无粘结后张拉预应力空心楼板施工工艺

无粘结后张拉预应力空心楼板（板中预埋GBF高强薄壁空心管）施工工艺、前言近年来，随着建筑技术的蓬勃发展，高效预应力混凝土技术尤其是无粘结后张拉预应力混凝土技术得到了迅猛发展和广泛应用。由我公司承建的****教学楼400人阶梯教室便使用了无粘结后张拉预应力混凝土技术－预应力空心楼板。该工程400人阶梯教室共4个，平面形状呈梯形，楼面最大跨度17m，单个教室平面投影面积350m2，楼板厚度500mm，内填380mm、中距430mm的“GBF高强薄壁空心管”。在预应力混凝土施工过程中，项目技术质量部严格控制支模、非预应力筋的制作和安装、预应力筋的下料、铺放、定位、固定，混凝土的浇灌、预应力筋的张拉、锚固以及端部处理、封锚等关键工序，确保了结构的“内坚外美”。该工程使用预应力混凝土技术，不仅施工速度大大提前，取得了较好的经济效益。同时由于使用了空心楼，有效减轻了结构自重，使得结构布局更为合理，内部使用空间更大，较好的满足了教学需求。、无粘结后张拉预应力空心楼板的特点无粘结后张拉预应力空心楼板即在现浇钢筋混凝土平板中预先埋入某种材质的空心管材（可为钢管、铜管、铝合金管、塑料管、特制混凝土管等）和无粘结后张拉预应力筋（一般为高强钢丝或钢绞线，如图a），待浇筑的混凝土强度达到张拉要求后（一般须达到80％以上的设计强度值），采用“一次超张拉”工艺制成。无粘结后张拉预应力空心楼板与普通梁板结构相比，具有施工速度快、构件耐久性好、节约用材、减轻结构自重、扩大使用空间等优点。缺点为增加了张拉工艺，相应增加了张拉机具，工艺过程较为复杂等。、适用范围本工艺适用于一般工业与民用建筑中无粘结后张拉预应力空心楼板（板中预埋“GBF高强薄壁空心管”和低松弛高强度钢绞线）的施工。、工艺原理无粘结后张拉预应力空心楼板就是在现浇钢筋混凝土平板中预先埋入空心管材，并在混凝土的受拉区埋入无粘结后张拉预应力钢绞线，待混凝土强度达到张拉要求后，用专用张拉机具对预应力钢绞线进行张拉，利用预应力钢绞线的回缩使混凝土预先承受压应力用于抵消部分楼面荷载，从而达到减轻结构自重、提高楼板承载力的目的。、工艺流程施工准备→满堂钢管脚手架（或碗扣钢管脚手架）搭设→支设楼板底模→楼板下层筋及板中暗梁钢筋绑扎、安装→穿无粘结后张拉预应力钢绞线并将预应力钢绞线按“二次三段抛物线”起拱→铺放GBF高强薄壁空心管→楼板上层筋、预应力钢绞线的张拉端、锚固端加强筋安装→钢筋、预应力钢绞线、GBF高强薄壁空心管隐蔽验收→浇筑混凝土并养护→混凝土强度达到规定强度、楼板侧模拆除后张拉预应力钢绞线→锚固端处理→封锚。、操作要点楼板底模支设和边模拆除根据无粘结后张拉预应力空心楼空间体系较大的特点，宜优先选用静曲张强度高、厚度较厚的竹胶板作为楼板底模，碗扣式可调升钢管脚手架为楼板的支承系统。模板支设时中部应适当起拱，起拱高度一般为跨度的2‰左右（分为钢模、木模而定）。为避免施加预应力时模板束缚混凝土的变形从而影响混凝土压应力的建立，预应力钢绞线应待楼板混凝土强度达到张拉规定的强度值（大于设计强度值80%），且张拉端的楼板侧模全部拆除后方可进行张拉。预应力钢绞线的下料、运输、铺放预应力钢绞线的下料长度应满足张拉和锚固施工要求。一般下料长度应保证钢绞线在铺放就位后仍能超出锚固端600mm左右为宜。超出锚固端的钢绞线应套上塑料管保护，以防污染影响张拉。