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        緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中的施工技術(shù)及應(yīng)用

        2020-07-20 12:03:18孫旭軍
        四川建筑 2020年2期
        關(guān)鍵詞:裙樓鋼絞線張拉

        孫旭軍

        (中鐵二局集團(tuán)建筑有限公司,四川成都 610036)

        緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力是繼有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力后的第三代預(yù)應(yīng)力技術(shù),他摒棄了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工復(fù)雜、孔道灌漿質(zhì)量難以保證、張拉端做法困難的缺點(diǎn),以及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在抗震及主要承受動荷載的結(jié)構(gòu)體系中的不足,經(jīng)過材料、結(jié)構(gòu)、機(jī)械等多種專業(yè)的科學(xué)工作者研發(fā)數(shù)年推出的最新的預(yù)應(yīng)力技術(shù)。該工藝技術(shù)可以按照無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的施工方法,達(dá)到有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的受力效果,是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)發(fā)展的方向。在房建結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用,工藝便捷、受力有效,既能滿足大跨度的使用空間,又能有效改善混凝土因溫度變化而伸縮的不利影響,還能有效減小受力構(gòu)件尺寸,節(jié)約材料。它的特點(diǎn)主要是施工簡便、與混凝土粘結(jié)錨固性能良好、質(zhì)量容易保證,從而可以替代有粘結(jié)及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品。

        1 工程概況

        本工程為廈門市軌道交通1號線一期工程運(yùn)營控制中心,分為主塔和裙樓。裙樓地上5層,高度22.85m,主要功能為OCC的設(shè)備用房及控制大廳;主樓地上11層,高度54.15m,主要為TCC、ACC等中心和管理辦公用房。室內(nèi)外高差0.45m。設(shè)置一層地下室,地下室層高6.89m(純地下室4.80m、夾層2.09m),地上層高4.5m、4.2m。建筑面積48 558m2。

        2 工程特點(diǎn)

        運(yùn)營控制中心由主樓和裙樓兩部分組成,地下室最大長度為171m,最大寬度為71m。為減小溫度應(yīng)力影響,出地面后主樓與裙樓之間設(shè)置一道變形縫,兼做抗震縫,縫寬150mm。主樓縱向尺寸100m,橫向尺寸30m;裙樓縱向尺寸150m,橫向尺寸21m。

        為了減小主樓和裙樓縱向超長引起的溫度應(yīng)力,出地面后主樓與裙樓沿縱向的梁和板中均設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋。單跨梁最大跨度18m,截面尺寸為500mm×1000mm,配筋為12φs15.2mm;連續(xù)梁為12~16跨,總長度100~150m,部分連續(xù)梁設(shè)5m懸挑端,每根梁設(shè)置6~8根φs15.2mm緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線;板中設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋,每1m2根(圖1~圖3)。

        圖1 裙樓四層頂板及梁預(yù)應(yīng)力鋼筋平面(單位:mm)

        圖2 裙樓四層YKL1(16A)立面曲線定位(單位:mm)

        圖3 裙樓四層YKL2(15A)立面曲線定位(單位:mm)

        預(yù)應(yīng)力筋采用φs15.2mm高強(qiáng)1860級低松弛鋼絞線,其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fptk=1860MPa。設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力為0.75fptk=0.75×1860MPa=1395MPa。張拉端采用單孔夾片錨具,固定端采用擠壓錨具,錨具效率系數(shù)不小于0.95。預(yù)應(yīng)力筋的張拉采用單端張拉和雙端張拉形式,跨度小于30m的構(gòu)件布設(shè)單端張拉預(yù)應(yīng)力筋,跨度大于等于30m的構(gòu)件布設(shè)雙端張拉預(yù)應(yīng)力筋。張拉端根據(jù)構(gòu)件部位,分別采用外露和不外露方式。預(yù)應(yīng)力筋張拉端設(shè)在梁或墻側(cè),竣工時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的張拉端錨具均應(yīng)埋在混凝土內(nèi),不外露。本工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉適用期為240d,標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間為720d。

        3 工程難點(diǎn)

        (1)預(yù)應(yīng)力筋穿束工藝復(fù)雜,直接影響著預(yù)應(yīng)力梁的施工質(zhì)量及施工進(jìn)度;

        (2)預(yù)應(yīng)力張拉端和錨固端的安裝精度及錨下受壓區(qū)構(gòu)造配筋,決定著預(yù)應(yīng)力梁的施工質(zhì)量;

        (3)預(yù)應(yīng)力張拉施工是預(yù)應(yīng)力的施加過程,緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的張拉工藝與有粘結(jié)及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉工藝有所不同,如不嚴(yán)格控制,張拉施工將很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求;

