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        建筑工程中無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞技術(shù)的應(yīng)用

        2020-01-09 01:13:00易成才
        工程與建設(shè) 2019年6期
        關(guān)鍵詞:樓板張拉預(yù)應(yīng)力

        易成才

        (深圳市市政工程總公司,廣東 深圳 518000)

        1 工程概況

        本建筑工程是紡織工業(yè)車間的改建項目,車間建筑面積1.3萬m2,包括兩層主廠房和四層局部建筑物,總高度10 m,車間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,底層包括5.0 m+2.5 m+10 m+6.5 m+5 m尺寸的五跨,二層則包括5 m+2.5 m+20 m+6.5 m四跨,在兩層主廠房高低差處設(shè)置伸縮縫。主廠房框架為無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu),二樓面層橫縱向框梁內(nèi)布設(shè)φ3-75鋼絲束,密肋樓蓋板橫縱向肋梁布設(shè)φ1-75鋼絲束。

        2 工程技術(shù)難點

        由于本紡織車間改建項目主廠房采用大跨度雙向無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁平板樓蓋,所以樓板開洞過程中必須充分考慮施工安全及施工對廠房結(jié)構(gòu)安全性的影響[1]。

        混凝土樓板開洞施工前,結(jié)構(gòu)工程、架木拆除等均已完成,材料也已全部撤離施工現(xiàn)場,然而混凝土剔除之前,必須將樓頂板剔除部位恢復(fù)至原預(yù)應(yīng)力張拉前的支搭方案,根據(jù)本次工程設(shè)計方案估算的支撐管所需數(shù)量至少2.5萬根,如此大的工程量必將增加工程資金投入?;炷翗前逄掼徥┕ぶ袨榉乐诡A(yù)應(yīng)力筋受到破壞,必須對預(yù)應(yīng)力筋位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位,這就要求設(shè)計施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行?;炷翗前宀鸪昂笾苓厴前宓氖芰Ρ貙l(fā)生變化,為此必須進(jìn)行開洞施工全過程受力及變形情況的計算與分析,根據(jù)結(jié)果做出是否應(yīng)進(jìn)行周邊結(jié)構(gòu)加固處理的準(zhǔn)確判斷[2]。開洞施工前樓板預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)力設(shè)計值已幾近規(guī)范限值,所以擬定的混凝土樓板開洞施工方案必須防止預(yù)應(yīng)力筋損傷和技術(shù)的可行。紡織車間原預(yù)應(yīng)力樓板采用多跨連續(xù)布置,所以混凝土樓板開洞施工過程中必將面臨預(yù)應(yīng)力筋被切斷而預(yù)應(yīng)力瞬間釋放,從而引發(fā)樓面結(jié)構(gòu)安全問題。

        3 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞施工

        3.1 施工前的技術(shù)分析

        取出樓板周圍預(yù)應(yīng)力筋處150mm×80mm板條單元,構(gòu)建起三維梁模型,運用等效荷載法將預(yù)應(yīng)力鋼筋對樓板的影響等效施加于三維梁模型而進(jìn)行外界條件及外加荷載變化的有限元分析。以開洞板為板殼單元對其進(jìn)行有限元劃分,并施加均勻外力于板殼單元,使之與相鄰單元黏合,以便進(jìn)行力學(xué)分析。

        根據(jù)建筑工程實際,混凝土等級C40,樓板厚180 mm,預(yù)應(yīng)力鋼絞線φ14.25 mm,拉伸應(yīng)力控制σ為1 593 MPa,雙向φ16@250鋼筋板底壓強為320 N/mm2;雙向φ20@270柱附近樓板壓強340 N/mm2。分別按設(shè)計和施工工況進(jìn)行樓板板面荷載計算:設(shè)計工況下樓板板面荷載為3.6 kN/m2,施工工況下樓板板面荷載0.8 kN/m2。考慮到開洞后邊界條件對樓板的可能影響、樓板剪切變形等因素,對樓板內(nèi)力與變形進(jìn)行分析與計算,結(jié)果詳見表1。

        表1 施工不同階段樓板內(nèi)力與變形統(tǒng)計

        通過上述分析可知,開洞樓板的承載力、預(yù)應(yīng)力變形及裂縫寬等都符合安全要求,似乎沒有加固的必要,但是拆除過程的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)結(jié)果表明,樓板開洞過程中所釋放的預(yù)應(yīng)力必將削弱樓板剛強度,使之短時間內(nèi)變形與裂縫超過設(shè)計規(guī)范,為此,必須在樓板開洞之前進(jìn)行其結(jié)構(gòu)的加固。

        3.2 搭設(shè)樓板底支撐系統(tǒng)

        所搭設(shè)的梁板支撐系統(tǒng)以地下室為主要的應(yīng)力支承,一、二層開洞處混凝土板和四周梁及開洞工程所涉及的混凝土板結(jié)構(gòu)如圖1所示。為控制樓板底支撐系統(tǒng)搭設(shè)工程量,設(shè)計人員制定出的技術(shù)方案為:“混凝土板分段剔除→預(yù)應(yīng)力筋切斷→放張→張拉及斷面處理→重新張拉”,同時確定了兩種不同的樓板地支撐系統(tǒng)搭設(shè)方案:地下室、剔除一二層頂板和四周梁支撐系統(tǒng);沿用原來的滿堂支搭設(shè)計和對角線雙排架木支搭方案。

