蔣方新 袁勇軍 陳尚志 姚張婷 衛(wèi)千峰

摘? ? 要：對(duì)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)工程中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，包括緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力與傳統(tǒng)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的比較，技術(shù)選型，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝及注意事項(xiàng)等，為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在類似工程中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力;工程應(yīng)用

1? 前言

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是繼有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)之后發(fā)展而來(lái)的第三代預(yù)應(yīng)力技術(shù)。其以優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能與耐久性能、便捷的施工工藝越來(lái)越得到設(shè)計(jì)單位、施工單位認(rèn)可，近年在多項(xiàng)具有影響力的典型工程中得到應(yīng)用，應(yīng)用規(guī)模逐年擴(kuò)大。

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的核心是緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線由三部分組成，由里向外依次為，鋼絞線、緩凝粘合劑（亦稱緩粘結(jié)膠粘劑）、外包護(hù)套，其組成示意圖如1所示。其中鋼絞線為普通鋼絞線，強(qiáng)度級(jí)別為1860MPa，其與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力所使用鋼絞線相同。緩凝粘合劑是緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線最重要組成部分，其在施工狀態(tài)呈稀膏狀，起潤(rùn)滑作用，施工張拉過(guò)程中鋼絞線可自由伸縮張拉。施工完成后緩凝粘合劑逐漸固化，最終固化強(qiáng)度可達(dá)到C50以上。因此，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線具有兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)，即張拉適用期與固化期。張拉適用期是指緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線從生產(chǎn)出來(lái)至仍適合張拉的時(shí)間段，此階段摩擦系數(shù)較小，張拉容易。一般的，此階段摩擦系數(shù)[μ]不超過(guò)0.12，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線需在張拉適用期以內(nèi)完成張拉，超過(guò)張拉適用期亦可張拉，但需根據(jù)實(shí)際情況評(píng)估摩擦損失大小是否滿足設(shè)計(jì)意圖。外包護(hù)套起定型與保護(hù)作用，外包護(hù)套呈肋狀，須將內(nèi)部緩凝粘合劑亦定型成肋的形狀，后期受力是依靠固化的、高強(qiáng)度的緩凝粘合劑，不依靠護(hù)套。通過(guò)固化的、高強(qiáng)度的呈肋狀的緩凝粘合劑與周圍混凝土形成良好的咬合粘結(jié)作用，從而形成良好的粘結(jié)錨固作用，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線與周圍混凝土符合平截面假定，協(xié)同變形，共同工作。護(hù)套最重要指標(biāo)為肋高與肋槽，肋高與肋槽的指標(biāo)可以很好的保證緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線與混凝土之間良好的粘結(jié)錨固性能，反之，如肋高與肋槽達(dá)不到要求，則會(huì)降低構(gòu)件的粘結(jié)錨固性能，從而影響抗彎性能、抗震性能、疲勞性能等。另一方面，緩凝粘合劑在生產(chǎn)、運(yùn)輸、鋪裝的過(guò)程中呈稀膏狀，外包護(hù)套需對(duì)其形成保護(hù)，以免破損外流。

綜上所述，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力綜合了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的特點(diǎn)，即在施工階段與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力相同，具有施工便捷的特點(diǎn);在使用階段與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力相同，具有結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異的特點(diǎn)。

2? 工程概況

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)是建設(shè)在北京市大興區(qū)與河北省廊坊市廣陽(yáng)區(qū)之間的超大型國(guó)際航空綜合交通樞紐。北京新機(jī)場(chǎng)T1航站區(qū)建筑群總面積143萬(wàn)平方米，航站樓主體103萬(wàn)平方米。航站樓具有超長(zhǎng)、大跨、荷載大的特點(diǎn)，因此在板中配置預(yù)應(yīng)力控制溫度裂縫，在梁中配置預(yù)應(yīng)力控制撓度、裂縫并提供承載力，從而優(yōu)化截面，減少普通鋼筋，優(yōu)化結(jié)構(gòu)正常使用性能。北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)處于8度裂度區(qū)，抗震要求高，大部分梁為18m跨度，部分區(qū)域存在梁上柱的情況，荷載大，梁截面為1400[×]2000。本項(xiàng)目梁裂縫按0.2mm控制。

