无粘结预应力结构的施工应用

无粘结预应力结构的施工应用

作者：江勤城

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第21期

【摘要】预应力混凝土结构具有构件截面小、刚度大等优点，因此，建筑工程中的最优结构方案往往是预应力混凝土结构，然而，该结构形式在民用建筑中却得不到广泛使用，为此，笔者以某工程为例，与同行探讨一下无粘结预应力技术的实际应用。 【关键词】无粘结预应力结构；施工 二、工程概况

某工程为五层框架结构，总建筑面积为68550m2。根据实际使用功能及其他因素的要求，建筑师决定设置伸缩缝把该大楼分为数段超长结构，短段的连续长度近70m，长段的连续长度则超过100m。经过多方面的研究分析，本工程每层梁板均有采用无粘结预应力技术，对连续长度大于100m的结构加设一道后浇带。由于后浇带的保留时间一般为40～60天，因此，对急于投入使用的结构则使用膨胀加强带取代后浇带。 三、主要施工工艺 ㈠主要材料及设备要求 1、预应力钢筋

本工程采用抗拉强度标准值fptk=1860N/mm2的无粘结预应力钢绞线作为预应力钢筋，在工厂内用无齿锯下料切割（严禁使用电焊切割，同一束各根钢绞线下料长度的相对误差值≤无粘结预应力筋长度的1/5000，且≤5mm，对有死弯及破损严重的钢绞线必须切除，塑料外套破裂的应及时用防水胶布修补），然后按布筋编号图编号、盘卷（盘径≥2m）运到工地并分类放置，相互间不要挤压。钢绞线的性能应符合《钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋》JG3006-93的有关规定，预应力筋在使用前应进行抽样检测，符合国家标准后方可使用。 2、锚具系统

本工程无粘结预应力钢筋的锚固选用柳州海维姆工程机械有限公司生产的Ⅰ类锚具，张拉端采用夹片式锚具，固定端采用挤压锚具。承压板采用14mm厚45#钢板制作，螺旋筋采用Ⅰ级钢制作。锚具的性能应符合JGJ85-2002及JZ19-2002中的有关规定，且使用前应进行抽样检测，符合国家标准后方可使用。

预应力筋运到工地后便可按技术规程制作固定端挤压锚，挤压模内腔应涂润滑油，压力表读数应符合操作说明书的规定，挤压的钢绞线外端应露出挤压头2～5mm。

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3、主要机械设备

本工程所用机械设备主要有：5台ZB2×2/49型高压油泵、5台YCN25型千斤顶、6个Y150型油表、两台13×6-20V-2型电焊机、两台WC30型无齿锯、两台G10SP型角磨机、1个GYJA型挤压器等。千斤顶和油表在张拉前必须送国家建筑计量单位进行标定校验，合格后方可使用。 ㈡脚手架

张拉端外侧脚手架要满足张拉的要求：张拉操作面高度不应高于梁底标高，最好比钢绞线伸出的位置略低30～40mm；脚手架外侧距张拉端垫板的距离≥1m；脚手架应满铺木板以便行走和操作设备。 ㈢布筋

总的来说，铺设钢筋的流程是先梁后板，绑扎完梁的普通钢筋后，便可进行无粘结预应力筋的穿束及其反弯点的固定，板筋同理进行。钢筋排放顺序为：a、布梁非预应力筋、箍筋及预应力筋；b、布板底长跨方向非预应力筋；c、布板底短跨方向非预应力筋；d、布短跨方向预应力筋；e、布长跨方向预应力筋；f、布板面负筋及分布筋；g、组装锚具及校正承压板。 经设计人员综合考虑，本工程所有预应力筋均采用一端固定、另一端张拉的形式，预应力筋的连接构造则采用预应力长筋交叉连接和预应力短筋搭接连接两种方式，具体如下： 1、预应力长筋交叉连接

