預應力技術在建筑工程中的應用實例

王海峰

摘要：預應力技術作為當前土木工程施工中的關鍵技術之一，為業主及設計人員在確定建筑方案時提供了一種結構體系的選擇。預應力技術的應用大幅度提高了原結構梁的受彎承載力，其結構耐久性較好，并具有良好的經濟性和便捷性。但現行規范對于預應力結構正常使用階段的要求要比普通結構的要求更加嚴格，這就需要相關人員不斷提高預應力施工技術水平，在應用中對施工工藝流程、注意事項等進行全面分析，以此促進預應力工程施工質量快速提升，實現企業效益最大化。

關鍵詞：預應力技術;建筑工程;實例

1 預應力技術的內涵

1.1 應用范圍

基于在實際工程中能大大提高建筑質量、使用壽命和安全性能的特點，預應力技術的發展空間越來越廣泛，其解決了大跨度、設計復雜的建筑結構相關問題。同時，自國內外發展采用有黏結預應力和預應力混凝土組合結構的概念以來，預應力技術已成為現代建筑工程設計及施工的主要形式，是現代大跨度建筑施工中一種建筑結構安全、運用穩定的核心技術。在現代建筑施工中，預應力技術在鋼筋混凝土結構加固、轉換結構及特種結構中得到了廣泛應用。

1.2 技術原理及施工條件

預應力施工技術是指在結構承受外荷載之前，預先采用人為方法，在結構受拉區域張拉鋼筋，結構內部利用鋼筋彈性回縮會形成一種應力狀態，對混凝土預先施加壓力，這種壓應力與使用階段中所產生的拉應力相互抵消或部分抵消，以此限制裂縫發展或使裂縫發生推遲，使混凝土抗裂度提高并達到結構剛度。預應力技術可擴展使用構件的應用范圍，能夠使強度材料得到更好的利用，并可增加構件的耐久性，減輕構件自重，但預應力技術施工需要具備一定的工作條件要求，由于預壓應力大小是由預應力鋼筋數量及張拉應力所決定，故要求預應力具有較高強度，否則會影響構件制作和使用，造成構件損失。其次，預應力鋼筋具有足夠的塑性和黏結性，以此確保結構在破壞之前有較大的變形能力。

2 工程概況

該項目為某地新建學校，建設用地面積約29 124.0 m2，總建筑面積62 444.69 m2，地上建筑面積37 869.03 m2，地下建筑面積24 575.66 m2。本工程在架空自行車庫、運動場及附屬建筑屋面層的部分框架主梁布置了有黏結預應力筋。預應力梁共計9根梁，采用后張有黏結預應力混凝土技術。按照設計要求，本工程預應力筋采用標準強度fptk=1 860 N/mm2，公稱直徑Φ=15.2 mm，彈性模量Ey=1.95×105 MPa的高強度低松弛鋼絞線，均采用兩端張拉，錨固體系采用OVM群錨體系;有黏結預留孔道采用金屬波紋管。施工前，施工現場人員應在最短時間內了解鋼絞線、張拉應力、錨具類型及張拉時混凝土強度等設計意圖，并基于相關規范標準的前提下進行施工，確保施工質量。

3 預應力施工方法

3.1 張拉控制力值的計算

根據該項目特點，經過相關計算得知，本工程張拉控制應力σcon=0.75fptk=1 395 MPa，每束鋼絞線張拉力為：195.3 k N。張拉控制應力按相關標準規定允許偏差為5%。同時，在設備選擇上，本工程由于均采用OVM15-9群錨體系，因此，選用YCW-250型液壓千斤頂及配套的高壓油泵，油壓精度為0.5級，灌漿采用壓力灌漿機等相關張拉配套設備。

3.2 預應力筋的加工制作

預應力筋下料、制作固定端錨具是本工程的重要工序之一，預應力筋要切割成工程所需長度，按設計長度用砂輪切割機斷料，切割禁止使用氣割或電焊切割。鋼絞線的下料長度與鋼絞線在結構內的長度（含曲線增量）、張拉端操作長度及下料誤差三者之和相等。下料的同時應對鋼絞線進行外觀檢查，以剔除有傷害的鋼絞線。