3? 技術(shù)選型

框架梁可采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，亦可采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，本章節(jié)將從施工工藝、施工質(zhì)量及節(jié)點(diǎn)分析角度對(duì)二者進(jìn)行比較從而進(jìn)行技術(shù)選型。

3.1? 工藝對(duì)比

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力主要工序?yàn)椋捍┎y管→波紋管中穿鋼絞線→張拉→灌漿→封錨。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力主要工序?yàn)椋捍╀摻g線→張拉→封錨。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力比有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力少兩道工序，即穿波紋管和灌漿。而穿波紋管及灌漿是有粘結(jié)工藝當(dāng)中最容易出問(wèn)題的地方。有粘結(jié)波紋管較粗，一般直徑約為90mm左右，其在穿梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)常常難以穿過(guò)，造成波紋管壓扁或破壞，導(dǎo)致后期難以在其中穿鋼絞線及灌漿。同時(shí)，波紋管內(nèi)灌漿常常難以密實(shí)，民建領(lǐng)域有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌漿密實(shí)度普遍在60%以下，普遍存在空洞、積水、管道堵塞、漏漿現(xiàn)象。鋼絞線在內(nèi)部容易受到銹蝕，會(huì)產(chǎn)生斷面虧損、應(yīng)力下降，影響結(jié)構(gòu)受力和耐久性，且不能完全實(shí)現(xiàn)有粘效果。而緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力不需要穿波紋管，亦無(wú)需灌漿，其可很好的與周圍混凝土握裹，形成良好的粘結(jié)錨固性能，且施工便捷，工序短，周期快（施工周期約為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的一半）。

3.2? 節(jié)點(diǎn)分析

以某框架梁為例，其截面為1400*2000，左支座配筋33φ40鋼筋，跨中43φ40鋼筋，右支座配筋36φ40鋼筋。跨中梁上托柱。箍筋14@100（8），構(gòu)造筋G16φ20。

此梁配置6[×]11φ15.2鋼絞線。在圖示節(jié)點(diǎn)處左右交叉張拉。如選用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，則節(jié)點(diǎn)區(qū)域共有12根有粘預(yù)應(yīng)力管道需要在此處穿張。此處對(duì)應(yīng)柱為變截面柱，其下方柱，其上圓柱，柱配筋情況及三維圖如下所示。

方柱配筋為36φ32，鋼筋凈間距理論上為80mm，而波紋管尺寸約90mm以上。上部圓柱鋼筋需下伸約1.8m左右，圓柱豎向筋水平向凈距為14mm～95mm之間，與下部方柱豎向鋼筋豎向重疊，在波紋管穿行路徑方向，鋼筋平面凈距不足40mm，再加上箍筋、腰筋、拉鉤和施工誤差等致使此處鋼筋更為密集，波紋管難以布穿。預(yù)應(yīng)力筋在此處布置情況如下三維圖所示。

從三模擬圖可見(jiàn)，波紋管在穿行方向與普通鋼筋多處發(fā)生碰撞，實(shí)際施工操作時(shí)，布穿波紋管非常困難，且波紋管與普通鋼筋相互干擾非常嚴(yán)重，其施工質(zhì)量難以保障，勢(shì)必存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患。

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力為單根單孔布置，15.2規(guī)格緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線外徑約22mm，其在此節(jié)點(diǎn)處完全可穿過(guò)鋼筋間隙，布置靈活，其施工質(zhì)量容易保障。

綜合以上，本項(xiàng)目部分框架梁統(tǒng)一采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

3.3? 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

因緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力最后達(dá)到的是有粘的效果，故緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的極限承載力及撓度裂縫的驗(yàn)算與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力基本相同。但因緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線中緩凝粘合劑在施工狀態(tài)未完全固化，故在施工階段的設(shè)計(jì)驗(yàn)算與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力稍有不同。在施工階段，緩凝粘合劑未完全固化，應(yīng)按無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行極限承載力驗(yàn)算，其鋼絞線設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)取考慮應(yīng)力增量的極限應(yīng)力值[σpu=σpe+Δσp]。在施工狀態(tài)，如無(wú)大型機(jī)械或其它特殊荷載，進(jìn)行承載力、撓度、裂縫驗(yàn)算時(shí)可只取恒載或恒載加0.5倍的活載。如結(jié)構(gòu)承擔(dān)大型施工機(jī)械或其它特殊施工荷載尚應(yīng)進(jìn)行專門計(jì)算。在緩凝粘合劑固化后，其狀態(tài)已相當(dāng)于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，故應(yīng)采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行極限承載力狀態(tài)驗(yàn)算及正常使用狀態(tài)驗(yàn)算。同時(shí)，應(yīng)注意緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力摩擦系數(shù)與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力不同。在按有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)代入緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線摩擦系數(shù)。從下表可看出，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋摩擦系數(shù)小于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，其在相同配筋情況下摩擦損失將小于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。在提供相同有效應(yīng)力的情況下，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力用量將小于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。在梁截面較高、預(yù)應(yīng)力曲線角度較大的結(jié)構(gòu)中，鋼絞線節(jié)省量比較可觀（一般情況下可節(jié)省3%～7%）。

