395MPa,则单根预应力钢筋张拉力为195.3kN;每束10根预应力钢筋,则端部张拉力为1953kN。可知,按照计算,预应力张拉端的局部承压满足要求。 分析以上因素,预应力梁端部出现局部承压开裂,应该是由于该处钢筋较为密集,而且有波纹管阻挡,造成局部混凝土振捣不实,导致该处预应力张拉端头附近的混凝土出现蜂窝或空洞。在张拉当时,由于加载速率较快,混凝土抗压强度得到提高,因此未即刻出现压碎现象。之后持压阶段,微裂缝逐步扩展,最终形成可见裂缝。 最终决定修补方案为采用C40细石钢筋混凝土包裹预应力端头,在贴近裂缝处预留两条注浆管,在后浇混凝土强度达到100%后,进行注浆施工,注浆压力约为1.0MPa,注浆料采用环氧砂浆。 四、结论 综上所述,在预应力混凝土梁设计时,应考虑张拉端部混凝土浇捣较为困难的因素,预留足够端部局部承压安全余量。对于文中节点形式,建议今后在采用时加厚板区域应加厚至600mm,同时预应力筋中心距离混凝土楼板上表面距离应增至300mm。 在张拉完成后一月左右应再次进行张拉端混凝土完整性检查。虽然预应力端部压力最大值出现在张拉期间,但由于预应力张拉是一个快速加载过程,混凝土强度得到提高。而且裂缝发展至肉眼看见也需要一定时间,因此不能因为在张拉期间未发现混凝土局部压碎现象而掉以轻心。 当发生了张拉端混凝土压碎之后,应综合考虑该破坏可能对结构造成的影响,针对不同情况,采取必要补强措施。 本文分析中,得出了锚具内缩,对大跨预应力梁并未造成影响的结论,是由于预应力锚筋锚入相邻短跨梁长度大于反向负摩擦长度,在以后的类似问题处理中不可一概而论。而文中局部压碎造成的预应力损失量计算方法是在具有较为准确的锚具内缩量的情况下得出的。如果不具备该条件,应采取其它方法进行估算。 混凝土张拉端压碎对预应力混凝土梁的主要影响是锚具整体向内移动,引起预应力损失。而预应力值的大小对于构件承载能力极限状态并无影响;主要会造成裂缝宽度加大、挠度加大等正常使用极限状态问题。 在以后类似工程问题的处理中,可根据锚具内移量,采用文中类似方法计算其实际预应力损失。如预应力损失过大,不能满足正常使用极限状态要求,在尚未灌浆时,可加固压碎端部后进行补张拉;如已灌浆,则可核算需补充多少非预应力筋使构件重新满足正常使用要求,将所需补足的非预应力筋采用外粘贴碳纤维或钢板等措施予以补足;对于预应力损失较大的情况,则可采取另加体外预应力的措施予以补强。 参考文献: 李忠清,姚大发.预应力混凝土箱梁通病分析J.安徽建筑,2003;06 叶爱君,袁万城,胡世德.预应力混凝土大悬臂延性性能试验研究J.结构工程师,1