大跨度转换层梁预应力施工技术总结

深圳某商业中心预应力工程的设计与施工技术工程概况该商业中心位于深圳市****中心区，建筑面积13.7万ｍ２，基本柱网尺寸8.4ｍ２，地下四层，地上一层。地下室底板埋深20ｍ，地面以上高度为6.5ｍ。地铁一、四号线分别贴邻用地南、东两侧通过，东南侧以地铁联络线为界分为两部分，西北侧为地下三层，东南侧为地下一层。地下三层与地下一层之间通过结构转换跨越地铁联络线而连为一体。对大跨度构件采用预应力钢筋混凝土结构。在地下一层南侧有一跨越地铁联络线的南端入口上方约35ｍ的保护范围，采用大跨度主承重转换梁，转换梁内配有粘结预应力筋；地下一层的西北部内设五座电影厅，上方对应的屋面板范围内的大跨度梁采用有粘结预应力技术。结构设计预应力混凝土结构就是对混凝土在承受使用荷载之前施加压力，以减少或消除其因受拉出现的拉应力，从而避免混凝土开裂或减小其裂缝开展宽度，降低构件变形控制其挠度。预应力技术在建筑工程中的应用越来越广。预应力技术是有效解决建筑结构设计问题的先进工程技术之一，它能够在结构承载力和结构正常使用两方面同时发挥有效作用。本工程建筑抗震设防类别为乙类，抗震措施采用设防烈度为8度。屋面为景观园林，活荷载为5KN/m2,屋面覆土2m活荷载增加至49.5KN/m2。在地下一层跨越地铁联络线的南端入口上方约35ｍ的大跨度范围设计一根主承重转换梁。转换梁长43.6m宽1.4m*高5.85m，对梁高5.85m分为两段（3m和2.85m）进行浇筑，在第一层梁高3m的范围内，上下部设置预应力钢绞线，上4下5共9孔，详见图三.1图三.2，其中Y-1号孔3个，设置3*9BΦs；Y-2号孔2个，设置2*9BΦs；Y-3号孔2个，设置2*9BΦs；Y-4号孔2个，设置2*9BΦs，预应力张拉也分为两个阶段分别张拉。对首层下方为电影院区域的较大跨度顶板梁，且受层高限制，采用连续的预应力混凝土梁，柱距8.4m，最长跨数为五跨总长54.25ｍ。次梁截面为500*1100，设置2*5BΦs或1*6BΦs；主梁截面为700*1100设置2*6BΦs。本工程使用高强度低松弛钢绞线（松弛损失小于2.5％），强度等级1860MPa，公称直径15.24mm2，公称面积为140mm2，预应力筋张拉控制应力1395MPa，预应力钢绞线的质量检验和合格验收应符合国家现行标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224）的规定。预应力转换梁混凝土强度等级为C50，屋面预应力梁混凝土强度C40，考虑到梁板混凝土（C35）难以区分开，梁板混凝土强度均采用C40。张拉端采用夹片式锚具，固定端采用挤压锚具，张拉端和固定端均为Ⅰ类锚具。锚具是预应力工程中最重要的部件，必须严格要求，出厂前应由供应方进行检验并提供质量证明书，其质量应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》国家标准（GB/T14370-93），进场时应抽样进行外观检查和有见证送检，合格后方能使用。锚具静载锚固性能应满足下列要求：锚固效率系数ηa≥0.95；（２）极限拉力时总应变εapu≥2.0%；波纹管采用镀锌波纹管。端部承压板采用配套铸铁垫板，垫板尺寸根据张拉端锚具型号确定。