第六届全国预应力结构理论与工程应用学术会议论文集_部分4.pdf

图 10 张拉工装示意图及实物照片 4 5 预应力控制参数 总体控制原则 预应力钢索张拉采用双控 即控制拉索张拉力为主 监测钢结构变形最为辅 助 根据工程结构实际情况 飞柱拉索预应力施 加过程中 主要控制结构竖向变形 同时控制张 拉力最 4 6 张拉力及张拉顺序 1 张拉顺序 P1 和 P2 同时施加预应力 总共 12 根拉索 一级张拉到设计初张力 先张拉 P1 拉索 后根 据监测结果调整 P2 拉索索力最 拉索编号见图 2 所示 观景廊桥张拉顺序为 首先 第一阶安装 完成后 把第一阶 拉索3和拉索4 张拉到80 然后拆除上部支撑 张拉到 100 后拆除下部分 支撑 然后按照上述顺序张拉第二阶 拉索 5 和拉索 6 和第三阶 拉索 7 和拉索 8 最后 张拉钢拉杆 拉索 1 和拉索 2 拉索编号见图 11 所示 图 11 观景廊桥拉索编号 2 根据设计提供预张力最 进行仿真计 算 得出最终每级张拉力最 飞柱拉索张拉力 P1 张拉力最为 39kN P2 张拉力最为 16kN 每根张拉力最 观景廊桥每级张拉力见表 1 所示 阶阶 1 1 1 4 非别表示初始状态 张拉到 80 初张 力 拆除上部支撑 张拉到初张力的 100 拆 除下部支撑 承力架 60T 或者 150T 千斤顶 张拉螺杆 千斤顶 217 表 1 拉索张拉索力变化 拉索编号 拉索编号见图 11 所示 施工阶阶 1 2 3 4 5 6 7 8 阶阶 1 1 9 0 169 173 阶阶 1 2 299 289 1391 1361 阶阶 1 3 299 289 1391 1361 阶阶 1 4 336 333 1533 1498 阶阶 1 5 336 333 1533 1498 阶阶 2 1 337 333 1530 1495 105 105 阶阶 2 2 339 334 1536 1499 484 457 阶阶 2 3 339 334 1536 1499 479 457 阶阶 2 4 339 334 1539 1501 534 509 阶阶 2 5 339 334 1539 1501 534 509 阶阶 3 1 340 335 1539 1501 533 507 136 132 阶阶 3 2 340 335 1539 1501 537 512 559 554 阶阶 3 3 340 335 1539 1501 537 512 552 554 阶阶 3 4 340 335 1539 1501 539 513 605 608 阶阶 3 5 340 335 1539 1501 539 513 605 608 注 表数字表示对应拉索的张拉力 其他数最表示张拉到控制应力的 80 黑色数最表示张拉到 100 张拉力最为同一位置两个拉索张拉力的和 5 施工监测 为保证张拉过程中的安全性 对整个过程进 行监测控制 本工程主要控制措施有如下三个方 面 钢索张拉力控制 钢结构应力控制 结构变 形控制 1 张拉完成后飞柱结构竖向位移在理论计 算最 10 以内 最大相差 18mm 2 观景廊桥拉索张拉力 通过油只传感器 读数来反映钢索张拉力 实际张拉完成后 钢索 张拉力都在计算张拉力的 5 以内 拉索伸长最 在理论计算最 8 以内 满足设计及相关规范的 要求 3 监测钢结构应力和结构变形作为该工程 张拉过程的辅助监测手阶 实际监测结果跟理论 计算数据吻合较好 选取其中的两处应力最以及 三跨处的位移起拱最进行理论最与实测最的比 较如图 12 图 18 所示 218 图 12 钢索应力测点布置 图 13 钢结构位移测点布置 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 5 0 张拉至20 张拉至40 张拉至60 张拉至80 张拉至100 超张拉阶阶 理论最 实测最 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 张拉至20 张拉至40 张拉至60 张拉至80 张拉至100 超张拉阶阶 理论最 实测最 图 14 监测点 1 上表面应力实测值与理论值比较 图 15 监测点 1 下表面应力实测值与理论值比较 0 5 10 15 20 25 30 35 40 张拉至的20 张拉至40 张拉至60 张拉至80 张拉至100 张拉至120 理论计最 实测最 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 张拉至20 张拉至40 张拉至60 张拉至80 张拉至100 超张拉阶阶 理论最 实测最 图 16 监测点 2 位移实测值与理论值比较 图 17 监测点 3 位移实测值与理论值比较 0 2 4 6 8 10 12 14 16 张拉至20 张拉至40 张拉至60 张拉至80 张拉至100 超张拉阶阶 理论最 实测最 图 18 监测点 4 位移实测值与理论值比较 6 小结 1 本工程飞柱的拉索部分 张拉力最不 大 预应力施加方法比较简单 调整完成后 结 构竖向变形在理论计算最 10 以内 最大相差 18mm 2 观景廊桥选择了分阶进行预应力张拉 不但技术上比较合理 而且节约了成本 满足工 日要求 根据监测结果可以看出 结构竖向变形 跟理论计算相差较小 说明张拉方案合理性 3 在施工前进行了充分的准备工作 