新華聯光機電一體化產業基地1#樓預應力施工優化

朱清水 馮世波

[摘要]通過工程實例，介紹了在預應力施工過程問題的優化方法，值得相似工程借鑒。

關鍵詞：施工優化，有粘結預應力

預應力混凝土與普通鋼筋混凝土相比具有提高了構件抗裂度與抗滲性，提高了構件的剛度，減小構件變形；提高了耐疲勞強度，節約材料，降低造價等優點，已經廣泛應用到房屋工程、基礎工程、水利工程與交通運輸工程等領域，都取得了很好的經濟效益和社會效益[1]，結構形式也日趨多樣化。新華聯光機電一體化產業基地1#樓工程中框架梁采用了有粘結預應力寬扁梁。梁截面為1200mm×800mm，采用后張有粘結預應力技術，支撐預應力梁的框架柱截面為850 mm×850mm，混凝土采用C35混凝土，當混凝土強度達到100%時進行預應力張拉作業。

預應力框架寬扁梁主跨度為16 m，每層12根梁，每根梁內均布置4根波紋管，每根波紋管中配置6根直徑為15.2 mm的高強低松弛1860級鋼絞線，張拉控制應力為1302MPa。預應力筋全采用一端張拉，一端錨固的方式。預應力梁的曲線部筋如圖1所示：

圖1

問題一：

預應力張拉之前需要總包單位提供同條件下的混凝土試塊強度報告。從混凝土齡期與強度曲線可以看出。混凝土前期強度發展很快，基本上很快就可以達到95%,而從95%-100%則需要很長的時間。而95%強度也完全可以滿足預應力張拉要求，所以施工過程中，把預應力張拉時混凝土強度控制在95%，舍去后面強度增長緩慢的5%，這樣極大的極快了施工進度，縮短了工期。

圖2，等價齡期-強度曲線

問題二：

由圖1中可以看到預應力鋼絞線過柱子以后又延伸了2.7M，張拉端伸出梁面。設計本意為梁面張拉。可是在實際施工過程中，此方法難以達到良好的效果。主要有以下原因：

梁的上部鋼筋在支座附近布置比較密集（本工程對應部位上部鋼筋為10?25Ⅲ級鋼，且兩側板面鋼筋也錨固于主梁之上），很難有預應力錨墊板的放置空間，如果把錨墊板放在梁上部鋼筋里面，則極大的削弱梁的截面，而且錨墊板尺寸很大，很難固定；如果錨墊板放在梁上部鋼筋外面，則要出現較大突起，板面不能平整，不能滿足樓板正常使用要求，建筑使用功能將難以實現。

進行梁面張拉時，有粘結鋼絞線波紋管中必然要成一定角度伸出梁面，錨墊板也必須傾斜放置，錨墊板后不容易振搗密實，從而造成錨墊板后空虛，不能滿足局部承壓；而且，梁面張拉時，人工支模難度加大，增加了施工的人工成本和工期成本。

預應力鋼絞線通過支座最高點延伸出去2.7米，必然形成一定弧線。預應力在梁端產生向上彎矩。本跨受相鄰跨（16米跨）與節點處彎矩影響，梁端負彎矩與預應力產生的彎矩為疊加關系。如此布筋將對結構產生不利影響。

對于預應力延伸出去的2.7米跨度梁來說，預應力張拉端的存在極大的削弱了截面，在張拉完成以后，該段混凝土梁需要進行補充澆筑。這極大的延長了模板的周轉時間，增加了施工成本，并且也相應的增加了工期壓力。總包單位很難接受。

對于此類問題，常規解決方法是在預應力張拉端位置，預留后澆帶，為預應力張拉留出張拉空間。這樣，雖然解決了錨墊板的放置問題，但是卻破壞了相鄰混凝土梁模板的整體性，模板的使用周期不僅不會減少，而且會增加模板的損耗。不僅如此，由于增加了后澆帶，又增加了后澆帶澆筑工序，施工工期必然增加，同樣為總包單位及建設單位難以接受。

針對此問題以及合理降低預應力張拉時混凝土強度，提出了以下解決方案。

因預應力梁和周邊非預應力梁為連續梁，且梁上表皮在同一高度上，為保證預應力張拉端順利的擺放和以后預應力筋的張拉，將張拉端布置在預應力梁端與預應力梁垂直方向梁的側面，同時在兩梁交叉內角處添加加腋（詳見圖2），并采取局部加強措施（詳見圖3）。這樣不僅解決了上述的幾個問題，而且保證了原有混凝土截面不致被削弱，也有效的保證了澆筑的密實度。

圖3

圖4

加腋高度定為400mm，進行局部承壓驗算：

圖5

對于配置間接鋼筋的混凝土結構構件，其局部受壓區的截面尺寸應符合：

Fl≤1.35βcρlfcAln

Fl=1.2×6×1860×0.7×140×1.03=1351.8×103N=1351.8KN

Al=200×200=40000mm2

Ab=600×280=168000mm2

βl==2.05

混凝土強度等級為C35，根據規范GB50010-2002§7.5.1條內容

βc=1.0

當混凝土強度達到設計值C35的95%時施加預應力

根據規范GB50010-2002§4.1.4條（混凝土強度設計值），按內插法取值

fc=14.3+（16.7-14.3）×=15.86N/ mm2

Aln=200×200-π×()2=36153.5 mm2

1.35βcρlfcAln=1.35×1×2.05×15.86×36153.5=1586.9×103N

=1586.9KN>1351.8KN

滿足截面尺寸要求。

當配置螺旋式間接鋼筋時，局部受壓承載力應符合

Fl≤0.9(βcβlfc+2αρvβcorfy)Aμn

ρv===0.0616

混凝土強度等級為C35，根據規范GB50010-2002§7.3.2條內容

α=1.0

0.9×(1×2.05×15.86+2×1×0.0616×210) ×36153.5=1900KN

>1351.8KN

當混凝土強度達到設計值C35的95%時滿足局部承壓強度要求。

小結：

降低混凝土強度 ，既滿足局部要求，又能達到縮短工期的目的。通過采用加腋的方式，不僅很好地解決了預應力鋼絞線的布置問題，而且相對于原方案減少了模板、架管的周轉周期，有效的縮短了工期。對同類工程有很好的借鑒意義。

參考文獻：

1，《預應力工程設計施工手冊》 熊學玉、黃鼎業，中國建筑工業出版社

2，《混凝土結構設計規范》 GB50010-2002

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。