楊向陽廈門建弘裝修工程有限公司（361000）

?

無粘結(jié)預應力在超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制中的分析應用

楊向陽
廈門建弘裝修工程有限公司（361000）

摘要：結(jié)合工程實例，對不留設施工縫的諸多施工方法進行了詳細分析，并在結(jié)構(gòu)溫度應力計算的基礎上，詳細闡述了預應力混凝土技術(shù)解決超長不設永久伸縮縫混凝土結(jié)構(gòu)開裂的問題，對無粘結(jié)預應力施工技術(shù)要點進行了深入探討。

關(guān)鍵詞：無粘結(jié)預應力；混凝土結(jié)構(gòu)；超長結(jié)構(gòu)；伸縮縫；張拉

1　工程概況

某高層建筑地上20層、地下2層，總高68 m，建筑面積48 652 m2。其平面尺寸長94.5 m、寬51 m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室墻板、底板混凝土強度等級為C35，二層以下剪力墻、柱混凝土強度等級為C50、三至六層剪力墻、柱混凝土強度等級為C40，六層以上剪力墻、柱及所有梁、板混凝土強度等級均為C35，不設永久性變形縫，結(jié)構(gòu)布置如圖1。

圖1　結(jié)構(gòu)平面布置圖

2　混凝土結(jié)構(gòu)溫度應力計算與無粘結(jié)預應力布筋分析

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》，混凝土結(jié)構(gòu)長度超過45～55 m，結(jié)構(gòu)上要求設置伸縮縫往往與建筑設計上的立面效果和平面使用功能等要求發(fā)生沖突；而且伸縮縫的構(gòu)造處理通常不能與結(jié)構(gòu)構(gòu)造一起較好地協(xié)調(diào)而裂開、脫落，造成滲漏，影響使用和美觀；而人防地下室則不宜設變形縫。

2.1溫度應力計算

利用有限元軟件Sap 2 000對各樓層在使用階段的溫度應力進行計算，計算模型樓板用she l單元模擬。梁柱用beam單元模擬，通過降溫（取季節(jié)性溫差30度）計算溫度應力，降溫后的結(jié)構(gòu)整體變形。通過分析計算，各樓層溫度應力如表1。以上溫度應力還要根據(jù)結(jié)構(gòu)實際所受溫度情況加以調(diào)整，一層和頂層溫差較大，應給予加強，對于地下一層應給予降低。在施工中，由于后澆帶的留設，混凝土收縮應力應給予降低。

表1　樓板溫度應力（MPa）

2.2預應力計算及布筋

預應力筋只用于承受由溫度應力引起的水平方向應力，其他荷載產(chǎn)生的豎向力由普通鋼筋承擔，故預應力筋布置在梁、板的形心處。地下一層溫度應力經(jīng)調(diào)整后取3 MPa，地下一層板厚為130 mm，梁截面尺寸b×h=400 mm×700 mm，預應力鋼筋取1 860級φs15.24低松弛鋼絞線，σcon=0.7 fptk。

故取板中預應力鋼筋間距為350 mm。同理在梁中建立也為3 MPa的應力。

取7根布置于梁截面形心處，同理計算其他梁板。

3　無粘結(jié)預應力施工

該工程采用的施工工藝為：梁內(nèi)為梁筋綁扎→無粘結(jié)預應力鋼筋鋪設→張拉端埋件安裝→隱蔽工程驗收→安裝模板→混凝土澆筑與養(yǎng)護→張拉端清孔裝錨具→預應力筋張拉→張拉端切割封頭；板內(nèi)為板底鋼筋綁扎→無粘結(jié)預應力鋼筋鋪設→張拉端埋件安裝→隱蔽工程驗收→綁扎上層鋼筋→混凝土澆筑與養(yǎng)護→張拉端清孔裝錨具→預應力筋張拉→張拉端切割封頭的無粘結(jié)后張預應力技術(shù)。具體施工技術(shù)要點如下：

3.1無粘結(jié)筋的鋪放

用鋼筋支架來控制預應力筋的標高以保證預應力鋼筋的位置。安放鋼筋支架后穿入無粘結(jié)筋，再用鐵絲綁扎在鋼筋支架上，最后將鋼板安裝在無粘結(jié)筋張拉端。

一般情況下，預應力鋼筋布置好后才鋪設各種管道，并以預應力鋼筋為主。預應力鋼筋在靠近承壓板處要求無粘結(jié)預應力鋼筋與承壓板垂直，承壓鋼板與螺旋筋點焊固定（見圖2），以此平直段來保證張拉順利。本工程采用凹入式構(gòu)造（用塑料穴?；蛩芰吓菽舳矗?、穴模緊貼端模板、承壓鋼板垂直并與鋼筋電焊固定（見圖3）的無粘結(jié)預應力筋的張拉端位于板端表面處的技術(shù)。