对 结构张拉过程进行了施工仿真计算 同时采用了 219 有效的监测手阶 保证了工程的顺利进行 4 对于观景廊桥这种连续张弦梁结构 建议采用分阶分级对称张拉的方法 可以技术上 可行 最终满足设计和规范要求 而且施工成本 较低 保证施工工日 可以为类似结构预应力施 工提供借鉴 参考文献 1 陆赐麟 尹思明 刘锡良 现代预应力钢结构 北京 人民交通出版社 2003 2 黄明鑫 大型张弦梁结构的设计与施工 山东 山 东科学技术出版社 2005 3 王泽强 秦杰 许曙东 青岛国际帆船中心预应力施 工技术 施工技术 2007 36 11 14 16 4 徐瑞龙 秦杰 李国立 覃阳 国家奥林匹克体育中 心综合训练馆张弦结构施工技术 工业建筑 2007 37 1 26 29 220 某钢结构办公楼工程斜拉索方案设计与施工 李亚文 徐祥兴 北京中建建筑科学研究院有限公司 北京 100076 摘 要 介绍了斜拉索在钢结构办公楼建筑中设计方案的选择和施工 可为类似工程提供了参考 关键词 斜拉索 设计 方案 施工 A STEEL STRUCTURE OFFICE BUILDING SCHEME DESIGN AND CONSTRUCTION OF CABLE STAYED Li Yawen Xu Xiangxing Abstract This article describes the Steel Structure office building scheme design and construction of cable stayed to provide a reference for similar projects Keywords cable stayed design scheme construction 1 工程概况 天狮国际健康产业园全球研发质检中心办 公楼工程位于天津武清开发区 建筑主体为钢结 构 图 1 为满足结构受力要求 控制钢梁的 变形 增加建筑立面效果 该建筑在办公楼南北 两侧建筑立面设计中采用了斜拉索结构 图 2 这种 V 形斜拉索结构设计在钢结构办公楼设计 中比较新颖 图 3 图 1 建筑立面 图 2 斜拉索布置 221 图 3 结构剖面 2 斜拉索设计方案选择 斜 拉 索 原 设 计 方 案 采 用 屈 服 强 度 为 460N mm2 的 30 等强钢拉杆索 安装后施加预 拉力 P 75kN 拉索节点设计见图 4 图 5 图 4 拉索下节点原方案 图 5 拉索上节点原方案 222 如采用该方案进行施工 比较适宜的索体为内旋式索 索体及锚固型式见图 6 图 6 拉索索体及锚固型式原方案 对于该方案 业主认为索体比较细小 30 索体两端结构复杂 施工造价较高 建筑 效果不理想 针对业主意见 我方经过修改 重 新设计了新方案见图 7 图 10 图 7 拉索下节点新方案 图 8 拉索上节点新方案 223 图 9 拉索索体及锚固新方案 图 10 拉索索体剖面 该方案索体采用3束1860级 15 2无粘结 钢绞线 无粘结钢绞线外套相适宜的镀锌钢套 管 套管接头及变径处为整体平滑过渡设计 不 显现接头 该方案较大程度上改善了前述方案的 不足 满足了业主关于建筑效果和经济性的要 求 获得了业主的认可 3 斜拉索细部构造设计 3 1 钢套管连接 索体的套管采用的是镀锌钢管 为保证十几 米套管平滑连接 设计中采用了内连接方法 3 2 索端自由伸缩装置 由于套管在大气中受温度变化影响较大 为 使套管适应冬夏季节温度较大的变化 在索体上 下端部设置了自由伸缩的弹簧装置 将套管顶在 弹性装置上 套管与端部变径套筒之间为承插连 接 3 3 锚具和索体保护 索体的无粘结钢绞线张拉完毕后 张拉端部 的锚具处涂刷防护油脂 加装保护罩 并灌注水 泥浆填充 索体套管内也填注水泥浆保护 4 斜拉索施工 采用拉索设计新方案后 拉索施工也变得简 单 主要施工工艺基本上与有粘结预应力施工工 艺相同 4 1 端部节点安装 拉索上端为固定端 下端为张拉端 张拉端 和固定端承压板设置见图 11 224 图 11 拉索端部承压板布置 4 2 挂 索 首先在地面上将索套管逐根连接好 然后 用汽车吊将套管提升至安装位置 临时固定 在 套管上下端安装弹性装置和套筒后 将套管就 位 套管安装完毕后 从上往下逐束穿钢绞线 待钢绞线全部穿完后 安装锚具 将钢绞线索体 固定 4 3 钢绞线张拉 钢绞线索张拉分二次进行 第一次张拉 在 索体安装后进行 对索体施加设计张拉力 P 75kN 待主体结构完成后进行第二次张拉 在补足设计张拉力的同时按相关规定进行超张 拉 需要注意的是每根柱两侧的索应同时对称 进行张拉 4 4 填充浆体 钢绞线索张拉完成后在套管内采用我单位 研制的手动灌浆泵灌注水泥浆 注浆时应从下往 上进行 至浆体从溢流孔流出为止 5 结 语 本工程拉索经过设计方案比选 新的设计方 案构造简便 施工工艺简单 经济合理 获得了 业主满意的建筑效果 参考文献 1 预应力钢结构技术规程 CECS212 2006 2 无粘结预应力混凝土结构技术规程 JGJ92 2004 225 缓粘结预应力混凝土结构技术规程中关键技术 尚仁杰 吴转琴 中冶建筑研究总院有限公司 北京 100088 摘 要 缓粘结预应力技术在无粘结预应力和有粘结预应力两种技术体系基础上发展起来的一种新的预应力体系 相关的行业标准 