3.3 預應力的預埋施工

3.3.1 支架焊接、波紋管、有黏結鋼絞線安裝

（1）普通鋼筋土建工種完成后，先放線、定位支架筋、預埋波紋管、穿預應力鋼絞線、安裝錨墊板、螺旋筋等，然后再進行腰筋、吊筋、拉結筋等綁扎。為了防止預應力筋穿入錨墊板后發生傾斜，造成澆注混凝土時漏漿而無法進行張拉操作，要將錨墊板在邊模板上固定，使錨墊板與邊模板緊靠。

（2）對預應力筋的定位標高進行調整，將誤差控制在規定范圍內，即水平誤差控制在±10 mm;垂直誤差允許在±5 mm。在鋼箍焊上孔道支架，確保支架間距合理，通常滿足600 mm～1 000 mm設計要求。此外，如果梁起拱，則孔道應隨梁而起拱。

（3）波紋管安設應在支架焊接后進行，將波紋管一節一節地套入相應的位置，理順后在支架上進行綁扎。

3.3.2 波紋管孔道成型

梁普通鋼筋綁扎并焊接完固定支架后進行預應力孔道安裝。將波紋管由預應力梁一端穿入預應力梁另一端（按波紋管長度連接波紋管接頭），波紋管在承壓鐵板處適當外露。為了防止混凝土澆筑時波紋管會有上浮或水平位移現象，波紋管必須在鋼筋支架上固定牢靠，并采用大一號同類型的波紋管接頭套管嚴密固定好波紋管接頭，接頭套管應≥250 mm，并密封接頭管兩端，用水密性膠帶在接口處纏包，避免漏漿。對波紋管進行檢查，是否連接牢固，安裝無損。

3.3.3 設置壓漿板及泌水管

在就位固定好預應力筋后，將泌水管布置于二端張拉方式的連續跨梁的跨中位置。用弧形板和海綿將泌水管與波紋管之間壓緊并綁扎連接，在塑料壓板嘴上插入黑鐵管，引出梁頂面。泌水管應高出構件頂面300 mm左右，泌水管中插入一根鋼筋并封口，確保泌水管在灌漿前的完整性。

3.4 預應力張拉作業

3.4.1 準備工作

預應力張拉是本工程技術工藝的重要一步，當混凝土強度達到設計強度80%后（設計無要求），進行預應力筋的張拉作業。其次，張拉前要確保成型構件質量，避免在裂縫、空洞、蜂窩等不良現象下進行預應力張拉。張拉前應拆除側模，不可拆除底模。

3.4.2 張拉過程

（1）預應力張拉應按照設計步驟，在滿足規范標準的前提下進行，其作業過程要保證孔道、工作錨與千斤頂三對中，張拉過程應均勻，即確保工作錨、千斤頂、工具錨、孔道中心線末端的切線四者中心重合;張拉到現定油壓后，持荷復驗伸長值，合格后實施錨固。

（2）按照設計步驟及規范對預應力進行張拉作業，張拉前要準備好器具，安裝錨具及夾片，張拉采用千斤頂。預應力在張拉過程中，要對張拉數據嚴格記錄，達到設計規定要求的伸長值與張拉力時，張拉應停止，然后錨固預應力筋。為了減少預應力筋的損失，在預應力筋張拉達到控制值要求的情況下，本工程設計要求采用超張拉且采用兩端張拉。本工程所采取的張拉控制措施主要是檢驗張拉力，其次對伸長值進行檢驗和控制，張拉過程中要確保伸長值在規定可控范圍內，如在偏差范圍外應停止張拉作業，并對伸長值超偏差范圍的原因進行檢驗和分析，采取相關的故障處理措施，解決后方可繼續張拉。張拉完構件后，要對其端部和其他部位進行檢查，檢查是否存在裂縫問題。此外，要用手提砂輪機將預應力筋張拉后的多余外露筋切除并進行封閉，可采用大一標號的微膨脹細石混凝土。

4 結語

綜上所述，合理運用預應力技術能大幅度提升建筑結構的穩定性和可靠性。預應力專項施工是本工程結構施工的關鍵工序，在施工過程中，應對關鍵工序進行全面考慮，確保質量，按規范或規程要求全部合格后才能允許用于工程中。

參考文獻

[1]崔天霞，欒文彬，周先財，等.預應力技術在建筑工程中的應用[J].江蘇建筑，2020（4）.

[2]鄭偉光，賀成剛，王志華.預應力技術在建筑結構設計中的應用實例[J].建筑技術開發，2019，46（13）.

[3]楊明明.淺析預應力技術在建筑工程施工中的應用[J].居業，2015（18）.

山東德建集團有限公司