预应力钢绞线的下料长度应采用砂轮锯或切断机切断，不得使用电弧切割。切割前，切割口的两侧各50mm处先用铅丝扎牢。切割后，切割口处应立即焊牢。预应力钢绞线下料后，应按不同长短分类成捆堆放，并严禁踩踏、挤压。钢绞线在运输及装卸过程中应严防锋利物件撞击。预应力钢绞线在铺放前应逐根检查（包括端部配件）。检查内容包括：污垢是否清理干净、表面有无损伤或漏油现象等。当出现表面漏油时，应仔细清理干净后用防水胶条裹严，并用火烧丝扎牢。破损严重的应予报废。空心楼板内的预应力钢绞线采用“二次三段抛物线”曲线型放置，如图b所示。因安装曲率将直接影响到张拉摩阻力的损失值，施工中宜采用每间隔600mm安放“井”字形限位筋进行限位，如图c所示。预应力钢绞线曲率最高点、最低点及反弯点处必须设有限位筋，且所有限位筋必须位于同一中心线上（可在模板上弹线或拉线控制）。预应力钢绞线应铺放在电线管的下方，避免钢绞线张拉时产生向下分力，导致电线管弯曲及管下混凝土破碎。预应力钢绞线的张拉端和锚固端为增强局部混凝土的抗压能力，必须设置加强筋。强强筋呈螺旋型，由φ6或φ8圆钢制成，长约400－500mm，如图d所示。锚具安装一般无粘结后张拉预应力钢绞线宜采用单孔锚具，并在铺放前组装完毕。相对于成束锚具而言，单孔锚具对节点截面的削弱较小，易于满足局部承压截面尺寸要求，对节点的受剪承载国影响也较小，施工较为方便。锚环宜采用45＃钢，调质热处理硬度为HRC32－37。夹片宜采用强度值高、耐腐蚀性强的20＃锘钢，形式为三片式，斜角4°，热处理后的表面硬度为HRC55－58。夹片的齿形为“短牙三角螺纹”。安装锚具时应注意将工作锚环对中，夹片均匀打紧并外露一致。千斤顶上的工作锚孔位应与构件端部的工作锚孔位排列一致，以防钢绞线在千斤顶的穿心孔内打叉。张拉端的预应力钢绞线在端模内侧300mm范围内应与承压板保持垂直。承压板应与端模贴紧。“GBF高强薄壁空心管”铺放“GBF高强薄壁空心管”系国家专利产品，其规格和型号各不相同。空心楼板常用的“GBF高强薄壁空心管”其壁厚20mm，管内径380mm或更小，管长1000mm，管端封死以防混凝土浆液进入。该空心管由高强水泥、絮状纤维及其它填充料制成，其强度可达C10甚至更高。“GBF高强薄壁空心管”一般垂直于楼板预应力钢绞线方向设置，管间净距宜控制在50－80mm或按工程设计。“GBF高强薄壁空心管”应居楼板中放置，且须保证楼板的上下层钢筋网片有足够的混凝土保护层厚度（15mm）。空心管最好拉线铺放，以保证其位置精确。为了确保楼板的厚度满足设计要求及增强楼板的抗剪承载力，应在空心管的缝隙间设置拉钩，如图e所示。“GBF高强薄壁空心管”在铺放过程中及铺放后严禁上人踩踏，以免踩裂或压坏空心管，致使混凝土浆液渗入其中。若发现少数空心管上有极少数裂缝或孔洞，而上层钢筋网片已经绑扎成型，可在裂缝或孔洞处粘贴防水胶条以阻混凝土浆液的渗入。若裂缝或孔洞较大，用防水胶条无法修复时，应设法取出该空心管，换填完好的空心管。混凝土浇灌无粘结后张拉预应力空心楼板宜选用高强、快硬、低收缩的预拌混凝土。季节性施工时，应在混凝土中掺入合适品种的外掺剂。混凝土的骨料粒径应合适（方便钢管密集时下料），砂率宜小于0.4，尽量减少由于混凝土的收缩和徐变所引起的预应力损失值。混凝土在浇灌前应搭设行走马道，避免人员来回走动踩踏空心管、钢绞线和钢筋。