浅析大跨度预应力梁施工技术

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浅析大跨度预应力梁施工技术

预应力技术是建造大跨度工程结构、高层建筑结构的关键技术之一,采用预应力技术的建筑自重轻、材料省、跨度大、楼板薄,是工程结构性能改善、体系创新的重要手段。鉴于此,本文通过结合具体的工程实例,对大跨度预应力梁施工技术展开了系统探讨,以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

1工程概况

工程占地面积31007 m2,总建筑面积83219m2,地下2层,地上9层,裙房2层,建筑高度40m。酒店大堂、宴会大厅为预应力框架结构设计,结构最大跨度为27m,结构层高l0.5m,建筑空间大,功能齐全。

2工程难点及解决方法

2.1施工难点

该结构层高高,梁截面尺寸较大,预应力梁跨度27m,工程综合施工难度大,并具有以下难点:(1)模板工程及支撑架体高度为l0.5m,为高大模板支撑体系,属于危险性较大的分部分项工程,需进行设计计算;(2)梁采用后张有粘结预应力混凝土梁,张拉端节点钢筋密集,预应力筋单孔束数多且人工穿束较长,预应力梁为两端张拉。

2.2解决方法

(1)通过受力计算,验算梁底模板承载力,根据碗扣立杆实际强度计算立杆承载力,并确定立杆和水平杆间距。

(2)预应力梁因跨度大,在梁跨中留设助力穿束段,以保证顺利穿束,待穿束完成后用大一号波纹管将助力段搭接封堵。

3架体施工方案选择

混凝土框架梁和预应力梁截面尺寸分别为800mm×2000mm和500min×1800mm。对工程模板架体施工要求高,超高大跨模板支撑体系采用碗扣式钢管脚手架满堂布置作为施工用脚手架。架体从底到顶依次由50mm厚脚手垫板,纵、横向扫地杆,水平剪刀撑,纵、横水平杆,顶部可调u形顶托组成支撑架体。扫地杆纵、横双向满铺,顶部(主梁方向水平杆)和底部(扫地杆上部)设置水平剪刀撑,中间水平剪刀撑间距不大于4800mm,每道水平剪刀撑上方设置一道水平兜网。

4高大模板支撑体系设计

宴会大厅800mm~2000mm预应力框架梁架体模板高度为10.5m,梁下最大集中线荷载为38.4kN/m,按《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定,工程属大跨度超高模板支撑施工,是工程施工难点。

4.1支撑体系设计

4.1.1立杆及水平杆设计

预应力梁底架体立杆采用三排碗扣钢管支架。其中板底立杆纵、横间距900mm。主梁底立杆纵向间距为600mm,横向间距300mm~213450mm,在梁中布置一排立杆,立杆两侧对称布置两排立杆。水平杆步距1200mm,为便于搭高操作,第一步水平杆为1500mm。立杆底部通垫50mm厚脚手板,顶部水平杆距梁底700mm.U形托伸出立杆顶部不得超过200mm。

4.1.2剪刀撑设计

模板支撑架体在架体外侧四周及内部纵、横向每6~8m由底至顶设置连续竖向剪刀撑,剪刀撑与水平面夹角呈45°~60°,剪刀撑随立杆、纵向和横向水平杆同步搭设。根据架体搭设高度,在架体底部、顶部及竖向间隔不超过8m分别设置,碗扣架体中间水平剪刀撑设置间距不大于4.8m,剪刀撑宽度在5~8m之间。

4.2模板架体构造要求

(1)碗扣架支撑体系底层纵、横扫地杆距地面高度不大于350mm,立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不大于700mm,同时满足螺杆伸出钢管顶部不大于200mm,插入立杆内的长度不小于150mm。

(2)水平混凝土构件模板支撑系统高度大于8m,跨度大于18m的模板系统,顶部和底部设置水平剪刀撑,中间亦设置水平剪刀撑,间距不大于4.8m。

5钢筋及预应力筋施工

5.1钢筋绑扎与预应力筋穿束交叉施工工序 支梁底模板→划主次梁钢筋间距→放主次梁箍筋→穿主梁底层纵向筋并与箍筋绑扎→穿次梁底层纵向筋并与箍筋绑扎→穿主梁上层纵向筋架立筋按箍筋间距绑扎→支梁→侧模板→按矢高线定位波纹管钢筋支架→预埋波纹管、垫板→预应力筋穿束→穿次梁上層筋、腰筋、吊筋与箍筋绑扎固定。

