无粘结预应力筋施工技术在大型结构中的应用

无粘结预应力筋施工技术在大型结构中的应用

随着社会科学技术的发展，各种新材料在建筑中的应用，促进了我国建筑业的快速发展。近年来随着人们对居住及使用功能方面的不断要求,预应力筋因其具有较大的优势(改善结构的使用性能、提高结构的耐久性、减小构件截面高度、减轻自重、充分利用高强钢材、具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能、提高抗剪承载力、提高抗疲劳强度、良好的抗震性能、结构跨度大、灵活的空间布置、具有良好的经济性;无粘结预应力筋因与混凝土不直接接触而成为无粘结状态,另较有粘结预应力结构还有其自身的特点:在施工时不需要事先预留孔道穿筋和张拉后灌浆、施工简便、加快模板的周转速度等优点,极大简化了常规后张法预应力施工工艺),在世界各地工程领域得到广泛的应用,本文通过江西省上饶市人民医院综合住院大楼工程实例,对梁板无粘结预应力筋的施工技术略作总结,以供实践参考。1分离式结构—工程概况:江西省上饶市人民医院综合住院大楼工程地下二层(含一层箱形基础),地上17层(含设备层),建筑面积为43000m2,框架—剪力筒结构,建筑总高度为64.5m,6度设防,三级抗震。本工程二层(含二层)以上楼板均采用无粘结预应力结构,框架梁截面为300×700(宽×高),楼板厚度均为200mm,楼板中部设暗梁,梁高同板厚,楼板最大跨度为50m。2预应力钢束性能2.1无粘结预应力筋:本工程单层建筑面积为2500m2,无粘结预应力筋:727条,计21t。无粘结预应力筋采用由江西新余新华金属制品有限公司生产的1570级“7Ф5”低松弛预应力钢丝束,抗拉强度标准值fptk=1570N/m2,其性能均符合国家相关标准。2.2锚具系统:无粘结预应力筋张拉端锚具选用广西柳州南部预应力配套公司生产的Ⅰ类QVM15—1系列锚具(夹片锚具),其质量符合国家有关规定。2.3其它材料也应符合《无粘结预应力混疑土结构技术规程》(JGJ/T92—93)的质量标准。3抽样检测及设备安装3.1无粘结预应力筋:预应力钢丝束应具有出厂检验证明,其性能指标应满足国家标准,预应力筋在使用前,按进场的批次进行抽样检测,以每60t为一批次。3.2锚具:锚具应具有出厂检验证明及锚固性能检验证明,使用前应对锚具以每2000套为一批次进行抽样检测。3.3张拉设备:张拉设备在张拉前送国家计量单位进行标定检验。3.4预应力筋在固定端处加工成镦头,钢丝镦头按规定对其进行抽样检测,主要是进行抗拉试验。4无连接预制钢筋的施工过程4.1无粘性钢筋的加工4.1.1下料清单的确定预应力筋断料前,应认真根据施工图纸,考虑其曲率、锚固端保护层厚度、张拉伸长值及混凝土压缩变形、张拉方法、锚固形式、预留张拉长度等因素计算下料长度。下料清单应经专业施工技术人员核对,因每根预应力筋都不得有接头,所以下料的准确尤为重要。断料采用砂轮锯成束切割,切割时采取水冷措施,纲丝束切割端应平直,同一束各根钢丝下料长度的相对误差值不应大于计算下料长度的1/5000,且不得大于5mm。本工程预应力采用一端张拉,其下料长度L计算如下式:L=L0+L1+L2+L3式中:L0——构件内预应力束长度L1——锚垫板厚度L2——夹片式工作锚具厚度L3——张拉端外露预留长度4.1.2砂体的固定端加工①在下料的无粘结预应力筋的端头,剥掉300～400mm的外包层,套上长度为500mm直径为400mm的塑料软管,以防场地上的砂石粘附于无粘结预应力筋油脂上,从而影响固定端加工;②穿锚具时严禁用铁器,待钢丝束穿入锚具(固定端后),使用液压镦头机,将钢丝束挤压成直径为7.5mm,厚度为5.0mm的镦头(镦头外形要求圆整,肉眼观察镦头不偏斜,镦头颈部母材断面不削弱,并抽样送检);③为防止镦头在七孔板处后缩,在其后加一块厚度为1.5mm的钢板,用螺丝固定。