混凝土振捣过程中应注意避免操作钢绞线或致其移位。张拉设备选择及张拉施工张拉设备选择宜选用精度高、回缩量小的穿心式液压千斤顶进行张拉。可采用YC60型穿心式液压千斤顶，其性能：液压顶压锚固，内走油路，工作可靠，张拉精度高，回缩量小（不超过3mm），行程150mm，额定张拉力可达600KN，自重63Kg。张拉的仪表及设备在使用前必须标定且经检验合格，以确定张拉力与油压表读数之间关系曲线。张拉施工张拉程序选择采用一次超张拉103％σcon施工工艺，以减少预应力孔道磨擦损失值。张拉操作程序：0→103％Pj锚固，分级加载。对预应力钢绞线，以0.2Pj为量伸长起点，分二级加载（分别为0.6Pj、1.0Pj）或四级加载（分别为0.4Pj、0.6Pj、0.8Pj和1.0Pj），每次加载均应测量其伸长值。每次加载后，持荷30秒再行加载。张拉施工施工准备预应力钢绞线张拉前必须提供构件混凝土的强度试压报告。当混凝土的强度值>75%fcu,k满足张拉要求且构件底模拆除后方可施工加预应力。构件端部的预埋钢板（承压板）与锚具接触处，焊渣、毛刺、混凝土残渣等必须清除干净。高空张拉预应力钢绞线时必须搭设操作平台。操作平台必须安全、可靠。正式张拉前剥去外露钢绞线的塑料保护套，并逐个检查锚具是否合格。严禁使用锈蚀的锚具。逐根测量外露钢绞线的长度值并做好记录，该值即为张拉前的原始长度值。参加张拉人施工的人员必须经过专业技术培训。张拉顺序接通油泵，缓慢加压。当压力达到0.2Pj时，停止加压，检查千斤顶位置有无倾斜偏差。调整千斤顶位置后继续分级加压，直至达到设计要求的张拉力。注意：1、当预应力筋逐根或逐束张拉时，应保证各阶段不出现对结构不利的应力状态（如偏心状态），要强调张拉顺序的对称性。2、要考虑后批张拉预应力筋所产生的结构弹性压缩对先批张拉预应力筋影响，确定张拉力。张拉前将张拉杆拧入锚杯内。拧入长度不少于20mm，套上两个螺母（其中一个备用），按上千斤顶，锁紧张拉杆螺母。千斤顶的安装位置应与无粘结预应力钢绞线在同一轴线上，并与承压板保持垂直。张拉时应控制给油速度，做到缓慢加压。各钢绞线应隔根依次张拉。张拉过程中必须特别注意安全。在任何情况下，作业人员不得站在钢绞线的延长线上。同时在张拉千斤顶的后面应设有防护装置。操作千斤顶和测量伸长值的人员应站在千斤顶的侧面操作。在油泵开动过程中，操作人员不得擅自离开岗位。如必须离开，应将阀门全部松开或切断电源。钢绞线张拉完毕应立即填写施加预应力表格，由操作人员签字备查。顶压及拆除设备当张拉控制应力时，停止加压，保持所需压力，用手动泵给顶压器加压。当压力达到30MPa时，顶压器和千斤顶同时缓慢回油，最后拆除张拉设备。伸长值计算当钢绞线达到张拉控制应力，且持荷30秒后再次测量其外露长度。该外露长度减去0.2Pj时的外露长度所得之差为△L1。钢绞线的实际伸长值△L＝△L1＋△L2－A－B－C。式中：L－钢绞线的实际伸长值；L1－从初应力至最大控制应力之间的实测距离；L2－初应力以下的推算伸长值；A－张拉过程中锚具楔紧引起的预应力内缩值；B－千斤顶体内预应力张拉伸长值；C－施工加预应力时混凝土构件的弹性模量压缩值（该值过小可忽略不计）。初应力（0.2Pj）以下的推算伸长值可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系用计算法或图f所未的图解法求得。