螺旋筋设置在承压板下局部受压区，与锚具相配套。灌注水泥浆采用不低于42.5MPa的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。预应力筋安装、张拉和测试（一）预应力筋安装1、垫板的安装梁的钢筋骨架基本绑扎定位后，安装预应力筋张拉端部承压板。根据设计要求，结构周边预应力垫板安装于构件表面。由于框架梁有粘结承压板尺寸较大，安装时应适当调整非预应力钢筋的位置，保证垫板的定位和混凝土浇筑后预应力筋的张拉。垫板于非预应力钢筋焊接定位，承压板后安装螺旋筋，如图一。２、安装波纹管支撑定位筋梁内波纹管采用Φ12水平支撑筋定位。支撑钢筋在梁钢筋绑扎完成并垫厚垫块后焊接在梁的箍筋上，间距不大于１ｍ设一个支撑点。焊接固定应根据梁内预应力设计曲线，如图二。如预应力筋与梁内钢筋位置有冲突，应适当调整普通钢筋位置，保证预应力筋位置准确。３、铺设波纹管框架梁支撑筋安装完成后，腰筋绑扎前开始铺设波纹管。波纹管从梁端穿入，用双股扎丝与支撑钢筋绑扎定位。波纹管每根标准长度６ｍ，加长采用大一号波纹管连接，接头长度取200～300ｍｍ。接口处用胶带缠裹密封，以防接缝处漏浆。注意两根波纹管对接处抵紧，以防穿筋时翻起而影响正常穿筋。波纹管在孔道端部于预埋铸铁承压板连接，对接缝处理以防漏浆。波纹管安装时应避免反复弯曲和电焊火花烧伤管壁。波纹管安装后，对其位置、曲线形状、绑扎牢固程度、接头进行检查，如有破损可用粘胶带修补，破损严重的应更换。４、设置灌浆孔（兼泌水排气孔）灌浆孔（排气孔）设置在波纹管曲线的波缝处。在波纹管上开洞，并用细管引出梁顶面，绑扎定位，排气管高出混凝土表面大于100ｍｍ，细管内径不小于16ｍｍ，应逐跨设置。如图二５、预应力筋下料预应力筋的下料长度Ｌ安装以下公式计算：Ｌ＝埋入构件内的曲线长度＋张拉长度＋下料误差下料应采用无齿砂轮机进行切割，不得使用电弧焊切割。预应力筋不得有死弯，遇到死弯必须切除。６、预应力筋安装本工程主要采用一端张拉，固定端采用挤压锚具，在安装前进行挤压制作。制作时应控制设备的油压，当油压小于挤压额定油压时，应切除挤压头进行重挤。要保证挤压锚与承压垫板的紧贴和垂直。波纹管安装完成后，在梁端模板封堵前穿筋，将按长度下好料后挤压加工完的预应力筋，分别按３、４根一组绑扎成束穿入波纹管内，检查外露长度是否满足张拉要求，调整垫板位置，使其不重叠、不脱离。注意穿筋完成后，按照设计要求在张拉端和固定端分别安装网片筋和螺旋筋。穿筋时应将同束内各根预应力筋适当错开，以便以后锚具的安装。穿筋完成后需对张拉端波纹管和承压垫板导管、张拉端口进行塞缝处理，防止浇筑混凝土时漏浆。预应力筋的预留张拉部分应用纸带缠裹，防止被混凝土污染，影响张拉设备工具的锚固。（二）预应力筋张拉锚固采用YCW１５０Ｔ型千斤顶及高压油泵带油表配套进行成束张拉。张拉设备在使用前进行校正，并根据校正报告用内插法计算出张拉力所对应的油表读数进行控制。张拉控制应力：σcon=0.75fptk=1395MPa。1、张拉原则：对称张拉，先张拉中束，再张拉边束。以应力控制为主，通过油表读数及伸长值测量对预应力筋张拉实行双控管理。张拉前计算出伸长值，实际伸长值不大于理论伸长值的±６％。若超出此范围应停止张拉，查明原因后再继续张拉。