缓粘结预应力混凝土结构技术规程 正在编制过程中 本文结合标准内容介绍了缓粘结预应力技 术特点及其规程中的关键技术问题 关键词 缓粘结预应力 预应力混凝土 KEY TECHNOLOGIES OF TECHNICAL SPECIFICATION FOR CONCRETE STRUCTURE PRESTRESSED WITH RETARD COHESIVE TENDONS Shang Renjie Wu Zhuanqin Central Research institute of building 0 pc syppe bhf AfA 中冶建筑研究院曾经对3根缓粘结预应力混 凝土梁进行了抗弯试验研究 5 见图 1 试验表 明缓粘结钢绞线在结构破坏时可以达到有粘结 227 预应力设计强度 对于的钢绞线 可以达到设计强度 但是由于 试验数据只有 3 根梁 因此 我们在设计中偏保 守的取 图 1 缓粘结预应力混凝土梁弯曲试验 1 3 缓粘结预应力钢绞线相对粘结特性系数 混凝土结构裂缝宽度计算中会用到钢筋的 相对粘结特性系数 先张预应力混凝土结构的钢 绞线是 0 6 后张有粘结预应力是 0 5 无粘结 预应力混凝土结构中不考虑预应力筋对裂缝宽 度的限制作用 而缓粘结预应力钢绞线粘结系数 是影响其裂缝宽度的关键数据 试验表明 缓粘 结预应力混凝土受弯构件的裂缝分布较密 与无 粘结预应力混凝土明显不同 见图 2 图 2 根据 混凝土结构设计规范 在矩形 T 形 倒 T 形和 I 字形截面的预应力混凝土受弯 构件中 按荷载效应的标准组合并考虑长期作用 影响的最大裂缝宽度 mm 可以按下列公 式计算 2 3 4 式中 为构件受力特性系数 对于受弯 为裂缝间非预应力钢筋 应变不均匀系数 c为最外层纵向非 预应力钢筋的外边缘至受拉区底边的 距离 mm 当时取 20 当 时取 65 1 无粘结预应力 te s te A A 有粘结预应力 对于缓粘结预应力 可以采用有粘结预应力 计算公式 2 为受拉钢筋的等效应力 无粘结预应 力和有粘结预应力采用不同的计算公式 无粘结预应力 有粘结预应力 对于缓粘结预应力 可以采用有粘结的计 算公式进行计算 为开裂弯矩 3 在计算受拉区纵向钢筋有效直径时 无粘结预应力混凝土中预应力筋不能在混凝土 开裂后限制裂缝发开展 因此 公式 4 中未 考虑预应力筋 而有粘结预应力混凝土中预应力 筋通过粘结和锚固可以有效控制裂缝的进一步 开展 因此 按有效截面计算的纵向受拉钢筋配 筋率考虑了预应力筋 公式 4 中也考虑 了预应力筋 缓粘结预应力混凝土试验验证了混 凝土开裂后缓粘结预应力筋对裂缝的限制作用 因此 公式可以按有粘结计算 但是 钢筋相对 粘结特性系数还需要进一步试验研究 暂时按表 2 采用 228 图 2 缓粘结预应力混凝土梁裂缝布置 表 2 钢筋相对粘结特性系数 非预应力钢筋 后张法预应力钢筋 钢筋类别 光面钢筋 带肋钢筋带肋钢筋钢绞线 光面钢丝 缓粘结钢绞线 i 0 7 1 0 0 8 0 5 0 4 0 5 1 4 框架梁梁端预应力配筋的强度比 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 对预应力混凝土框架梁抗震要求中提出 宜采用 有粘结预应力技术 在 11 8 4 中明确指出 对后张有粘结预应力混凝土框架梁 其梁端 的配筋强度比宜符合下列要求 一级抗震等级 二 三级抗震等级 明确指明了是对有粘结预应力混凝土框架 梁的梁端 无粘结预应力已经很少在框架梁中作 为受力用 而缓粘结预应力技术解决了有粘结预 应力在张拉端群锚布置困难的问题 缓粘结预应 力框架梁梁端应力比是否可以按有粘结预应力 混凝土框架梁来控制 目前 正在对预应力配筋 强度比 0 55 0 75 和全预应力的梁柱节点梁端 低周反复荷载进行试验研究 以期得到缓粘结预 应力混凝土框架梁梁端延性与预应力筋强度比 之间的关系 1 5 缓粘结预应力筋的要求 要想让缓粘结预应力筋具有很好的粘结性 能 达到或接近有粘结预应力筋的力学性能 这 些力学性能包括上面提到的几个方面 一定强度 设计值提高结构弯曲承载力 一定的粘结特性系 数控制混凝土开裂后的裂缝宽度 低周反复荷载 下具有一定的吸收能量的能力提高结构抗震能 力 必须对缓粘结预应力筋提出技术要求 这些 要求在 缓粘结预应力钢绞线 标准中有明确的 要求 保证缓粘结预应力钢绞线达到技术要求的 措施主要有 缓粘结预应力筋胶粘剂强度 外包 护套的强度 外包护套表面压痕 目前 缓粘结预应力技术的相关标准正在编 制过程中 一些相关试验正在进行中 2 缓粘结预应力混凝土结构施工中的关键问题 缓粘结预应力钢绞线与无粘结预应力钢绞 线一样是单根布置 单根锚固的 因此 不需要 群锚 张拉端布置更加灵活 尤其对于框架梁 张拉端常位于梁柱交点 非预应力钢筋布置很 密 有粘结的波纹管和群锚布置很困难 而缓粘 结预应力可以很容易解决这一问题 缓粘结预应力施工中注意的问题主要有 1 缓粘结预应力钢绞线生产要根据工期安 排确定缓粘结剂的固化期和张拉适用期 根据现 场进度安排生产的量 如果现场有变化 应及时 229 和缓粘结预应力筋生产厂家联系 调整生产 2 施工过程中注意保护外包护套 一旦外包 护套破损 会有粘结剂流出 粘结剂具有比无粘 结的油脂更好的流动性 更容易从破损处流出 因此 运输 穿筋过程中一定要注意保护缓粘结 