4? 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工

4.1? 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力單根單孔布置，施工簡(jiǎn)便，無(wú)需穿波紋管、無(wú)需灌漿。其施工工藝如下圖所示。

4.2? 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工注意事項(xiàng)

（1）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力材料在進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，以確保緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力材料外觀合格，其應(yīng)重點(diǎn)檢查肋高與肋槽。不同規(guī)格的緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其肋高與肋槽要求如下：

（2）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)做緩凝粘合劑快速拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線中緩凝粘合劑最后固化后強(qiáng)度要求不低于C50，而固化期一般在一年以上，在完全固化后再做試驗(yàn)檢查是符達(dá)到強(qiáng)度要求不符合工程要求。因此，在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)就需進(jìn)行試驗(yàn)判斷是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。其判斷手段就是進(jìn)行緩凝粘合劑快速拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。

（3）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力冬季施工時(shí)要注意做冬季張拉構(gòu)造措施

一般冬季時(shí)，溫度較低，會(huì)導(dǎo)致緩凝膠粘劑稠度過(guò)?。ǔ矶仍叫?，摩擦損失越大），張拉損失過(guò)大，應(yīng)采用專業(yè)電加熱設(shè)備對(duì)鋼絞線進(jìn)行通電加熱升溫，以降低由粘滯力產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。通電電壓不得高于人體安全電壓36V。北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉存在冬季張拉情況，且冬季溫度較低，達(dá)到-10度以下。因此，本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力在冬季張拉時(shí)采用了電加熱措施，張拉效果良好。同時(shí)，常規(guī)預(yù)應(yīng)力在-10度以下一般無(wú)法施工，而緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力通過(guò)電加熱方式實(shí)現(xiàn)了冬季施工，可以有效縮短工期，減少施工單位養(yǎng)護(hù)施工措施支出。

（4）成品保護(hù)。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋為工廠化生產(chǎn)，其成品是由鋼絞線、緩凝膠粘劑和帶肋的外包護(hù)套組成。為保證緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)中與混凝土有效工作，需要材料在裝卸、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存和布筋時(shí)注意成品保護(hù)，避免緩凝膠粘劑外漏。

①若發(fā)現(xiàn)外包護(hù)套輕微破損，應(yīng)采用黑膠帶充分纏繞。

②材料裝卸應(yīng)采用尼龍吊索，裝卸過(guò)程中應(yīng)輕裝輕卸，嚴(yán)禁鋼絲繩和其它堅(jiān)硬吊具與緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外包護(hù)套直接接觸。

③材料運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)采取可靠保護(hù)措施避免包裝破損和散包。

④成品堆放期間，應(yīng)分類堆放于通風(fēng)良好、溫度變化平穩(wěn)處。成品不得與地面直接接觸，并應(yīng)采取覆蓋或遮陰措施，嚴(yán)禁太陽(yáng)直接暴曬。

（5）張拉。為減小張拉時(shí)的摩擦阻力，可以考慮多次張拉的方法來(lái)減小預(yù)應(yīng)力孔道對(duì)鋼絞線產(chǎn)生的阻力。用千斤頂張拉卸載反復(fù)2～3次，待緩凝粘合劑達(dá)到一定程度的軟化，再裝上夾片，直到張拉到位。也可采用一次張拉到位持荷3～4分鐘。

5? 結(jié)語(yǔ)

（1）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力具有無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的共同優(yōu)點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（2）針對(duì)北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)和施工介紹，為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在類似工程項(xiàng)目的應(yīng)用提供了參考。

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