        圖1 開洞工程所涉及的混凝土板結(jié)構(gòu)

        3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋開鑿及混凝土剔除

        本工程采用粘貼碳纖維的工藝進(jìn)行混凝土樓板開洞區(qū)域周圍樓板加固處理,等到黏貼結(jié)束且黏貼處強度達(dá)設(shè)計強度后進(jìn)行樓板開洞施工。按照設(shè)計圖確定預(yù)應(yīng)力鋼筋埋設(shè)位置,并將放張施工槽開設(shè)在板跨1/4位置。采用風(fēng)鎬在混凝土樓板開洞施工處鑿出800 mm的寬槽(圖2),沿扁梁邊寬1~1.6m板縫剔除并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張和重新張拉部位的處理,完畢后再進(jìn)行非預(yù)應(yīng)力梁板縫處混凝土的剔除處理,最后是中間板處的混凝土破碎與清理[3]。本工程混凝土剔除采用機械鉆孔和人工剔鑿兩種工藝,由于扁梁預(yù)應(yīng)力筋距離梁板較近,考慮到施工安全及防止剔斷預(yù)應(yīng)力筋,應(yīng)從遠(yuǎn)離扁梁處向扁梁邊的順序人工剔鑿,等到預(yù)應(yīng)力筋的位置確定后,再采用機械方式逐步向梁邊剔鑿。

        圖2 預(yù)應(yīng)力鋼筋切斷示意圖

        剔鑿時,考慮到扁梁邊張拉端承壓面加固處理的穩(wěn)定性,應(yīng)在板縫剔除中先剔鑿月軸,板縫剔除應(yīng)按照切筋、放張、處理端面、張拉的次序分段進(jìn)行,剔鑿結(jié)束后為保證扁梁邊混凝土的齊整,必須使用水泥砂漿抹面處理。出于張拉端角板與封堵澆筑后混凝土梁連接考慮,在剔除預(yù)應(yīng)力混凝土板混凝土的過程中,盡可能保留扁梁邊板處的非預(yù)應(yīng)力筋,而其下方的非預(yù)應(yīng)力筋必須全部保留,長度至少200 mm。

        3.4 切斷預(yù)應(yīng)力筋

        用550 mm寬度的厚木板覆蓋安裝臨時放張夾具的槽口,并通過便攜式砂輪機而非電弧焊等將槽口端預(yù)應(yīng)力鋼絲切斷[4],為防止預(yù)應(yīng)力突然減小而影響工程質(zhì)量,引發(fā)安全事故,應(yīng)嚴(yán)格按照慢切慢放原則將預(yù)應(yīng)力筋逐根切斷。

        3.5 預(yù)應(yīng)力筋重新張拉

        混凝土樓板開洞施工時,預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張的基礎(chǔ)上,還必須進(jìn)行重新張拉,重新張拉應(yīng)待混凝土新澆筑強度達(dá)設(shè)計強度80%時進(jìn)行,張拉前將錨具安裝固定,張拉過程中使用到液壓千斤頂和電動高壓油泵,采用“應(yīng)力控制+校核控制”的雙控法并按張拉控制應(yīng)力初始設(shè)計值進(jìn)行張拉控制,將伸長實際值與理論值差額控制在±5%范圍[5]。預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢24 h后進(jìn)行觀察,如未出現(xiàn)任何滑絲情況便保留30 mm預(yù)應(yīng)力筋并切除多余部分,再用環(huán)氧樹脂進(jìn)行錨索封固。預(yù)應(yīng)力筋重新張拉結(jié)束,保證預(yù)應(yīng)力筋在錨具外的預(yù)留長度至少200 mm,預(yù)應(yīng)力筋直線長度至少達(dá)30 mm。

        4 結(jié) 論

        通過對建筑工程中無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞技術(shù)的應(yīng)用實踐分析,得出如下結(jié)論:預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力施加過程中,必須根據(jù)錨具、承壓板等情況確定張拉端所承受的應(yīng)力,在重新張拉預(yù)應(yīng)力筋前,必須給出切實可行的加固方案;由于無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞的最大拉應(yīng)力必然出現(xiàn)在洞口角板底,而后沿按45°角度延伸,洞口角板應(yīng)力較為集中,所以必須在洞口周圍配置斜向筋加固,而本工程由于樓板開洞洞口尺寸不小,而原樓板預(yù)應(yīng)力扁梁配筋量大,所以工程無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞施工時并未對洞口四周進(jìn)行加固處理,而僅加固處理了垂直的預(yù)應(yīng)力筋張拉端,有效防止了張拉端可能發(fā)生的縱向開裂。為簡化建筑工程無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞施工工藝,確保施工安全,設(shè)計單位必須在無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板預(yù)應(yīng)力筋曲線設(shè)計過程中,始終堅持立筋架設(shè)于(暗)梁下方的原則,并充分考慮建筑物功能變動的要求。

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