4.1.3预应力筋盘的检验预应力筋加工完毕后,检查预应力筋的外涂层是否发现有局部破损,如有应用水密性胶带进行缠绕修补,缠绕长度应超过破损长度,胶带搭接长度不应小于胶带宽度的1/2;若破损长度超过400mm者应更换。待检查完毕后,将整条预应力筋盘成圆盘状,并在端头用橡胶片标明长度及编号。将相同标牌的预应力筋统一堆放,再用材料标识牌,标明此堆半成品材料使用的部位、长度,以便施工时不致混乱。4.2预应力筋的铺设及质量控制为保证本工程楼板中预应力筋的施工质量,经过研究后确定楼板施工工艺流程图(详图1)。根据工艺流程,梁板模板安装完毕,经检查合格后,进行预应力筋铺设放样,先标出两个方向的预应力筋交叉点的标高,以先下后上的铺设原则(避免两个方向的无粘结预应力筋相互穿插铺放),绘制出预应力筋铺设的顺序图。待梁筋与板底钢筋绑扎完毕后,将预应力筋半成品材料按先下后上原则用有弹性的吊索(严禁使用坚硬的吊具)吊至楼板堆放,按铺设顺序,先铺设标高较低的预应力筋,固定预应力筋固定端的位置(固定端如图2所示),将其固定于外围梁筋上(待固定端安装固定完毕后,再进行梁箍筋的调整,若遇到梁面钢筋为两排筋时,应经设计院同意调整二排筋位置,以确保预应力筋固定端位置的准确),并保证尾部有50mm的保护层。后顺其顺直的方向铺放预应力筋,预应力筋布置时应符合设计图纸标示的曲线形式,保证图示各控制点的位置,特别是反弯点的位置(板预应力筋布置如图3所示);根据图示的反弯点位置处安放预应力筋马凳(马凳大样如图4所示);马凳采用Ф14螺纹筋制作成的,为防止马凳因施工时松动,故将马凳下脚与板底筋焊牢,形成一个稳定的体系。后将铺设其上的预应力筋用16#铁丝将其逐条绑扎固定于马凳上,以防止因混凝土浇捣时产生振动影响预应力筋的曲线形式发生变化。预应力筋其最小保护层:梁为40mm,板底30mm,板顶为15mm,预应力筋其位置的垂直偏差在板内为±5mm。楼板同一方向的预应力筋应平行铺设,防止相互扭绞,在板内预力筋应绕过预留洞口位置(开孔处预力筋处理如图5所示)。铺设完毕后,预应力筋张拉端端部模板预留孔应按施工图中所示位置钻孔。张拉端采用单孔夹片锚具,需先预留张拉槽孔,槽孔采用80×80×100的聚苯乙烯块作为预埋件,将张拉端的承压板及聚苯乙烯块用钉子固定于端部的模板上(张拉端大样如图6所示),并保持张拉作用线与承压板面相垂直,张拉端预应力筋外露模板面为500mm～600mm,按设计图纸在无粘结预应力筋的固定端及张拉端加设Φ6螺旋筋,以防止张拉时的应力过于集中,使混凝土开裂,从而影响混凝土结构质量。预应力筋铺放固定完毕后,由施工员组织班组进行自检与下道工序班组进行互检,对预应力筋的曲线形状、数量、保护层厚度、外包层是否完好、固定端及张拉端的固定情况进行检查,若发现外包层破损按本文第4.1.3条进行修补或更换。自检合格后由项经部复检,复检合格后,提交监理工程师对其进行检查(隐蔽验收待板筋施工完后一同验收),检查合格后方可移交各安装专业班组进行预埋管线的施工。预应力筋施工完后,对其它班组施工工人进行交底,重申保护预应力筋安装位置的重要性。特别对电焊施工时,应采用隔离防护措施,使用薄铁皮等材料进行隔挡,防止焊渣烧伤烧坏预应筋及其外包层,影响日后的张拉。管线安装完后,板面筋绑扎时,预应力筋班组施工人员必须到场配合,检查预应力筋是否有发生移位的,若有应立即进行调整,在混凝土浇捣时,用钢管及模板搭设临时通道,防止踩踏、碰撞预应力筋、马凳等,以更好的确保预应力筋施工质量。