预应力钢绞线 3 混凝土浇筑完成要及时跟踪混凝土强度 报告 一旦达到设计要求强度就可以张拉预应力 筋 避免耽误张拉引起摩阻偏大 4 由于缓粘结剂有一定的粘性和触变性 张拉过程中可以先不装锚具空拉一次 减小其粘 性 然后再装锚具张拉锚固 由于粘性与速度有 关 因此 持荷一定时间 如持荷 5 分钟可以有 效减小粘性产生的摩擦力 3 结 论 缓粘结预应力技术正在日趋成熟 缓粘结 预应力混凝土结构技术规程 要解决缓粘结预应 力混凝土结构设计和施工中的许多关键技术问 题 目前正在补充缓粘结预应力钢绞线锚固试验 和缓粘结预应力混凝土梁柱节点延性试验 补充 粘性与时间和温度的关系试验等 通过试验研究 完善缓粘结预应力混凝土设计和施工方法 为缓 粘结预应力技术的推广应用提供依据 参考文献 1 李佩勋 缓粘结预应力综合技术的研究和发展 工 业建筑 2008 38 11 1 5 2 范蕴蕴 吴转琴 周建锋 缓粘结预应力钢筋用胶粘 剂材料研究 工业建筑 2008 38 11 6 8 3 吴转琴 曾昭波 尚仁杰 缓粘结预应力钢绞线摩擦 系数研究 工业建筑 2008 38 11 20 23 4 熊小林 李金根 李一心 缓粘结预应力筋摩阻损失的 试验研究 建筑技术 2008 39 12 943 946 5 尚仁杰 张强 周建锋 缓粘结预应力混凝土梁受弯 试验研究 工业建筑 2008 38 11 24 27 230 缓粘结预应力钢绞线及缓凝胶粘剂 技术要求 吴转琴 范蕴蕴 中冶建筑研究总院有限公司 北京 100088 摘 要 依据缓粘结预应力技术的特点 结合 缓凝结预应力钢绞线 和 缓凝结预应力钢绞线专用粘合 剂 两项产品标准的编制 列举出缓粘结预应力钢绞线和缓凝胶粘剂的主要性能 以期为缓粘结预应力钢 绞线的生产和工程应用提供基础技术支持 关键词 缓粘结 预应力 缓粘结预应力筋 缓凝胶粘剂 外包护套 TECHNICAL REQUIREMENTS OF THE RETARDED BONDED PRESTRESSING STEEL STRAND AND THE RETARDED ADHESIVE Wu Zhuanqin Fan Yunyun Central Research Institute of Building Construction Co Ltd MCC Group Beijing 100088 Abstract According to the characters of the retard bonded prestressed technique combined with the two industry standard Retard bonded prestressing steel strand and Adhesive for Retard bonded prestressing strand enumerated the main performance of the retard bonded prestressing strand and the retarded adhesive in order to provide the basic technology support for the production of retard bonded prestressing steel strand and relative engineering application Keywords retard bonded prestressed retard bonded prestressing strand retarded adhesive wrapped sheath 缓粘结预应力技术是目前我国乃至国 际预应力技术领域中的一项新兴技术 因其 在具有无粘结预应力的工艺简便性的同时 又具备有粘结预应力力学性能的使用特性 故而受到业内的关注 以环氧树脂类为缓凝 胶粘剂 聚乙烯塑料类为外包护套的缓粘结 预应力筋产品是现阶段缓粘结预应力技术 发展的主流方向 本文对在编的住房和城乡建设部行业 标准 缓凝结预应力钢绞线 和 缓凝结预 应力钢绞线专用粘合剂 两项产品进行详细 解读 以期为工程应用提供基础技术支持 1 技术说明 1 1 产品构造 缓粘结预应力筋作为缓粘结预应力的 技术产品 由预应力钢绞线 缓凝胶粘剂和 外包护套组成 一定厚度的缓凝胶粘剂填充 并紧密封裹于具有凹凸波纹的外包护套和 预应力钢绞线或钢丝束之间 缓凝胶粘剂前 期相当于无粘结的防腐油脂 具有一定流动 性及对钢材良好的附着性 保证缓粘结预应 力筋在工程施工的布筋及张拉过程中如无 粘结预应力般简便易行 随时间推移 缓凝 胶粘剂逐渐固化 与预应力钢绞线或钢丝 束 外包护套之间产生粘结力 缓凝胶粘剂 在完全固化后具有比混凝土更高强度 并与 231 预应力钢绞线或钢丝束成为一体 通过波纹 状表面的嵌固作用使预应力钢绞线或钢丝 束与混凝土之间不能滑移 达到有粘结预应 力筋与混凝土之间的粘结性能 1 2 见图 1 图 1 缓粘结预应力筋示意图 1 2 适用范围 缓粘结预应力筋可应用于所有土木建设 工程中的预应力混凝土 预应力钢结构 包 括公路和铁路桥梁 水利工程中的预应力水 渠 工业与民用建筑中的梁 板 柱等结构 构件中 1 3 技术原理 缓粘结预应力技术是在混凝土达到一 定的强度 根据设计要求确定 后 通过张 