对于不设后浇带（或膨胀加强带）的建筑结构，若每条预应力筋沿建筑物长向贯穿整个超长结构，采用一端张拉，预应力会有较大的磨擦损失，因此，应一分为二，采用分段张拉，最后形成整体受力的连接方式，这样，两条预应力筋的摩擦损失相对较小且大致相等，建筑物的整体受力较为合理。另外，考虑到位于结构顶面的锚具部位存在高拉应力区，容易因张拉施工出现裂缝，为此，应使预应力筋错开搭接（见简图1）。 2、预应力短筋搭接连接

对于设置后浇带的结构，各分区内的预应力长筋不穿越后浇带，另配置穿越后浇带并与预应力长筋平行搭接的预应力短筋，先在后浇带边缘张拉、锚固预应力长筋，待封堵后浇带的混凝土强度达到设计要求后，从结构顶面再分别张拉、锚固预应力短筋（见简图2）；对于设置膨胀加强带的结构，由于每层混凝土都是一次浇筑完毕，因此，预应力筋的搭接位置稍有不同（见简图3）。

确定了无粘结预应力筋的连接方式并计算好预应力筋各点的矢高后便可逐根布筋。敷束时应保持平行走向且不相互扭绞；预应力筋不得在楼板上拖行，尽量避免预应力筋外皮破损，如

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有破损应及时用防水胶布修补；通过洞口时，每2～4根并成一束沿洞口两侧直线穿行（见板的洞口构造图）；严禁强力扭折预应力筋，如有死弯则立即更换；预应力筋专用马凳应按设计要求焊接定位（特别是在反弯点的位置），预应力筋与马凳间用细铁丝绑扎牢固以防滑动，确保预应力筋的垂直偏差在板内为±5mm，梁内为±10mm，并形成平滑曲线，水平投影应保持顺直；预应力筋固定端设置时，应使挤压头、承压板和螺旋筋靠紧并加以固定；张拉端应事先留张拉槽孔，为便于张拉，应保证预应力筋外露长度为500mm；张拉端设置时，应保证预应力筋与承压板垂直，为防止浇混凝土时移位，螺旋筋与承压板应牢牢固定，板面张拉端应设置暗梁（见板面张拉大样图）。

由于本工程Y向预应力筋主梁与柱交接处的普通钢筋较为密集，不利于张拉端锚具的安装，为此，在满足规范要求且征得设计人员的同意后，现场对该普通钢筋的弯曲位置进行了调整，使梁柱交接处能空出120mm用于安装锚具。

后浇带（或膨胀加强带）板面设双向Φ6@150加强钢筋，与支座面筋搭接300mm，在加强钢筋范围内设置Φ10@1000支撑筋。预应力筋布置完成后，满绑扎加强钢筋。为保证后浇带（或膨胀加强带）两侧的密目钢丝网位置准确，采用Φ8@300固定筋与板面板底钢筋焊牢固。 值得一提的是，本工程预应力梁截面高度达600～1100mm不等，为缩短工期，在梁筋完成后才封梁侧板。另外，预应力梁的端部模板应待预应力筋张拉端锚具安装完毕后方可支设。 钢筋铺设完成后应进行全面的核查，核查内容如下：a、预应力筋的总数及在各构件内的数量；b、预应力筋的位置与间距；c、锚固端和张拉端的埋设情况，特别是承压板的位置；d、预应力筋的矢高、反弯点、曲线形状、直线度；e、保护层；f、预应力筋的外皮破损情况。

㈣混凝土施工要求

1、混凝土必须严格控制水灰比，并且不得使用含氯离子的外加剂，对于设置膨胀加强带的楼层，加强带使用添加9%HE-O型微膨胀剂的混凝土，其余位置使用添加6%HE-O型微膨胀剂的混凝土；

