预应力技术在大跨度梁板结构中的应用研究

预应力技术在大跨度梁板结构中的应用研究

1. 工程实例

沧州博物馆工程各楼层，根据布展要求，在中厅四周设大跨度展厅，结构跨度为20.4m，采用有粘结预应力混凝土结构，预应力混凝土梁截面尺寸500*1250mm；中厅部位贯通一、二、三层，顶板为预应力混凝土结构，结构跨度25.2m，梁截面尺寸为500*1250mm。

工程所有现浇顶板采用无粘结预应力技术，设无粘结预应力钢绞线，抵抗温度变形。预应力混凝土框架梁采用有粘结预应力技术。

预应力筋采用低松弛预应力钢绞线,直径15.2mm, fptk=1860MPa。预应力筋张拉控制应力为0.70fptk，超张拉3%。楼板中预压应力控制:楼面按1.0MPa，屋面按1.5mpa。张拉端为夹片园锚,固定端为挤压锚。预应力梁混凝土强度等级为C40。

2．施工技术方案

2.1 预应力钢铰线

预应力梁采用φJ15.2-1860Mpa高强低松驰预应力砼用钢铰线，质量应符合国标GB/T5224-2003的要求。板采用φJ15.2-1860Mpa高强无粘结预应力钢绞线。

2.2锚具

张拉端为圆形夹片单（多）孔锚具，固定端采用 P型挤压锚具，锚具质量应符合国标GB/T14370-2000有关规定的要求，并按施工规范要求制备螺旋筋及定位支架。

2.3张拉机械

采用YDC-250型前卡式千斤顶，一端张拉方式。

2.4预应力梁锚固体系

固定端锚固(群锚)体系采用单孔锚固体系，各锚固端头均匀分散在设计锚固区域混凝土内，张拉端采用多孔锚固体系。如下图所示：

2.5 板中预应力筋锚固体系

张拉端、锚固端均为单孔体系构造，如下图所示。

板端张拉端根据张拉需要在混凝土中放置穴模，板面张拉端除根据要求安置穴模外，尚需在板底对楼板混凝土进行加腋处理。

2.6预应力筋线形深化设计

板中预应力筋采用直线型，位于板厚中部，利用钢筋支架固定位置。

梁中预应力钢绞线束根据梁跨和梁高进行曲线设计，标出各反弯点、波谷、波峰以及曲线上每隔一米的位置和矢高值。

3.施工工艺

3.1预应力梁、板施工工艺流程（图中黑体字为预应力专项施工工序）

3.2.预应力筋下料

预应力筋下料在预应力筋复检合格后方可进行，下料应在平坦干燥的场地上用砂轮锯逐根切割。剪开钢铰线包装带，将钢铰线从盘卷小心抽出头后逐步向外拉，用砂轮锯按下料长度逐根切割下料。下料操作过程中，应遵循以下步骤：

3.2.1编制各预应力构件的下料长度，并按下料要求下料。下料长度为钢绞线束孔道长度加上张拉工作长度，张拉工作长度根据不同千斤顶型号分别确定。

3.2.2下料时应遵循先下长筋，后下短筋。

3.2.3切割后逐根对钢铰线进行编号，长度相同为统一编号。

3.2.4下料后的钢铰线顺直无侧弯，切口无松散，如遇死弯必须切掉。

3.2.5每束钢铰线应按规格编号成束，并按长度及使用部位分类堆放、运输、使用。

3.2.6施工时应注意挤压锚内腔要保持清洁，并保证钢铰线、挤压锚与活塞杆在同一中心线上，挤压后按要求编号成束，并按长度及使用部位分类堆放，运输、使用。

3.3 预应力筋的铺放

3.3.1预应力筋定位：在土建工种支模板并绑扎普通钢筋的同时，预应力工种与土建工种交叉作业，在梁板底模上按预应力筋的位置划定位线并固定预应力筋支架，预应力支架的设置按预应力筋曲线坐标设置（重点控制反弯点及最高、最底点位置），保证预应力筋位置准确。支架采用Φ12的钢筋，间距为800-1500mm，支架焊接或绑扎于箍筋上。