混凝土浇捣时在预应力筋铺放处,振动棒尽可能不触及预应力筋,以免使预应力筋因振动过大而发生局部移位,影响预应力筋张拉;特别要确保张拉端及固定端混凝土的密实度。4.2张拉和封条的粘合剂4.2.1预应力筋张拉楼板混凝土浇捣完毕后,应及时进行养护,以确保混凝土的质量,四至五天后拆除梁外侧模板。待楼板同条件养护混凝土试块强度超过设计混凝土强度80%时方可进行预应力筋的张拉,由施工人员掏空梁侧内聚苯乙烯块,将外露的预应力筋外包层剥除(不得过早,若过早剥除外包层会因雨天造成钢丝束生锈)。张拉前,预应力筋张拉机具及仪表应经有资质的单位标定检验过,必须出具鉴定报告,并配专人使用和管理,定期维护和校验,张拉设备的精度应符合《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92—93)标准规定。预应力筋的张拉操作人员必须掌握张拉程序:清理张拉端承压板→测量预应力筋外露长度→套入锚具→安装好张拉设备→从0开始,缓慢加压至张拉控制力σcon=1.0fcon=0.75fptk=1178N/mm2→随时校核伸长值→顶压锚固→千斤顶回程→测量预应力筋长度→进入下一环节施工。根据以上张拉的施工程序进行预应力筋的张拉,安装张拉设备时,应使张拉力的作用线与预应力筋中心线重合。预应力筋的张拉时,采用双控法,即张拉力控制为主,伸长值校核为副(油表稳表5min后测得的钢丝束伸长量),实际伸长值与理论伸长值之间的误差应在±6%之间。预应力束张拉伸长值ΔL可用下简化式计算:ΔL=NpLApEsΔL=ΝpLApEsNp——预应力筋平均张拉力Ap——预应力束截面面积Es——预应力束弹性模量(取1.95E+5)L——预应力束实际长度多曲线段组成的曲线束,应分段计算,然后叠加,这样结果较准确。预应力筋张拉伸长值的量测,是在建立预应力之后进行。其实际伸长值ΔL=ΔL1+ΔL2-ΔLC式中ΔL1—从初应力至最大张拉力之间实测伸长值;ΔL2—初应力以下的推算值,可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系推算确定;ΔLC—施加预应力时,后张法预应力构件的弹性压缩值和固定端锚具楔紧引起的预应力筋内缩值;预应力取0.1σcon。无粘结预应力筋长度超过25m时,均采用两端同时张拉,在张拉施工中,为保证因预应力筋张拉而对结构造成不利影响,故在张拉时,采用对称张拉及间隔张拉,以减少对结构的影响。张拉过程中,专人负责对张拉过程中的数据进行真实的记录,包括油表读数和伸长值,同时也应记录预应力筋断丝的数量及位置和混凝土破损状况,及时通知设计单位进行处理(本工程在无粘结预应力施工中均无发现断丝及混凝土破损质量问题),并将记录表作为工程主体结构验收的资料之一。4.2.2预应力筋封锚无粘结预应力筋张拉完毕后3d内切除外露多余的预应力筋,留剩外露锚具夹片长度为30mm左右的预应力筋,切除预应力筋应用手持式无齿锯,不得采用电弧切割,并即时清理张拉槽孔和锚具上粘的杂物,经检查后,即进行封锚,按设计图纸要求,将环氧树脂均匀地涂于锚具及外露预应力筋上(主要起防水防腐保护作用),然后使用高于楼板混凝土标号一级的微膨胀细石混凝土进行封填密实、抹平。5主体结构工程,因势而新,按照施工方案进行检测,全面、准确的施工方案,本工程结构设计方案,依靠群众检测,效果好,以满足施工规范要求,主体结构工程,符合相关企业设计本大楼主体结构已于2004年4月3日封顶,梁板无粘结预应力施工的各道工序除了严格按照设计图纸