2、混凝土浇筑时，严禁踏压、碰撞预应力筋、支撑架及端部预埋部件，确保预应力筋曲线形状、矢高及锚具位置准确；

3、应认真振捣，严禁漏振张拉端及固定端混凝土；

4、浇筑12h应及时淋水养护，使混凝土外露表面始终保持湿润状态，养护时间12d以上。当混凝土试件强度达到设计要求后，应进行现场回弹，综合分析确认无误方可进行预应力筋的张拉；

5、楼板留洞必须预留，不得浇筑成型后凿洞，严禁凿断预应力筋。

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㈤预应力筋的张拉及技术措施

本工程采用控制张拉应力和校核伸长值的方法进行张拉控制，其实际伸长值可由量测结果按以下公式确定：ΔLp=ΔLp1+ΔLp2-ΔLc

式中：ΔLp1——初应力至最大张拉力之间的实测伸长值 ΔLp2——初应力以下的推算伸长值

ΔLc——混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值

张拉前的准备工作有：计算张拉控制力值（本工程设计要求的张拉控制应力

σcon=0.75fptk=1395Mpa）、计算张拉的理论伸长值ΔL、油压换算和对预应力筋进行编号。ΔL的计算公式如下：

Fmp——预应力筋平均张拉力（kN） Lp——预应力筋的孔洞长度（mm） Ap——预应力筋截面面积（mm2） Ep——预应力筋弹性模量（kN/mm2）

ΔLc——混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值（mm）

本工程混凝土强度等级达到设计值的80%时便可进行预应力筋的张拉。为使结构在张拉时受力合理，对梁我们采用梁内对称张拉的顺序，对板则采用由两端向中间的对称张拉顺序。张拉操作过程如下：

1、剥除张拉端预应力筋的塑料护套，擦干净筋上的油脂，清理预应力筋张拉槽孔，检查承压板后混凝土质量情况，如有问题及时处理。

2、安装油表、千斤顶后开始张拉，张拉控制流程如下：

首先选三根预应力筋进行试张，当实际伸长值与理论伸长值相符合时可继续张拉，如果发现个别钢筋超出允许范围（即实际伸长值大于理论伸长值10%或小于理论伸长值5%），应立即停止张拉并进行综合分析：①当个别钢丝发生断裂时（钢丝断裂根数不应超过结构同一截面无粘结筋总量的2%，且一束钢丝只允许一根），可相应降低张拉值，经设计人员同意后可继续张拉；②如发现超差不大，应将张拉力卸完，放松夹具后重新张拉，再次检验是否达到所要求的张拉力，如仍超差，应做好记录并检查张拉设备，最后试张拉2～3根，如在误差范围内可继续张拉，如仍超差，应重新计算或重新校核设备。

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施工过程中严禁张拉端的预应力筋和锚具浸泡于水中，一旦有水必须及时吸干。构件张拉完毕后，应检查端部和其它部位是否有裂缝，并根据张拉原始记录做好整理工作。

3、张拉结束48小时后可用角磨机将张拉端多余预应力筋切除（张拉端预应力筋剩余长度≥30mm）。使锚具、锚孔干净，为提高张拉端预应力筋防腐能力和新旧砼的粘结力，应在金属部位涂防腐材料，在混凝土表面涂一道环氧树脂后，便可按设计要求采用C35细石微膨胀混凝土（材料中不得含有氯离子）进行封锚，保证锚具和预应力筋头全部封堵密实且保护层厚度≥20mm。

整个楼层的预应力筋张拉结束后方可拆除模板。 结束语

该无粘结预应力超长建筑已投入使用近四年了，经跟踪观察，预应力构件均无出现开裂及其他不良现象。可见，无粘结预应力技术施工工艺简单，只要操作方法正确，就能达到较高的施工质量。 参考文献

1、建筑施工手册编写组，《建筑施工手册》（第三版），中国建筑工业出版社，1997 2、国家建设部，《无粘结预应力混凝土结构技术规程》（JGJ/T92-93）， 中国建筑工业出版社，1993