圖2　無粘結(jié)預應力筋固定端構(gòu)造

圖3　無粘結(jié)預應力筋張拉端凹入式構(gòu)造

無粘結(jié)預應力筋的塑料套管有無破損是在澆筑混凝土前對無粘結(jié)預應力鋼筋的重點檢查，并對破損處做好修補。對于無粘結(jié)預應力筋的標高與設計要求是否一致、張拉端和固定端安裝是否妥當、無粘結(jié)預應力筋遠看是否是一條直線、張拉端外露是否長度足夠等問題。應在檢查后作記錄建檔，并于立側(cè)模前糾正到位。

3.2混凝土澆筑

為確保無粘結(jié)預應力筋的束形和高度的準確，在澆筑混凝土時，嚴禁踏壓無粘結(jié)預應力筋及觸碰錨具。漏振和孔洞不允許在混凝土中出現(xiàn)，應振搗密實，尤其是張拉端的預埋承壓墊板處。混凝土澆筑后要加強養(yǎng)護，夏季防止水分蒸發(fā)，冬季防凍。

3.3預應力張拉及錨固

3.3.1預應力張拉

1）張拉設備

本工程采用YCW-23型千斤頂、ZB-500/400型油泵。千斤頂和壓力表應配套校驗、配套使用，校驗張拉設備用的試驗機械測力計精度不低于1.5級，校驗時千斤頂活塞運行方向與實際張拉工作時的工作狀態(tài)一致。校驗后的有效期為半年，壓力表宜用精度為0.4級的標準（精密）壓力表。

2）張拉方法待混凝土達拆模強度時，可先拆除端頭模板，清理端部，檢查張拉承壓鋼板上與錨環(huán)接觸部位的混凝土是否清理干凈等。按設計要求，混凝土強度達到設計強度的80％后方可進行張拉，但由于本工程預應力筋均為抗溫度筋，經(jīng)設計人員認可后，張拉可適當提前，有利于混凝土的抗裂。本工程預應力鋼筋均為單根一端張拉，張拉控制應力σcon=0.7 fp tk=0.7×1860=1 302 MPa；單根張拉控制力Ncon=σcon·Ap =1 302×140=182.3 kN。預應力筋的張拉程序為：0→0.2 σcon（初讀數(shù)）→0.6 σcon（中間讀數(shù)）→1.0 σcon（最后讀數(shù)）。若千斤頂行程不足，可分兩次張拉，張拉程序為：第一次，0→0.2 σcon（初讀數(shù)）→0.6 σcon（中間讀數(shù)）；第二次，0→0.6 σcon（初讀數(shù)）→（最后讀數(shù)）。張拉次序應對稱張拉，對稱張拉包括每層預應力筋的對稱張拉和每個方向預應力筋的對稱張拉，使構(gòu)件或結(jié)構(gòu)受力均勻。在張拉過程中應避免預應力鋼筋斷裂或滑脫。當發(fā)生斷裂或滑脫時，其數(shù)量在同一截面嚴禁超過預應力筋總根數(shù)的3％。對于預應力板，其同一截面按開間計算。

3）預應力筋的張拉伸長值

預應力筋理論伸長值△L=σcon×［1+e-（klt+ μθ）］×Lt/（2×Es），取Es=2.0×105 MPa，k=0.004，μ= 0.08，σcon=1 302 MPa，在計算梁、板中各預應力筋的張拉伸長值時，梁中預應力筋長度取柱（梁）邊距，對梁上張拉端分排布置的預應力筋，其計算長度應加上柱（梁）邊至張拉端預應力筋長度；板中預應力筋長度取柱（梁）邊距。預應力筋的實際伸長值與計算伸長值的允許偏差為±6％，超出偏差允許值則應暫停張拉，查明原因并采取措施后方可繼續(xù)張拉。

3.3.2錨固

本工程將QM15-1型夾片錨用于張拉端、QM15-1P擠壓錨用于固定端。此類錨具集錨固可靠、互換性好、群錨能力強等優(yōu)點于一身，可錨同鋼絞線，且任意一根鋼絞線滑移、斷裂均不會影響同束中其他鋼絞線的錨固，每根鋼絞線均分開錨固的。

為方便施工，需按照最不利的位置、最低強度等級的混凝土設計螺旋箍筋，將承壓板與擴大喇叭孔一體化，錨具張拉回縮值應控制在6～8 mm范圍內(nèi)，并不需要另作局部承壓驗算。預應力筋錨固后，夾片頂面宜平整，錯位不大于2 mm。張拉后的無粘結(jié)預應力筋應用手提砂輪切割機切除張拉后多余的預應力筋，切除處離夾片不小于30 mm，并應立即進行封端保護。在錨具與承壓板表面涂以防水涂料后再用微膨脹混凝土或低收縮防水砂漿密封。封錨混凝土應密實、無裂紋。

4　結(jié)論

近一年的時間，本預應力混凝土工程從施工至今，在混凝土梁、板均未發(fā)現(xiàn)溫度變形裂縫，說明用預應力技術(shù)解決超長不設縫混凝土結(jié)構(gòu)的開裂問題是比較真實可靠的。