拉缓粘结预应力筋 在混凝土构件中产生预 压应力 前期施加预应力和传统无粘结预应 力受力性质一样依靠锚具锁定 后期在缓凝 胶粘剂完全硬化后和锚具共同承担预加应 力 达到有粘结预应力筋的力学性能 1 4 产品特点 1 缓粘结预应力筋的制作采用一次成 型的制备工艺 将一定厚度的缓凝胶粘剂填 充并紧密封裹于具有凹凸波纹的外包护套 和预应力钢绞线或钢丝束之间 2 缓凝胶粘剂阻隔了外界腐蚀性物质 到达钢绞线的通道 对钢绞线起到防腐作 用 且材料的弱碱性对在应力状态下的钢绞 线的防腐蚀更是十分有益的 3 缓粘结预应力结构在施工时无须预 留孔道 无须灌浆 与后张法无粘结预应力 施工体系一样简便 在施工结束后缓凝胶粘 剂逐渐粘结 固化 最终达到如有粘结预应 力体系的力学性能 即按无粘结预应力筋施 工 达到有粘结预应力筋的力学效果 2 技术指标 缓粘结预应力筋因缓凝胶粘剂材料前 期较好的缓凝特性而具有与无粘结预应力 一样简便易行的施工工艺 因缓凝胶粘剂材 料固化后较好的粘结强度以及缓粘结预应 力筋外护套的凹凸压痕效果而具有与有粘 结预应力相近的力学性能 故 由此着手确 定缓粘结预应力筋与缓凝胶粘剂的各项技 术指标 2 1 缓粘结预应力筋 目前 缓粘结预应力技术在国内的应用 集中于工业与民用建筑领域 缓粘结预应力 筋采用的预应力钢绞线均为用七根钢丝捻 制的标准型钢绞线 故其应符合 预应力混 凝土用钢绞线 GB T 5224 2003 的规定 3 见表 1 表1 缓粘结预应力筋用钢绞线的主要规格 钢绞线 结构 公称直径 mm 公称强度 MPa 公称截面积 mm2 1570 1720 1860 1 7 15 20 1960 140 缓粘结预应力筋的主要性能指标应充 分考虑前期张拉施工效果和后期与混凝土 的粘结锚固效果两种不同工作状态 其中 缓粘结预应力筋的外护套既是运输 施工过 程中的有效保护屏障亦是预应力钢绞线和 混凝土之间良好粘结的纽带 因此 必须严 格控制外护套的厚度同时严格保证缓粘结 预应力筋外护套的压痕效果 见图 2 图 2 缓粘结预应力筋表面压痕效果 缓粘结预应力筋的锚固性能与外护套 的压痕效果关系密切 在 缓粘结预应力钢 绞线 产品标准中通过制作缓粘结预应力筋 混凝土试块 测量缓粘结预应力筋自开始 张拉至其与混凝土滑脱的荷载 滑移全过程 曲线 分析缓粘结预应力筋的锚固性能 以 B B 预应力筋 预应力筋 B BA A A A 缓凝粘结剂 高强PE护套缓凝粘结剂高强PE护套 232 确定相关技术指标 见图 3 图 3 缓粘结预应力筋锚固性能测试 缓粘结预应力筋中缓凝胶粘剂的含量 对张拉工艺中缓粘结预应力筋的摩擦损失 和缓凝胶粘剂固化后的粘结性能影响重大 是缓粘结预应力筋实现与无粘结预应力一 样简便易行的施工工艺与达到有粘结预应 力力学效果的基础保证 对于缓粘结预应力筋摩擦系数指标的 确定 通过直线与曲线 2 种布筋型式的缓粘 结预应力混凝土构件 长度不应小于 5m 张拉时同时测量张拉端和固定端的拉力 由 此得出 k 值和 值 4 图 4 图 4 缓粘结预应力筋张拉和测试 依据缓粘结预应力的作用机理 参考 无粘结预应力钢绞线 JG 161 2004 产品标准 在生产 试验与工程应用的基础 上 对于公称直径 15 20mm 的缓粘结预应 力筋 其性能指标暂时确定如表 2 5 表 2 缓粘结预应力筋的主要性能指标 护套 厚度 mm 压痕 深度 mm 缓凝 胶粘剂 质量 g m K 0 8 1 2 1 0 150 220 0 06 0 20 0 006 0 010 2 2 缓凝胶粘剂材料 缓凝胶粘剂材料作为缓粘结预应力技 术的核心之一 其特有的材料属性保证了缓 粘结预应力筋的力学属性与施工特性 依据 一般预应力工程的施工进度情况 控制缓凝 胶粘剂的固化周期 保证缓粘结预应力筋在 工程施工的前期有充裕的时间如无粘结预 应力般布筋 张拉 又能令其在施工结束后 相对快速地达到有粘结预应力筋的力学性 能 其中 缓凝胶粘剂做为环氧类胶粘剂材料 其 外观质量 不挥发物含量 初始粘度和 PH 值等主要胶体性能指标可参照常规胶粘剂 的相关国家标准进行检测 缓凝胶粘剂的张拉适用期是指常温下 缓凝胶粘剂从配制到仍适合于预应力钢绞 线张拉的时间 缓凝胶粘剂的固化时间是指 常温下缓凝胶粘剂从配制到完全固化 达到 规定强度和性能的时间 二者是缓凝胶粘剂 缓凝 性能的主要指标 在施工中必须严 格控制时间节点 在缓凝胶粘剂的张拉适用 期内完成张拉工序的施工 以有效控制缓粘 结预应力筋的摩擦损失 保证缓粘结预应力 技术体系的后期力学效应 4 缓凝胶粘剂的张拉适用期和固化时间 可通过常温下对粘度和拉伸剪切强度的跟 踪测试而确定 缓凝胶粘剂完全固化后良好的力学性 能与耐久性能完全有别于无粘结专用润滑 油脂 也与有粘结后注灌浆料不尽相同 保 证了缓粘结预应力钢筋的结构耐久性及安 全 可靠性 6 7 完全固化后的缓凝胶粘剂从弯曲强度 抗压强度和拉伸剪切强度 金属对金属 三 个方面考虑强度指标 图 5 图 6 而耐久 性能则参照建筑结构胶以特定条件下拉伸 剪切强度 金属对金属 的降低比例衡量 图 5 缓凝胶粘剂弯曲 抗压强度测试 233 图 6 缓凝胶粘剂拉伸剪切强度 金属 金属 测试 依据缓粘结预应力筋的使用性能 参考 胶粘剂分析与测试技术 和 混凝土结构 加固设计规范 中建筑结构胶的相关标准 在生产 试验与工程应用的基础上 