大跨度預應力混凝土梁利用高強度鋼絞線和高強混凝土共同作用,減小了梁的截面尺寸,減輕自重,增大了梁的承載能力,同時克服了普通鋼筋混凝土梁的裂縫問題。大跨度、高支模、超重預應力梁的排架搭設、梁側模闆安裝、混凝土澆築等都是較大的施工技術難點。預應力梁施工過程中各專業的穿插施工及相互配合尤為重要。
一、工程概況
南京醫科大學附屬口腔醫院綜合樓項目位于南京市鼓樓區上海路1号,建築面積43 781 ㎡,地下3層,地上9層、16層,其中15,16層中間位置為大會議室,16層頂部設計了8條後張法有粘結預應力大梁,預應力梁的最大截面尺寸為600 mm×1400 mm,跨度為32 m,層高7.65 m,預應力筋采用采用s15.2高強度低松弛鋼絞線,fptk=1 860 MPa,預應力筋張拉控制應力σcon=0.75,fptk=1 395 MPa,預應力張拉端采用群錨錨具。
二、施工工藝
本工程采用後張有粘結預應力施工工藝,考慮到梁的跨度比較大,因此張拉采用兩端張拉的形式。預應力大梁與其他屋面梁闆同時澆築,不留施工縫,一次澆築成型。
工藝流程:材料進場及送檢→排架搭設及驗收→梁底模闆安裝→柱頂鉸結點施工→梁鋼筋綁紮→鋼絞線下料→安裝支架→穿波紋管及鋼絞線→安裝梁側模闆→安裝錨墊闆、螺旋筋,預埋灌漿泌水孔→隐蔽工程驗收→分層澆築混凝土→張拉鋼絞線→孔道灌漿→養護→模闆拆除。
1.材料進場及送檢
波紋管、鋼絞線、錨具、夾片等材料進場必須經過建設方、監理的驗收,同時,進場材料送指定的檢測中心進行檢測,檢測合格後方可用于現場施工。
2.排架搭設及驗收
屋頂預應力大梁跨度超過18 m,集中線荷載超過20 kN/㎡,屬于超過一定規模的危險性較大分部分項工程,專項方案必須經過專家論證,合格後方可施工。排架搭設嚴格按照方案進行搭設(圖1)。
立杆縱橫向間距均為750 mm,步距1500 mm,掃地杆離地200 mm,梁高超過1 m的大梁設置2道梁底支撐。考慮柱網軸線間距為8600 mm,搭設高度為7.65 m,縱向剪刀撐在軸線位置及跨中位置布設,水平剪刀撐在排架中間及頂部位置布設。排架搭設完成後邀請論證專家到現場會同建設方、監理共同進行驗收。
3.梁底模闆安裝
由于預應力梁的高度比較高,施工時先進行支設梁底模闆,待梁鋼筋綁紮及預應力波紋管施工完成後再封側模闆。木工班組、鋼筋班組、預應力施工班組之間要互相配合、穿插施工。
4.柱頂鉸結點施工
屋面最大的二道600 mm×1 400 mm預應力大梁采用一端固定一端鉸支的連接方式,柱頂鉸結點(圖2)在柱頂和梁底各設置一塊1 cm厚的預埋鋼闆(圖3),預應力張拉後進行焊接。
5.梁鋼筋綁紮、鋼絞線下料、支架安裝
梁鋼筋綁紮和鋼絞線下料同時進行,梁鋼筋綁紮考慮後續曲線型波紋管的安設,梁内拉鈎暫時先不綁紮,待波紋管穿好後再進行梁内拉鈎綁紮。
鋼絞線下料根據圖紙長度用砂輪機進行切割,切割完成後成卷綁紮,用塔式起重機吊至施工作業面。根據預應力筋束形矢高圖安裝支架,支架用C10的鋼筋和兩側的箍筋焊接牢固。
6.穿波紋管及鋼絞線
支架焊接完成後穿波紋管,每根梁内穿二根波紋管,波紋管的接頭處采用膠帶封裹密實(圖4),波紋管和支架交接處用紮絲綁紮牢固。波紋管穿好後,把梁内拉鈎全部綁紮完成,然後進行梁側模闆封閉。波紋管穿好後鋼絞線逐束從一頭穿至另一頭,鋼絞線頭上用膠帶封裹密實,防止穿的過程中破壞波紋管。