5.2预应力筋安装及难点

该预应力梁共有2个孔道,每个孔道有6根直径15.20mm、1860MPa高强度低松弛预应力钢绞线,保证预应力筋按设计要求受力,根据预应力筋曲线矢高留设孔道。在边模一侧划出矢高曲线位置,采用φ14的钢筋每隔500mm焊接波纹管支架,以控制预应力筋曲线位置,防止钢绞线束因混凝土振捣而移位,重点控制反弯点即最高、最低点位置。

6预应力混凝土梁施工

6.1预应力混凝土梁浇筑

混凝土采用插入式振动器进行振捣,按分层浇筑厚度分别进行振捣,振动棒的前端插入下层混凝土中,插入深度为50~100mm。振捣时间长短根据混凝土的流动性大小而定,要做到"快插慢拔",防止上部混凝土振实而下部出现分层现象。

6.2张拉端节点混凝土振捣

张拉端节点复杂,梁端顶部锚垫板、钢筋与预应力筋密集部位混凝土易振捣不密实。为既保证混凝土浇筑密实,又不破坏梁端节点预应力波纹管及位置,在节点顶部0.5in范围内混凝土选择小型振动棒振捣,加密振捣点,并适当延长振捣时间,防止预应力锚垫板位移,以保证张拉端、锚固端混凝土密实。

7预应力施工技术

7.1预应力筋孔道留设

本工程预应力孔道采用壁厚不小于0.3mm的金属波纹管成孔,波纹管铺设前严格按照预应力筋曲线矢高坐标位置固定钢筋支架。支架间距为500mm。波纹管铺设完成用铁丝将其与支架绑扎牢固,保证混凝土浇筑过程中不产生浮移。波纹管连接采用大一号同型波纹管作接头,并用胶带缠绕密封。

7.2預应力筋张拉 7.2.1张拉条件

混凝土强度经同条件养护试件试验和现场回弹检测,待强度达到设计要求90%,方可张拉。张拉前须拆除梁两侧模板,不得拆除底模及支撑架体。

张拉端用模板架体搭设2m×2m操作平台,并设置1.5m高防护栏杆,挂防护安全网。清理锚垫板端部混凝土残渣,与梁面不垂直的预应力筋端部用钢垫板进行处理,保证梁面与张拉器具作用线垂直。

7.2.2张拉设备

张拉前选择合理张拉设备及机具,选用QYC-270型前卡液压式千斤顶2台,YBZ2x2/50型高压油泵1台。张拉设备在进场前进行配套标定配套使用,标定期限在6个月以内,张拉用压力表精度不低于0.4级。

7.3预应力筋张拉程序

梁预应力筋的张拉应从预应力梁中部开始对称进行。张拉时采用:0→10%σcon→10O%σcon→103%σcon锚固。

张拉采用"应力控制,伸长值校核"法,预应力筋在张拉以前先计算理论伸长值,张拉时由专人记录预应力筋张拉值。预应力筋张拉控制应力σcon

=0.7fpck=0.7×l860=1302(N/mm2),为抵消部分应力损失,设计超张拉3%,单根预应力筋张拉力为188kN。

7.4张拉顺序

张拉顺序:量测预应力筋初始长度→安装锚具→安装千斤顶→张拉初始应力→张拉至设计值→测量伸长值→锚固锚具→退出千斤顶→校核预应力筋伸长值→量测预应力筋终结长度→顶压锚固。

8结语

综上所述,目前预应力梁技术已广泛用于桥梁、房屋、水利工程结构等领域,尤其是在建筑领域,预应力技术所发挥的作用更为突出。通过以上的论述,该工程在短时间内,高质量地完成了预应力梁施工任务,取得了良好的效果,相信能为以后类似工程的施工提供宝贵经验,并起到一定的借鉴作用。

参考文献 [1]唐凯军.后张大跨度有粘结预应力框架梁施工技术在建筑工程中的应用[J].中外建筑.2010(04).

[2]胡颂华.某酒店工程大跨度预应力混凝土梁施工技术的应用[J].中华民居.2011(07).