确定缓 凝胶粘剂的主要性能指标 7 8 见表 3 表 3 缓凝胶粘剂的主要性能指标 性 能 项 目 指 标 外观 质地均匀 无任何杂质 不挥发物含量 98 初始粘度 mPa s 1 10 5 25 PH 值 7 8 固化时间 6 2 固化时间 9 3 固化时间 12 5 工 艺 性 能 张拉 适用 期 月 固化时间 24 10 弯曲强度 MPa 20 抗压强度 MPa 50 固 化 后 力 学 性 能 拉伸剪切强度 钢 钢 MPa 10 耐湿热老化性能测试 60d 拉伸剪切强度 钢 钢 下降率 不大于 15 固 化 后 耐 久 性 能 冻融性能测试 25 35 50 次 拉伸剪切强度 钢 钢 下降率 不大于 15 3 结 论 由于缓粘结预应力既具有无粘结预应 力的工艺简便性又具备有粘结预应力力学 性能的使用特性 决定了缓粘结预应力筋从 涂层材料到构造型式均与无粘结 有粘结预 应力筋存在一定差别 可以说 缓凝胶粘剂材料和缓粘结预应 力筋的构造型式是缓粘结预应力技术的核 心 缓凝胶粘剂材料特有的材料属性保证了 缓粘结预应力筋的力学属性与施工特性 缓 粘结预应力筋的构造型式是保证缓粘结预 应力筋与混凝土产生粘结锚固性能的基本 所在 缓粘结预应力能否达到预定效果完全 取决于二者是否达到计划指标以及稳定发 挥其作用功效 参考文献 1 李佩勋 尚仁杰 吴转琴 张乃荣 缓粘结预应 力筋 P 中国 ZL02240778 2 P 2003 年 7 月 30 日 2 吴转琴 尚仁杰 范蕴蕴 周建锋 一种缓粘结 预应力筋用胶粘剂 P 中国 ZL2005 1 0132504 X 2007 年 3 月 4 日 3 预应力混凝土用钢绞线 S GB T 5224 2003 4 吴转琴 曾昭波 尚仁杰 刘景亮 缓粘结预应 力钢绞线摩擦系数试验研究 工业建筑 2008 38 422 20 23 5 无粘结预应力钢绞线 S JG 161 2004 北京 国建筑工业出版社 2005 6 吴转琴 范蕴蕴 刘景亮 刘刚 缓粘结预应力 钢筋用胶粘剂材料力学性能研究 工业建 筑 2008 38 42 2 9 12 7 混凝土结构加固设计规范 S GB50367 2006 北京 中国建筑工业出版社 2006 8 张向宇 胶粘剂分析与测试技术 M 化学工业出 版社 127 370 234 缓粘结技术在预应力钢骨梁中的应用 张贞阁 1 王跃文1 陆杰平2 吴乃力1 许金伟1 1 中冶集团建筑研究总院有限公司 北京 100088 2 厦门合道工程设计集团有限公司 福建厦门 361004 摘 要 预应力钢骨梁是一种新的结构形式 同时具有预应力混凝土梁及钢骨梁的优点 缓粘结技术是一种新型预 应力技术 缓粘结技术应用到预应力钢骨梁中 施工简便 抗震性能好 具有广阔的应用前景 关键词 缓粘结 预应力钢骨梁 PSRC 钢骨梁 SRC APPLICATION OF RETARD BONDED IN PRESTRESSED STEEL REINFORCED CONCRETE BEAM Zhang Zhenge1 Wang Yuewen1 Lu Jieping2 Wu Naili1 Xu Jinwei1 1 Central Research Institute of Building 预应力 空心板 各向异性 Abstract This paper introduces the calculation method of cast in situ concrete cored slab through an example of practice presented the arrangement of backfill body in the large span retard bonded prestressed slabs and the reinforcement of prestressed slabs Backfill body which simple structure flexible arrangement and easy calculation and construction Compare with the bonded prestressed concrete the application of retard bonded prestressed concrete technology will more convenient in the construction which will also provide convenience for possible late reformation Keyword retard bonded prestressed light tube isotropic 大跨度现浇预应力混凝土空心楼盖结构体 系近几年来得到了广泛的应用 它能有效地利用 净高 节省混凝土用量 减轻结构自重 减小地 震作用 并且具有较好的隔声隔热效果 加上缓 粘结预应力技术的应用 大大改善了有粘结预应 力施工难的特点 又较无粘结预应力受力好 而 且增加了使用后期改造的可能性 因此 缓粘结 预应力技术与空心板技术相结合的大跨度现浇 缓粘结预应力混凝土空心板是大跨度楼盖结构 的一种很好的结构形式 为了构造和施工的方便 空心板结构中的填 充管一般是单向布置 当填充管沿一个方向布置 