预应力筋理论伸长值计算公式：ΔＬcp＝ＦpmＬp/ＡpＥp其中：Ｆpm－预应力筋的平均张拉力（ＫＮ）；Ｌp－预应力筋的长度（ｍｍ）；Ａp－预应力筋的截面面积（ｍｍ２）；Ｅp－预应力筋的弹性模量（KN/ｍｍ２）；当千斤顶张拉力达到张拉控制力的10％时，测量人员开始测量预应力筋的初始伸长值，当千斤顶张拉力达到张拉控制力时，测量人员测量预应力筋的最终伸长值，两者差值即为预应力筋测量伸长值。为便于现场对伸长值进行校正，当测量初始读数取10％时，预应力筋理论伸长值可按下式计算：ΔＬcp＝0.9ＦpmＬp/ＡpＥp 2、孔道灌浆：预应力筋张拉完毕后停置１２小时，以观察锚固情况，然后进行灌浆。采用42.5水泥，水灰比0.40~0.45，灌浆压力不小于0.5ＭＰａ。当输送管道长度大于30Ｍ时，应提高压力0.1~0.2Mpa。每个孔道灌浆应一次完成，不能中途停顿，注浆嘴不能离开灌浆孔，以免空气进入孔道而形成气孔。水泥浆从孔道一端注入，直至另一端冒出水泥浆为止。为保证孔道灌浆饱满，待排气孔出浓浆后将排气孔堵塞，并在灌浆孔补压。3、锚具封堵：切除预应力筋多余长度，剩余外露不小于３０ｍｍ，用Ｃ４０混凝土填充封闭。预应力施工的要点地铁联络线上转换大梁内有粘结预应力施工转换大梁截面尺寸为1400×5850，分两个阶段施工，梁上段截面1400×2850；梁下段截面1400×3000，为了保证结构经济性及改善结构受力性能，转换梁下段截面中采用有粘结预应力混凝土技术，预应力配筋９－９Φs15.24。考虑到转换大梁分两个阶段进行浇筑，荷载也是分段增加，因此预应力设计在施工过程中分两批进行张拉，第一阶段张拉在1400×3000的梁混凝土达到90%设计强度后进行，张拉Ｙ－１两侧两孔、Ｙ－２、Ｙ－４；第二阶段张拉在1400×5850的梁混凝土达到90%设计强度后进行，张拉Ｙ－１中间一孔、Ｙ－３。预应力分批张拉节点示意图三.1图三.2如下：转换梁张拉端、固定端详图四如下：电影院上方屋面主次梁内有粘结预应力施工由于本工程有粘结预应力梁在结构平面内不满足张拉要求，须在梁板面上局部板加厚，预留后浇槽张拉。后浇槽部位板筋截断，待预应力筋张拉后封闭，有粘结预应力筋板内张拉大样如下图五.1图五.2图五.3：注意事项：梁侧模在预应力筋安装波纹管绑扎到位后方可安装，否则波纹管无法有效固定，造成预应力孔道在浇筑混凝土时移位，而且使预应力定位支架筋无法准确定位焊接固定，造成预应力筋曲线误差增大。保证梁侧模在预应力筋埋设并调整定位之后安装，对保证预应力孔道埋设的质量和工作效率十分重要。预应力张拉端是预应力施工中受力最大的地方，该处模板必须封堵严实，防止混凝土浇筑过程中张拉端垫板后局部漏浆，造成张拉过程中承压垫板的局部凹陷或严重时形成端部混凝土爆裂。为保证张拉端模板封堵质量，该处模板可以采用小模板拼缝封堵。预应力梁底模及支撑，必须在预应力筋张拉结束后，方可进行拆除，并应与预应力孔道灌浆时间错开。梁侧模拆模时间不宜太早，以免失水过快而产生收缩裂缝。为保证预应力张拉在混凝土强度达到张拉要求后尽快张拉，张拉端构件模板应在混凝土达到一定强度后尽快拆除，以便预应力张拉端的清孔和锚具的安装。凡经过后浇带的预应力筋，需在后浇带混凝土浇筑，强度达到张拉要求强度90％后方能张拉。由于节点处有粘结预应力筋加上非预应力梁柱钢筋和预埋管线，节点构造复杂，是工程的难点。