板中预应力筋为温度筋，板中直线布置，根据直线筋位置高度，可直接铺设于板底非预应力钢筋上或支垫10-12mm钢筋。如图示：

安装锚垫板时，当预应力筋穿入锚垫板后，应将锚垫板固定在边模板或普通钢筋上，防止倾斜，经检查无误后，由土建工种支设封端模板。

3.3.2端部非预应力钢筋与预应力筋或锚垫板冲突时，非预力筋应避让预应力筋，不得截断。

3.3.3按已经固定好的支架筋位置依次将钢铰线穿入，预应力筋护套如有破损应及时用胶带进行缠绕，缠绕应平顺，且不得少于2层。

3.4砼浇筑

3.4.1预应力筋及有关组件铺设安装完毕后，进行隐蔽工程验收，确定合格后才能浇筑砼。

3.4.2 砼浇筑时，由质量检查员对预应力部位进行监护，预应力工种安排专门人员值班发现问题及时向总包单位提出。

3.4.3 混凝土浇筑时，严禁踏压撞碰预应力筋、支承架以及端部预埋锚垫板，同时砼浇筑时的下落高度不能太大，以免产生较大的冲击力，损坏预应力筋护套。

3.4.4 用振捣棒振捣时，振捣棒不得正对着预应力筋进行振捣。

3.4.5 张拉端、锚固端混凝土必须振捣密实。

3.4.6 预应力梁混凝土浇筑时，应增加制作两组混凝土试块，两组试块和预应力梁混凝土同条件养护，以供张拉使用。

3.5 预应力张拉作业

3.5.1 预应力筋的张拉作业应在砼强度达到设计强度的90%后进行，张拉时的强度要求以现场同条件养护条件下的砼试块试压报告为准。严禁在预应力筋张拉前拆除梁板底模，但需拆除端模模，以便预应力张拉作业。

3.5.2 预应力筋张拉控制应力

3.5.1 梁中预应力受力筋：张拉控制应力σcon=0.70fptk=1302MPa；施工时超张拉3%，单根钢铰线控制应力为188kN。

3.5.2 温度筋：板中预压应力控制，楼面按1.0MPa，屋面按1.5mpa。

温度筋张拉控制应力：

1） 楼面σcon=1.0×1200×120=144KN；

2） 屋面σcon=1.5×850×120=153KN。

3.5.3 张拉时应时刻注意观察梁、板情况，如出现问题，应及时停止张拉，待查明原因及制定出相应措施后继续张拉。

3.5.4 预应力筋的张拉程序：

预应力筋应依次张拉。

张拉程序：0→10%σcon（初应力）→103%σcon→锚固。

3.5.5 张拉采用“应力控制，伸长值校核“法，每束预应力筋在张拉以前先计算理论伸长值和控制压力表读数作为施工张拉的依据，每一束预应力筋张拉时，都要详细记录预应力筋的伸长量；

预应力筋实测伸长量按下式计算：

L= b-a

其中 a-------------张拉至10%σcon时千斤顶行程；

b-------------张拉至103%σcon时千斤顶行程；

预应力筋实测伸长量与理论伸长值比较，其误差应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）要求：误差范围在±6%以内。

3.5.6 张拉后预应力筋理论伸长计算值

△L=fp×L/(Ap×Ep)

3.6 孔道灌浆、封锚

3.6.1 在每根波纹管内灌浆必须连续，中途不得停顿，一次灌满为止。若孔道灌浆过程中发生局部堵塞现象时，可在孔道壁凿洞，及时用清水把水泥浆冲净。

3.6.2 孔道灌浆用42.5级普通水泥，水泥浆的水灰比为0.4～0.45，灌浆用水应是清洁水，水泥浆强度不小于30KN/mm2。

3.6.3 灌浆在梁端的灌浆口进行，用灌浆机一次性将水泥浆压入孔道，待两端排气孔流出浓水泥浆后，封闭排气孔，继续加压至0.3～0.5Mpa，封闭灌浆孔。

3.6.4 有粘结预应力梁采用一边张拉，一边灌浆的方式，即本层梁预应力筋全部张拉完毕后，待端头封闭的素水泥凝固后才能灌浆以保证灌浆密实，尽量在48小时之内完成灌浆。