时 顺管方向与横向的力学性能是不同的 使空 心板成为正交各向异性板 顺管方向抗剪能力远 远大于横管方向 顺管方向的抗弯刚度也大于横 管方向的抗弯刚度 导致板的受力复杂 故空心 板结构设计必须首先解决两个问题 双向板两个 方向都有足够的抗剪能力 便于板内穿设备管 线 解决这两个问题的关键是空心板内填充物的 材料和布置方式 综合考虑板的合理受力及减轻 自重的要求 采用填充聚苯泡沫轻质棒 布置方 式为由两根泡沫棒组成 1 0m 1 0m 大小的组合 单元 中间为预应力肋梁 这样更好地发挥肋梁 中预应力筋的作用 在空心板结构分析中 实体 单元有限元分析法最接近结构的真实受力情况 但是分析较为复杂 且得到的是应力应变数据 对于结构设计不太适用 将空心板等效为刚度相 同的实心板计算更适合于设计计算 本文介绍了某工程18m 28 8m跨屋盖缓粘 结预应力混凝土空心板的设计 对类似工程具有 借鉴意义 1 空心板正交各向异性及计算方法 对于如图1所示现浇混凝土圆孔板 板厚为H 圆孔直径为D 圆孔形心与板形心重合 圆孔间 净距为 B 可以得到沿圆截面纵向 s D B 宽度内 的抗弯惯性矩为 34 11 1264 x IBD HD 1 不考虑圆截面的削弱 D B 宽度内的抗弯刚 239 度为 3 0 1 12 IBD H 2 BD H H 2H 2 圆截面空心管 图 1 现浇混凝土圆孔板示意 沿圆截面纵向削弱后与未削弱截面的刚度比为 4 3 0 3 1 16 x ID IBD H 3 根据计算分析 1 板横管方向抗弯刚度与孔 间净距关系不大 而与 D H 之间存在着如表 1 所列的关系 中间值按插值计算 横管方向由于板体离散性较大 一般该方向 刚度计算并不方便 顺管方向刚度计算较容易 通过此表 可以通过顺管方向刚度很方便得出横 管方向刚度 表 1 横管方向刚度与顺孔方向抗弯刚度比k D H 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 k 0 975 0 963 0 958 0 938 0 902 0 868 0 824 0 76 由于空心板内部填充物布置合理 使得板的 受力基本近似于各向同性 所以可以按照与实心 板同样的弯矩和剪力来计算 周边支撑按照四边 简支 设计中核算双向单位宽度刚度比 k 横向刚 度与顺向刚度的比值 若k 0 95 按照各向同 性板计算内力 若k 0 95 将各向异性板的内 力转化成各向同性板内力 1 顺管方向作为x向 横向作为y向 x向尺 寸不变 y 向伸缩 4 1 k 原来正交各向异性板点 x y与等效的各向同性板点 1 xx 1 4 1 yky 的内力对应关系 1xx MM 4 1 2 1 yy MkM 5 xyxy MkM 4 1 6 式中 x M y M xy M为空心板内力 1x M 1y M 1xy M为等效的各向同性板的内力 可以通过手 册表格查到 将 原 来ba 的 各 向 异 性 板 等 效 为 4 1 bka 的各向同性板计算 然后通过式 4 式 6 就可以得到原来板的内力 2 工程实例 2 1 刚度近似计算 本工程填充体不是圆形 不能按表 1 数据采 用 现在按截面形状近似计算 横向板的刚度 Iy 18 0 53 12 15 1 0 363 12 18 0 007177m4 顺向板的刚度 Ix 7 2 0 53 12 10 2 0 075 0 223 12 10 2 0 075 0 323 12 10 x2 0 075 0 363 12 10 2 2 0 075 0 05 0 5 0 11 0 05 3 2 10 2 2 0 075 0 02 0 5 0 16 0 02 3 2 7 2 0 00857m4k Iy Ix 0 837 可以按照公式 1xx MM 和 1 2 1 yy MkM 利用实心板各向同性方法计算内力 2 2 空心管布置 某工程屋面板跨度为 18m 28 8m 见图 2 恒载 5 6kN m2 不包括板的自重 活载 0 5kN m2 板厚 500mm 布置如图 将两根轻 质管拼装成一个 1 0m 1 0m 的组合单元 形成 240 正方形组合空间体系 两根管之间留有 100mm 宽的次肋 每根轻质管边缘做了切角 以便于浇 注混凝土 每隔一米布置 200mm 宽的预应力肋 梁 空心率为 44 这样就可以形成双向交叉主 肋 更好地发挥缓粘结预应力筋的作用 在框架 柱部位集中设置 1200mm 500mm 的暗梁 按照 构造要求配置钢筋 同时集中配置缓粘结预应力 钢筋 既加强了抗剪能力又增加了结构的抗震性 能 另外 由于公共建筑的特点 后期的设备安 装和功能方面均会有改变的可能性 可以在实心 暗梁和 200mm 宽的肋梁 100mm 宽的次肋部位 预留埋件 便于设备安装 避免了由于后期板上 打孔造成预应力筋断裂而引起受力失效问题 图 2 空心板布置及预应力配筋 图 3 X1 X1 断面 241 图 4 Y1 Y1 断面 2 3 缓粘结预应力筋布置 暗梁内预应力配筋为 集中布置 20 根缓粘 结预应力 15 2 钢绞线 暗梁外顺着填充体方向 1200mm 范围内配 筋集中布置 4 根缓粘结预应力 15 2 钢绞线 布 置在主肋内 见图 3 与填充体相垂直方向 也就是横管方向 1150mm范围内集中布置 6 根缓粘结预应力 15 2 钢绞线 布置在肋内 见图 