施工时应协调预应力和非预应力施工工序上的关系，非预应力腰筋、吊筋、二排钢筋及预埋管线等在可能情况下，应尽量满足预应力筋的安装要求。预应力与主体结构施工的协调配合主体结构施工应为预应力分项工程施工提供的条件。梁底模支撑完成，钢筋骨架绑扎就位后，预应力分项工程即行插入。主体工程应从总进度出发，尽量给预应力工程提供必要的条件，根据施工进度、设计图纸及各层预应力筋位置，安装张拉端模板。水电管网的埋设，普通钢筋的绑扎安装应与预应力波纹管的布置相协调，以保证预应力筋曲线标高的定位。梁的侧模板，待梁中预应力波纹管安装并绑扎到位后，再进行安装；安装梁侧模对拉螺杆及布板筋时切勿冲击波纹管，以免损坏波纹管造成漏浆。浇筑混凝土时严禁振动器直接冲击波纹管，以防损坏波纹管造成漏浆。张拉前提供混凝土强度报告。在预应力筋张拉端防腐处理完成后，及时做好混凝土的封堵。具体施工的协调配合要求如下：1、钢筋施工：非预应力钢筋施工在预应力埋设过程中关系密切，二者在工序上互相交叉搭接，施工中要求非预应力钢筋绑扎必须整齐规范，特别在梁柱节点和端部应注意竖向钢筋和梁端弯勾筋的位置，为预应力筋及端部构件留设必要的安装空间，同时应尽量避免非预应力筋对波纹管的损伤。拉结筋必须在预应力筋绑扎定位后方能绑扎。2、模板施工：预应力框架梁侧模、结构周边边梁侧模和柱侧模必须在预应力筋绑扎完成，预应力端部构造处理完成后方能封堵。张拉端因为预应力筋伸出模板以外，宜采用小块模板拼缝封堵。预应力张拉前（一般在混凝土浇筑完成后２～３天），应尽快拆除张拉端模板，以便张拉前预应力清孔和锚具安装，保证张拉的及时进行。预应力梁底模必须在预应力张拉结束后方能拆除。3、水电安装：水电管网在构件内的预埋不应影响预应力筋的标高定位，在二者位置发生冲突时，管网应尽量挪动，保证预应力筋定位。焊工作业应采取必要的措施保证波纹管和预应力筋不被烧伤，一旦烧伤，必须作报废处理。4、混凝土浇筑及养护：混凝土浇筑时必须注意震动棒不得连续冲击波纹管；对于节点和张拉端部，必须振捣密实，不能在承压垫板后形成空洞。混凝土浇筑时，除按混凝土本身检验要求组数制作试块外，还应多制作一组试块，检验张拉要求强度。混凝土浇筑后必须及时进行妥善养护，保证张拉前不开裂。体会在跨越地铁联络线入口上方的大跨度转换梁内有粘结预应力筋的施工中，遇到的一些问题：1、预应力张拉槽尺寸预留的太小，无法满足张拉的需要，后期打凿起来非常困难。在土建施工时，总承包单位没有按照预应力分包单位的要求预留足够的张拉位置，造成事后进行打凿，由于转换梁端部的混凝土强度很高（C50），给打凿工作带来极大的困难。2、屋面预应力张拉端在eq\o\ac(○,1)轴线是在楼面板外侧，需要外脚手架配合；另一段在楼面板的梁端部，需要在楼面上预留板槽或直接留直通洞口；在井字梁区域由于设计没有事前考虑到张拉端的预留，结果原来下料的预应力钢绞线报废，长度不足，需要重新下料，因为张拉端遇到井字梁交叉部，无法按照正常的部位留设张拉端槽，根据实际情况按照具体部位设计张拉端位置。3、屋面预应力张拉区域其中有一部分跨越后浇带，造成无法一次张拉完毕，这就要求其下方的模板支撑不能拆除，事前向土建施工单位交底，在该区域未进行预应力张拉前不得拆除其下方的模板支撑，这一点非常关键，在施工当