7.安裝錨墊闆、螺旋筋,預埋灌漿泌水孔
由于預應力梁的跨度比較大,後張法采用兩端張拉的方式。梁的兩端部預埋錨墊闆及螺旋筋(圖5),與梁或柱鋼筋焊接固定,以防止在澆搗混凝土時發生偏位現象。錨墊闆安裝完成後,應對墊闆外工作長度内的外露鋼絞線進行保護,同時應對預應力孔道和墊闆上的灌漿孔進行臨時封閉。一根波紋管在兩端和中間位置共設置3個灌漿泌水孔,在泌水孔處的波紋管上覆蓋一層海綿墊片和帶嘴的塑料弧形壓闆,并用紮絲與波紋管綁紮,再用直徑25 mm增強PE管插在嘴上,并将其引出梁頂面,高于頂面約500 mm,并加以固定(圖6)。
8.混凝土澆築
混凝土澆築時應分層對稱澆築,防止局部荷載過大,同時在澆築的混凝土的時候,振動棒不得直接對着波紋管和端部預埋錨墊闆進行振搗。
9.張拉鋼絞線
預應力梁的強度等級達到100%時方可進行張拉,不超張拉,張拉均采用兩端張拉(圖7)。
張拉前不得拆除梁底支撐。張拉程序:0→初始應力(20%張拉控制應力、讀數量測伸長值)→100%控制應力(讀數量測伸長值、持荷)→持荷錨固→回油卸荷。梁預應力筋張拉控制應力σcon=0.75×fptk×1.00=1 395 MPa,單根預應力筋張拉力Np=σcon×Ap=195.3kN。張拉時先固定一端,在另外一端進行張拉,一端張拉完成後到另一端進行補張拉。
10.孔道灌漿
預應力張拉完成後應盡快進行灌漿。孔道灌漿前,應對有粘結張拉端錨具間隙進行封錨處理。灌漿采用純水泥漿,水泥漿采用42.5級的普通矽酸鹽水泥拌制,水灰比不超過0.42。
壓漿時由一端預留的灌漿孔灌入,由另一側預埋的泌水孔進行泌水和排氣。灌漿完成後2 h内,應對所有泌水孔進行壓力或重力補漿,補漿分多次進行,直至泌水孔漿體飽滿。灌漿孔内水泥漿凝固後,應将泌水管或灌漿管從結構面處切斷。如發現管内有空隙,需仔細補充漿體,直至飽滿為止。
同一孔道灌漿作業應一次連續完成,不得中斷。壓漿時每一班(指連續作業)做70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方體試件,标準養護28 d,其抗壓強度不小于30 MPa。
三、技術要點
(1)梁底支撐嚴格按照經過專家論證的技術方案執行,确保架體的安全。
(2)鋼筋、木工、預應力班組之間穿插作業,相互配合,确保各工序順利進行。
(3)梁柱鉸結點施工先澆築柱混凝土,然後在柱頂和梁底放好預埋鐵件,待張拉完成後焊接牢固。
(4)張拉采用兩端張拉,一端張拉完成後,另外一端進行補張拉。張拉控制應力為1395 MPa,單根張拉力為195.3 kN。
(5)孔道灌漿應多次進行壓力補漿,直至泌水孔漿體飽滿,灌漿應連續完成,不得中斷。
四、小結
大跨度預應力梁在各領域主體結構中應用的越來越普遍,在主體結構整個施工過程中,預應力施工占有非常重要的地位。
通過合理組織,采用相關技術措施,解決了預應力施工過程中的重點、難點,順利完成預應力的施工任務,為類似工程提供了借鑒。
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