        (4)預(yù)應(yīng)力梁施工時(shí)必須合理安排緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板和梁板的非預(yù)應(yīng)力部分、設(shè)備管線及強(qiáng)弱電線管的交叉工序,否則將影響緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的施工進(jìn)度和質(zhì)量。

        4 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的工藝特點(diǎn)

        (1)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力運(yùn)用了無粘結(jié)的施工特點(diǎn),有粘結(jié)的力學(xué)特點(diǎn)。施工與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力相同,簡單便捷,不穿波紋管、不二次灌漿。緩凝粘合劑固化后,在受力性能上達(dá)到有粘結(jié)的效果。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結(jié)膠粘劑和外包PE組成,其核心為緩粘結(jié)劑和外包PE護(hù)套壓痕處理,可有效保證緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)(圖4)。

        圖4 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋組成

        (2)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋能提高構(gòu)件的抗裂性、剛度及抗?jié)B性,改善和提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能,如減小受力構(gòu)件的撓度,結(jié)構(gòu)超長的構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力能有效改善混凝土因溫度變化而伸縮的不利影響,有效控制構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)。

        (3)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工減少孔道灌漿工序,同時(shí)與混凝土粘結(jié)錨固性能良好,縮短了工期,保證了質(zhì)量;在砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度(若設(shè)計(jì)無規(guī)定,按規(guī)程要求)后,張拉緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋,在混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力,緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在張拉適用期內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋可以在護(hù)套內(nèi)滑動,施加的預(yù)應(yīng)力后預(yù)應(yīng)力筋通過張拉端錨具作用于混凝土,緩粘結(jié)劑固化后預(yù)應(yīng)力筋與混凝土可靠粘結(jié)

        5 主要施工工藝

        5.1 預(yù)應(yīng)力筋鋪放

        5.1.1 鋪放前的準(zhǔn)備工作

        預(yù)應(yīng)力筋生產(chǎn)、下料及錨固端擠壓錨的組裝在場內(nèi)進(jìn)行。梁底模,綁扎梁的鋼筋。梁端模:在端模上根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)位置打孔,確保打孔位置準(zhǔn)確。架立鋼筋:一般采用螺紋鋼筋,直徑不小于12mm,間距需滿足圖紙要求。

        5.1.2 預(yù)應(yīng)力筋安裝

        安裝前,在梁箍筋上先焊接定位筋,定位筋的位置由預(yù)應(yīng)力筋的矢高與預(yù)應(yīng)力筋束的半徑來決定。定位筋間距按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝,并綁扎牢固。預(yù)應(yīng)力筋由錨固端向張拉端的順序進(jìn)行安裝,不能扭絞。梁預(yù)應(yīng)力筋安裝完成后,土建隊(duì)伍可進(jìn)行梁模板安裝及板模板支設(shè),待板鋼筋下鐵鋪設(shè)完成后確定預(yù)應(yīng)力筋間距,鋪設(shè)板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完成后鋪設(shè)板上鐵,預(yù)應(yīng)力筋在板內(nèi)自然懸垂。

        5.1.3 節(jié)點(diǎn)安裝

        節(jié)點(diǎn)安裝參照節(jié)點(diǎn)圖及要求,節(jié)點(diǎn)圖見圖5~圖7。

        (1)預(yù)留張拉長度應(yīng)滿足張拉要求;

        (2)端部用膠帶密封牢固,防止緩粘結(jié)劑外漏;

        (3)預(yù)應(yīng)力筋在承壓板后應(yīng)有不小于0.3m的直線段,并與承壓板外表面垂直;

        (4)每個(gè)錨固端、張拉端承壓板后要安裝一個(gè)螺旋鋼筋。

        5.2 混凝土的澆注

        普通鋼筋調(diào)整和鋪設(shè)時(shí),應(yīng)避免移動預(yù)應(yīng)力筋和配件的位置,更嚴(yán)禁用電氣焊碰預(yù)應(yīng)力筋及其配件;待普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋鋪設(shè)完畢,隱檢驗(yàn)收后,澆筑混凝土。澆筑混凝土?xí)r應(yīng)注意振搗密實(shí),同時(shí)注意保護(hù)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外皮,避免用振搗棒直接接觸預(yù)應(yīng)力筋。

        5.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉

        5.3.1 張拉前標(biāo)定張拉機(jī)具

        張拉機(jī)具采用預(yù)應(yīng)力單孔張拉千斤頂和配套油泵;應(yīng)進(jìn)行定期標(biāo)定。

        5.3.2 張拉條件、張拉力

        (1)張拉條件:以同條件混凝土試塊的試驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn),當(dāng)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到或超過混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95 %時(shí),再進(jìn)行張拉。