4 3 结 论 1 缓粘结预应力技术具备了无粘结预应力 筋布置自由 无需预留孔道 无需孔道灌浆的优 点 又具有有粘结预应力筋强度高 抗裂 抗震 性能好等优点 既大大缩短了工期 又有效地提 高了混凝土结构的受力性能 具有广阔的发展前 景 2 由于采用的是正方形轻质管布置方式 对双向受力构件实现了真正意义上的双向受力 对于填充体产生的正交各向异性可以通过等效 为各向同性板和公式的转换 完成各向异性向板 与各向同性的转换 使实际结构与计算模型完全 一致 3 采用两块轻质棒组合单元的形式 合理 地解决了填充物下面板的混凝土浇注问题 参考文献 1 尚仁杰 吴转琴 李佩勋 现浇混凝土空心板的正交 各向异性和等效各向同性板计算方法 工业建 筑 2009 39 2 72 75 2 李佩勋 缓粘结预应力综合技术的研究与发展 工业 建筑 2008 38 11 1 5 242 缓粘结预应力混凝土梁柱节点 体系的发明及示范 刘 刚 刘景亮 袁永军 张凯林 中冶建筑研究总院有限公司 北京 100088 摘 要 缓粘结预应力技术是预应力技术领域的划时代产品 结合缓粘结预应力技术的研发 发明了缓粘结 预应力混凝土框架节点体系 并将之成功应用于示范房屋建设 为缓粘结技术和新型节点体系的推广提供了 一定的参考和示范作用 关键词 缓粘结预应力 混凝土梁柱节点体系 施工 THE INVENTION AND DEMONSTRATION OF RETARD BONDED PC NODE SYSTEM Liu Gang Liu Jingliang Yuan Yongjun Zhang Kailin Central Research institute of building PC Node System Construction 缓粘结预应力技术已经在全国范围内成 功推广 由该技术衍生的一些发明也开始逐 步推向市场 本文介绍了一种应用缓粘结预 应力技术的新型混凝土框架节点体系 及其 示范建设过程 1 缓粘结预应力混凝土梁柱节点体系的发 明 目前我国建筑市场上采用的预制混凝土 梁 预制混凝土柱装配而成的预制预应力混 凝土多层框架体系 一般在工厂中制作预制 混凝土梁和预制混凝土柱 并对预制混凝土 梁进行一次张拉 同时预留二次张拉的预应 力筋孔道 预制混凝土梁和预制混凝土柱就 位后将后张预应力筋穿过预制混凝土梁和预 制混凝土柱的预留孔道 对节点实施二次预 应力张拉预压 其中后张预应力筋为无粘结 预应力筋 后张预应力筋既可作为施工阶段 的拼装手段又可在使用阶段承受梁端弯矩 形成整体受力节点和连续受力框架 克服了 一般装配式节点受力性能较差的缺陷 解决 了预制混凝土框架难以装配的问题 但由于 此种预应力框架形式采用的是无粘结预应力 筋 结构的抗震性能差 不能达到 混凝土 243 结构设计规范 GB 50010 2002 11 8 2 条 的要求 并且在施工中在预制混凝土梁和预 制混凝土柱的预留孔道中穿设后张预应力筋 的过程比较麻烦 不便于施工 图 1 缓粘结预应力框架节点体系示意 我院发明的缓粘结预应力混凝土框架 节点体系 如 1 图所示 是由预制混凝土 梁 柱组成的框架 其中预制混凝土柱的主 筋在节点部位直接通过 节点部位无混凝土 预制混凝土梁中布设缓粘结预应力筋 在节 点一侧留出链接长度 另一侧预埋张拉端锚 固件 现场施工时 在预制柱就位后 将预 制梁吊装安放在柱子侧面的临时安装支架 上 框架节点四周预制梁的缓粘结预应力筋 在该部位采用专用连接器链接 以上工序完 成后 梁 柱相交节点部位采用新型灌浆料 浇筑 待达到规定强度后 在预制梁的另一 侧进行缓粘结预应力筋的张拉 由此 应用 了缓粘结预应力技术 新型灌浆料技术的装 配式混凝土框架节点体系形成 该体系装配化程度较高 并且在左 右 预制混凝土梁预设了缓粘结预应力筋 避免 了现有技术中的复杂的穿筋作业 使本发明 施工操作容易 并且由于缓粘结预应力筋具 有有粘结预应力筋的力学性能 和现有技术 相比 提高了节点体系的抗震性能 2 缓粘结预应力混凝土梁柱节点体系的示 范房屋建设 为了验证该体系的优异性能 我院建设 了缓粘结预应力混凝土新型节点体系示范房 屋 该示范房屋两层建筑面积共 110 m 2 按 8 度设防烈度考虑 首层层高 3 3m 二层层高 2 7m 框架梁和柱均采用钢筋混凝土预制而 成 节点部位采用缓粘结预应力框架节点体 系 楼板采用压型钢板混凝土 屋架采用轻 钢结构 现场施工时 先使预制混凝土柱就位 并在预制混凝土柱的左右两侧安装临时支 架 然后将左预制混凝土梁和右预制混凝土 柱吊装安放在临时支架上 再用缓粘结筋连 接器将节点部位的左 右预制混凝土梁中的 缓粘结预应力筋相连接 接下来将节点部位 用细石混凝土浇筑 将预制混凝土柱 左预 制混凝土梁和右预制混凝土梁连接成一体 待细石混凝土达到规定强度后 对左 右预 制混凝土梁中的缓粘结预应力筋进行张拉使 缓粘结预应力筋承受一定的预应力 244 采用缓粘结预应力混凝土梁柱节点体 系建设的示范房屋 图 2 装配程度高 建 造速度快 现场湿作业少 抗震性能优异 房屋建成后 成为宣传缓粘结预应力技术和 新型梁柱节点体系的重要窗口 图 2 示范房屋现场建设实景 3 结 语 缓粘结预应力是较有粘结和无粘结之后 的一种新的预应力技术 是对传统预应力技 术的一次重大革新 也是预应力混凝土技术 的一次重大突破 我院技术