后張法無粘結預應力框架梁施工技術

竇本洋

1 工程概況及設計要求

1)本框架梁截面是1.1 m×0.35 m,梁跨 22 m,混凝土強度等級C45。2)要求:a.預應力鋼絞線布置:2-φ 15.24,共3排,每榀梁6根。b.預應力鋼絞線采用無粘筋。即在預應力筋外表面涂以涂層,用油紙包裹,再套以塑料波紋管。鋼絞線 fptk=1 860 N/mm2,彈性模量 Es=1.95×105MPa。c.錨具體系:采用三片式QM 型。3)張拉強度:按設計要求,需待梁體混凝土達到90%強度后方可張拉。

2 預應力施工方法

2.1 張拉工藝

采用一端超張拉,張拉程序為:0→1.1σcon停2 min→σcon。

張拉設備:YC-20型千斤頂(兩套)。

2.2 張拉順序

從上至下依次進行,對于同排的鋼絞線,分別將張拉端置于框架梁兩端,同時對稱張拉。

2.3 張拉技術指標

張拉控制應力σcon=0.75ftpk=0.75×1 860=1 395 MPa。

每根張拉力為 F=1 395×Ap=1 395×140=195.3 kN。

根據預應力施工相關技術規范:0→0.1σcon(量伸長量初讀數ΔL1)→1.1σcon停 2 min→1.0σcon持荷 2 min(量伸長量終讀數ΔL2)→校核伸長值(滿足)→錨固。

本工程為現澆框架結構,采用無粘結鋼絞線原位曲線后張法,一端張拉,另一端固定,張拉端采用夾片式錨具,固定端采用鋼絞線“壓花”成型。

施工質量控制以應力控制為主,應變控制為輔。

3 應力控制程序

張拉應力控制表見表1。

表1 張拉應力控制表

4 張拉伸長值校核

應變控制作為參考數據,張拉時伸長值滿足后方可錨固。如出現超過允許范圍,應立即停機檢查,查明原因予以調整,直到滿足后方可正常施工。

在實行應力控制時,進行伸長值校核,將張拉實際伸長值與理論值差控制在±5%之內。

理論伸長值的計算:

ΔL=PL/Ap·Es,其中,曲線筋長度 L=(工具段+AB+BC)×2+CDAP=140 mm2。

則:L上排=(0.5+2.63+2.3)×2+11.95=22.81 m;

L中排=(0.5+1.32+2.3)×2+14.52=22.76 m;

L下排=(0.5+0.8+0.92)×2+18.26=22.70 m。

則:

ΔL上排=214 830×22.81×103/(140×1.95×105)=179.5 mm;

ΔL中排=214 830×22.76×103/(140×1.95×105)=179.1 mm;

ΔL下排=214 830×22.70×103/(140×1.95×105)=178.6 mm。

伸長值必須滿足:

ΔL×(1-5%)＜ΔL實＜ΔL×(1-5%)。

即: 上排:170.5＜ΔL實＜188.5;

中排:170＜ΔL實＜188;

下排:169.6＜ΔL實＜187.5。

經施工現場實際測量,L實均在理論值的±5%之內,滿足要求。

5 質量保證措施

5.1 預應力機械

1)本工程主要設備:2臺YC-20型千斤頂,切割機1臺。2)根據GB 50240-2002混凝土結構工程施工質量驗收規范中6.1.2條要求,將用于本工程的YC-20型千斤頂及相應配套設備儀表,定期維護和校驗;張拉設備應配套標定,并配套使用。該設備使用期應在標識有效期之內。3)預應力鋼絞線采用切割機切斷,不得采用電弧切斷,以免損傷鋼絞線。4)施工現場應配有專用設備維修人員,以確保設備完好率,從而保證質量工作的連續性。5)張拉機具應有專人負責使用,嚴格執行各種操作規程,以確保施工安全。

5.2 無粘結預應力筋

本工程無粘結鋼絞線進場材料應嚴格按GB/T 5224等的規定,抽取試件作力學性能檢驗,其質量必須符合有關標準的規定。

本工程鋼絞線涂層,采用防銹油脂,其目的是防止預應力筋腐蝕,并使鋼絞線與混凝土隔離,減少張拉時的摩阻損失。進場的無粘結預應力筋,應堆放在有遮蓋的棚內,以免烈日暴曬后造成涂層流淌。

5.3 錨具質量控制

本工程采用的QM型三夾片式錨具,其性能應符合現行國家標準GB/T 14370預應力筋用錨具、夾具和連接器等的規定,按進場批次和產品的抽樣檢驗方案進行操作。

5.4 張拉質量控制

張拉前對梁板混凝土同樣試塊進行試壓,或測其回彈值推算強度,達到90%fck后方可進行張拉。

張拉過程應嚴格按規范和專項施工技術方案的要求進行,由專人統一指揮,責任到位,施工前應對操作人員認真做好技術交底,及時整理施工資料。

6 常見事故處理

1)刮絲:因夾片錨板孔加工精度不夠、不配套,使鋼絞線在限位板中不能自由伸縮,工作夾片刻傷鋼絞線,容易造成斷絲和滑絲,所以應適當調整限位板的限位槽深度。2)內縮值過大:本工程質量端采用三夾片錨具,一年錨具以自鎖為主,由于夾片持力不均所造成,可將限位板改用機械頂壓限位板。3)滑絲:鋼絞線在卸荷后,突然造成內縮過大,超過允許范圍,應檢查分析原因,如夾片硬度不夠,更換夾片,鋼絞線質量不合格,錨板和夾片錐度不吻合等。4)預埋:在制梁時,要嚴格保證錨墊板位置的準確性,在梁的澆筑過程中保證不變形、不移位。5)斷絲:若出現整根斷裂,應立即分析檢查原因,重新送檢鋼絞線并檢查張拉應力、油表讀數,如超過規范要求應予以更換。6)伸長率過大,應檢測計算誤差,提高鋼絞線彈性模量,控制張拉速度。

7 結語

本工程采用無粘結鋼絞線后張法施工,借助兩端的錨具傳遞預應力,無需留孔灌漿,施工簡單,摩阻損失小,非常適用于現澆框架大梁的后張曲線張拉。該工程施工完畢,使用至今,無任何裂縫等質量問題,受到各方的一致好評,是大跨度框架結構施工的成功范例之一。

[1] 侯治國.混凝土結構[M].第 3版.武漢:武漢理工大學出版社,2006.

[2] 應惠清.建筑施工技術[M].上海:同濟大學出版社,2006.

[3] 方世康.防水工程施工[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

[4] 何夕平.建設工程監理[M].合肥:合肥工業大學出版社,2005.

[5] GB 50009-2001,建筑結構荷載規范[S].

[6] GB 50240-2002,砼結構工程施工質量驗收規范[S].