        (a)外露張拉端做法

        圖6 梁筋端部設(shè)置

        圖7 現(xiàn)場混凝土施工圖、端部處理

        (2)張拉力:根據(jù)設(shè)計(jì)要求的預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力取值(控制應(yīng)力σcon=1395MPa),實(shí)際張拉力進(jìn)行3 %的超張拉。

        張拉完后,應(yīng)立即測量伸長長度;若發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)暫停,查明原因,采取措施后,才能繼續(xù)張拉;驗(yàn)收合格后,方可拆除梁下受力支撐。

        5.3.3 張拉工藝流程

        量測初始長度L1→錨具安裝→千斤頂安裝→張拉→錨具鎖定→量測最終長度→計(jì)算張拉伸長值:ΔL=最終長度L2-初始長度L1。

        6 特殊部位技術(shù)處理

        6.1 結(jié)構(gòu)后澆帶位置緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的處理

        后澆帶處的預(yù)應(yīng)力筋搭接構(gòu)造按圖8施工。

        圖8 后澆帶處梁筋搭接示意

        6.2 懸臂梁交匯處預(yù)應(yīng)力筋的處理

        當(dāng)遇到兩根懸臂梁交匯成一根懸臂梁時(shí),只需一根梁的預(yù)應(yīng)力筋伸長至懸臂梁的端部,另一根梁的預(yù)應(yīng)力筋在兩根梁的交匯處(柱端)截?cái)唷?/p>

        7 質(zhì)量控制要點(diǎn)

        7.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的質(zhì)量控制要點(diǎn)

        (1)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用的緩凝粘合劑的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期和標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間設(shè)計(jì)有具體要求,本工程實(shí)例選用的張拉適用期為240d,標(biāo)準(zhǔn)固化期為720d。產(chǎn)品標(biāo)記為RPSR-240-720;

        (2)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結(jié)膠和外包PE組成,緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋重量為1.35kg/m;預(yù)應(yīng)力鋼絞線為φ15mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線fptk=1860MPa,緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外包PE表面必須要凹凸不平的壓痕。應(yīng)嚴(yán)格控制各組成材料質(zhì)量及單位重量指標(biāo)。

        (3)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)為:JGJ/T379-2012《緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用粘合劑》;JGJ/T369-2012《緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》;緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工參考JGJ92-2004《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

        7.2 預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間及控制要點(diǎn)

        (1)張拉時(shí),采用應(yīng)力、應(yīng)變雙控方法進(jìn)行,選用標(biāo)定過的機(jī)器,通過控制油壓表讀數(shù),控制實(shí)際張拉力,用實(shí)際伸長值和理論計(jì)算伸長值完成對比復(fù)核。

        理論伸長值計(jì)算公式

        曲線預(yù)應(yīng)力筋的理論張拉伸長值△LT按下公式計(jì)算:

        式中:Fj為預(yù)應(yīng)力筋的張拉力;Ap為預(yù)應(yīng)力筋的截面面積;Ep為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量;LT為張拉端到固定端的孔道長度(m);K為每1m孔道局部偏差摩擦影響系數(shù);U為預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù);θ為從張拉端至固定端曲線孔道部分切線的總夾角(rad)。

        (2)張拉端應(yīng)清理干凈,不能有松動雜物,避免影響拉力。

        (3)嚴(yán)格按方案施工,把控張拉速度,緩緩加力。

        (4)鋼絞線和千斤頂安放位置要在同一直線上;張拉時(shí),鋼絞線若發(fā)生斷裂,或者實(shí)測伸長值與計(jì)算伸長值相差超過+6 %或-6 %時(shí),應(yīng)制定處理方案后再繼續(xù)施工。

        7.3 張拉端的處理

        張拉完畢且驗(yàn)收合格后,將外露預(yù)應(yīng)力筋機(jī)械切斷,且外露長度不得小于3cm,清理干凈后,再用細(xì)石混凝土盡快進(jìn)行封錨。封錨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度與鋼筋保護(hù)層厚度一致,封堵的混凝土與原結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)合緊密。

        8 結(jié)束語

        隨著緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的長大結(jié)構(gòu)將采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。如何根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)控制好緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝和質(zhì)量,尤其是在保證緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉適用期及固化期等技術(shù)指標(biāo)、處理好特殊部位預(yù)應(yīng)力筋的施工質(zhì)量方面為今后施工提供了參考。

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