某工程大跨度復雜預應力混凝土梁施工關鍵技術分析

摘要:本項目為體育館工程，為滿足建筑對大空間的需求，結構上采用了大跨度預應力混凝土梁技術，其特點是:1.跨度大:單跨最長41m;2.截面大:預應力梁截面1200×2000;3.單層支設高度大:模板支設高度為15.6m;4.節點復雜:混凝土梁柱和上部鋼結構柱交匯，內部鋼筋布置密集，核心區應力情況復雜。本工程的大跨度混凝土梁施工存在很多技術難點，本文將重點介紹大跨度預應力梁的節點深化設計、真空灌漿等關鍵技術，供今后同類工程問題參考。

關鍵詞:大跨度預應力鋼筋混凝土梁深化設計預應力張拉真空灌漿

1、預應力梁的深化設計

為了使樓板獲得較好的振動舒適度，結構上采用了大跨度混凝土梁，由于內部預應力孔道和上部鋼結構預埋件的存在使得梁柱節點域結構復雜，柱子主要的受力鋼筋密集，導致波紋管無法從中間通過，因此，通過論證，先后提出了兩套設計方案。這兩套方案一加一減，各有其獨特的優勢。

1.1 方案1

方案1的實質是一種加筋方案，梁中非預應力鋼筋部分保持原有狀態，在梁柱交匯的位置通過加腋使預應力筋及波紋管從柱子旁邊繞過，從而避開了過密的柱子主筋。

這種方案的優勢是通過加腋簡化了結點構造，對原始設計變更較少，縮短了深化設計時間，梁端截面面積的加大提高了梁端負彎矩的抵抗能力，增強了梁端的抗剪能力。同時結點構造的簡化也使施工難度降低，施工進度加快。因此應用此種方案使得設計上預應力筋的根數沒有改變，提高了構件的剛度儲備。

該方案的劣勢則在于加腋導致了鋼筋混凝土的使用量加大，模板的施工量加大的同時，而梁端部不規則的構造也對模板的質量控制提出更高要求;加腋后鋼絞線在結點處雙向彎曲，行走路線變長增加了張拉過程中鋼絞線和波紋管的摩擦損失，降低了構件預應力終值;由于梁底沒有吊頂處理，梁端視覺效果十分臃腫，不符合體育建筑精干的設計理念，且燈光在加腋位置無法合理布置無法滿足體育建筑對照明效果的特殊要求，這也是此方案的一個主要問題。

1.2方案2

方案2的實質是采用減筋的方式，“第一個減”是將原有的八個預應力孔道改為六個，采用品牌配套的預應力錨具、錨頭、張拉設備、波紋管、灌漿料等高品質材料;“第二個減”是切斷部分柱子主筋，并設置加強筋，降低鋼結構預埋件的埋置深度。

這種方案的優勢是通過品牌產品的使用提高了施工控制水平，實現了專業化施工，從管理角度保證構件的張拉質量;斷筋后的結點形式簡化，便于施工;預應力孔道數量的減少也使梁截面的削弱降低，張拉工作量減少;鋼結構預埋件的埋置深度降低使上部鋼結構屋蓋系統獲得更加可靠的傳力路徑，提高了斷筋后局部削弱的“木桶短板”;相比方案1，方案2節省了施工用料降低了施工復雜程度，獲得了更加優秀的經濟性;構件端部的簡化也滿足了體育建筑的燈管布置要求。

然而方案2也有其一定的劣勢，斷筋后柱子強度降低，安全儲備減少;六孔相對八孔的施工質量控制需要更加嚴格;減筋后深化設計量提高，對設計水平提出更高要求。

方案比較:基于上述論述，方案2以更好的經濟性，實用性獲得了認可。

1.3預應力真空輔助灌漿

此技術在本項目應用上的創新點在于將原有的金屬波紋管改進成為塑料波紋管，孔道系統密閉性的提高使真空效果加強，孔道真空度達到82%。

相比金屬材料波紋管，塑料波紋管的優勢如下:

(1)塑料波紋管絕緣，有效防止鋼絞線通電強度降低。

(2)塑料波紋管的單根長度較長，應用于大跨度結構，可以減少管之間接頭數量，塑料制品加工簡易，接頭技術成熟。

(3)其本身具有更高的耐腐蝕性，而且塑料波紋管的造價相對較低。

(4)材質柔軟，便于運輸，更加利于管道位置的確定;變形協調性高，預應力傳遞路徑可靠均勻減少應力集中。

真空輔助壓漿技術的優越性如下:

(1)孔道中殘留的水珠在接近真空的情況下被汽化，隨同空氣一起被抽出，增強了漿體的密實度。消除混在漿體中的氣泡，這樣就避免了有害水積聚在預應力筋附近的可能性，防止預應力筋的腐蝕。

(2)漿體中的微末漿及稀漿在真空負壓下率先流入負壓容器，待稠漿流出后，孔道中漿體的稠度即能保持一致，使漿體密實度和強度得到保證。

(3)孔道在真空狀態下，減小了由于孔道高低彎曲而使漿體形成的壓力差，便于漿體充盈整個孔道。

2、真空輔助壓漿施工工藝

2.1 配置好水泥漿，準備壓漿。

2.2 打開1，2 號閥門，關閉3，4 號閥門，保證觀察孔處于關閉密封狀態，開啟真空泵。

2.3 待真空泵顯示氣壓達到-0.06MPa時，打開閥門4，開啟壓漿泵，此時真空泵和壓漿泵同時工作，緩慢壓漿。

2.4 待吸漿端有水泥漿流入儲漿桶時，關閉真空泵;打開3 號閥門，關閉2 號閥門，讓水泥漿流入廢漿容器。

2.5 待流入廢漿容器的水泥漿變得很濃時，關閉1 號閥門;此時，壓漿泵需繼續工作一段時間。

2.6 壓漿泵保持0.4MPa壓力工作一段時間后，關閉4 號閥門，關閉壓漿機，壓漿完畢。

注意事項:壓漿完畢后，系統的1，4 號閥門要保持關閉狀態，以保證孔道內壓力的存在;其余設備可以拆除。直至4-5h 后，水泥漿已經初凝，方可拆除1，4 號閥門。

3、總結

整體預應力結構體系跨度大、截面高度高、孔道數量少，難點突出;品牌錨鎖錨具張拉儀器的使用、真空灌漿技術的應用，方法創新。全部完工后建設單位協同國內知名檢測機構進行了結構的動力測試和評估和結構預應力測試和評估，經過測試結果分析，以及專家評估意見，結構適用性和可靠性良好，達到了較好的施工效果，為今后大跨度預應力混凝土梁的施工積累了寶貴的經驗。