张拉伸长值校验对张拉伸长值的校验，可以综合反映张拉力是否足够、孔道摩阻损失值是否足够、孔道摩阻损失值是否偏大以及钢绞线是否有异常等。对直线段与曲线段组成的“二次三段抛物线”预应力钢绞线（分解后见图g），张拉伸长值应分段计算，然后叠加。理论计算方法如下：P＝Pj[1-(kLT+μθ)/2]，△L’＝Σ｛［(σi1+σi2)·Li］/(2Es)｝式中各符号的意义：L’－计算伸长值总和；P－预应力钢绞线在曲线段或直线段的平均张拉力；LT－预应力钢绞线的实际长度；Es－预应力钢绞线的弹性模量；Pj－预应力钢绞线张拉端的张拉力；k－考虑每米孔道局部偏差对磨擦影响的系数。无粘结预应力钢绞线取值0.004；μ－预应力钢绞线与孔道壁的磨擦系数。无粘结预应力钢绞线取值0.12；θ－张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角（单位：弧度）。当为直线段时，θ＝0；σi1、σi2－分别为第i段钢绞线两端的拉力；式中：Li－第i段钢绞线的实际长度；L－抛物线的水平投影长度；H－抛物线的矢高。根据GB50204－2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定，实际伸长值与计算伸长值的相对允许偏差应在±6％之间。在张拉过程中，如发现实际伸长值超出允许偏差范围应暂停张拉，在采取措施（如调整张拉控制应力）后方可继续张拉。此外，预应力钢绞线张拉锚固后应检查其内缩值，避免由于锚固引起的预应力损失超出设计值。采用夹片式锚具进行有顶压施工时，一般内缩值应在5mm以内。内缩值的测量方法：钢绞线张拉结束后、锚固前的外露长度减去锚固后的外露长度。张拉端处理、封锚钢绞线锚固后，其外露部分应采用机械法切断并焊牢，外露长度不小于钢绞线直径的1.5倍且不少于30mm。钢绞线的张拉端若采用凸出式锚具，则锚具的保护层厚度不得小于50mm，露出的钢绞线端头的保护层厚度不得小于25mm（易腐蚀环境下不得小于50mm）。凸出式锚具应有防腐蚀和防机械撞击的可靠措施。内凹式锚具通常深陷在混凝土构件内，仅须将锚具周围仔细清理干净，填灌高标号环氧砂浆或微膨胀细石混凝土即可。钢绞线端头的保护层不得小于25mm。、预应力工程强制性条款要求无粘结后张拉预应力钢绞线进场前，必须按国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB／T5224的规定抽取试件进行力学性能检验，合格后方可进场。检验方法为：检查产品合格证、出厂试验报告和进场复试报告。预应力钢绞线在铺放时，其品种、级别、规格、数量必须符合设计要求。检查方法：观察和钢尺检查。预应力钢绞线在张拉过程中应避免其断裂或滑脱。当发生断裂或滑脱时，断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力总根数的3％，且每束钢丝不得超过一根。对多跨、双向连续板，同一截面按每跨计算。、综合效益分析无粘结后张拉预应力空心楼板若改为传统的梁板结构，因其空间较大，须采用肋梁（井字梁）楼盖结构，由此将增加大量的搭架子、支模板、绑扎钢筋的时间。而采用预应力结构，无论是楼板支承系统、模板组拼形式、还是工艺繁琐程度都得到了极大简化，施工速度大