浅析某建筑实训馆大跨度预应力混凝土梁施工技术

朱国新，徐小龙

（滁州职业技术学院，安徽 滁州239000北京银泰建构预应力工程有限公司，北京 100000）

一、工程概况

某建筑实训馆建筑面积4245.9m2，三层框架结构，檐高14.00m，在标高12.30m处，轴线A-G/2-11轴范围内布置10道大跨度有粘结预应力梁，主框架梁截面尺寸为 600mm×1600mm、600mm×1000mm，预应力配筋为2×12根，长跨26.0+短跨13.0m，两个连续跨，形成一个大跨空间，以满足其建筑要求。

根据设计要求，预应力筋采用公称直径Φs15.24mm，公称面积140mm2，强度等级为1860Mpa，低松弛等级为Ⅱ级松弛钢绞线，符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003的规定；锚具采用Ⅰ类锚具，锚固体系采用YM15群锚体系，包含配套的锚具、夹片、承压板、螺旋筋；有粘结预应力梁孔道成型采用金属镀锌波纹管；采用双端张拉，两端均采用夹片式锚具；镀锌波纹管内径均采用90mm，接头内径为95mm；预应力张拉控制应力为0.7fptk=0.70×1860=1302N/mm2，施工时超张拉3%，混凝土强度达到100%设计强度后方可进行预应力张拉，张拉之前不可以拆除支撑；有粘结预应力梁孔道灌浆采用压力灌浆，灌浆压力0.5-0.7Mpa，灌浆完成后制作标养试块，强度达到M30，灌浆完成后48小时后方能拆除梁底支撑。（平面布置图如下图）

二、施工准备

（一）施工开始前，首先对原结构设计图纸进行深化设计，包括预应力孔道曲线的定位、张拉端节点详图、孔道刨面图等进行绘制，经原设计单位同意后方可施工。

（二）预应力相关材料进场后，对进场的钢绞线和锚具材料找到有相关材料试验资质的实验室进行复试，复试合格后方可使用。

（三）预应力施工单位应与相关专业的班组进行技术交底，明确相互之间的配合内容，在交叉作业时各自的交接划分和成品保护。

三、预应力施工

工程预应力分项工程施工按照阶段划分可分为三个阶段：铺放阶段、张拉阶段、灌浆封锚阶段。

（一）铺放阶段：预应力筋的铺放可分为四个步骤，确定预应力筋矢高位置、波纹管的铺放、钢绞线穿筋、关键节点安装。

1、预应力梁的模板支撑系统和普通钢筋骨架绑扎完成后，可进行波纹管的铺放施工。根据深化设计图纸所示，每隔1-2米设置定位筋，定位筋采用直径为12的螺纹钢筋，长度为650mm，并与箍筋绑扎牢固，以备在铺设预埋管时使用。

2、波纹管进场长度为6m一根，波纹管内径90mm，内径95mm波纹管作为接头管，用角磨机切割成30cm一根，下料时，管与管之间的接头长度为30cm，两端分别全部拧入接头内，用胶带将接口密封好，波纹管用2－3人沿梁的两侧排开，从一端开始传入波纹管，逐根拼接，穿入预应力梁骨架内，根据定位筋位置，走出抛物线的形状，每个定位筋用铁丝与波纹管绑扎牢固。

3、预应力筋安装从一端开始，穿完即可。完成后检查波纹管是否被捅破或与其他钢绞线缠绕在一起，如发生上述情况，则抽出钢绞线重新穿束。

4、这里指的关键节点就是张拉端和排气管的安装，张拉端采用内凹，用聚苯材料填充在孔道端部，然后密封；排气管主要作用是排气和泌水，采用Φ20的PVC管引出梁顶300mm固定。

5、检查波纹管矢高位置是否符合要求，本工程矢高偏差范围为±15mm，孔道和关键节点是否密封，防止漏浆进入，浇筑混凝土时严禁振捣棒触及波纹管。

（二）张拉阶段分为四个步骤，千斤顶读数和计算伸长值、安装锚具、张拉、切筋。

张拉用千斤顶必须在标定期限内，一般要求为6个月内，本工程由于张拉空间的限制，无法群锚张拉，所以采用的25T小型千斤顶张拉。标定证书计算公式页如下图：

根据设计要求，本工程的单根筋张拉力为：F1=0.7×fptk×Ap×1×1.03=70%×1860×140×1×1.03=187.75KN，带入上表内的计算式，可得下表：

?

伸长值的计算依据以下公式：

式中：△Lp——预应力筋理论伸长值；

Pm——预应力筋张拉力；

Es——预应力筋的弹性模量，按钢绞线试验报告单取值。

Lp——预应力筋在混凝土构件波纹管孔道内长度；

Ap——预应力筋截面面积140mm2

K——孔道（每m）局部偏差对摩擦影响的系数，通常取0.25；

μ——预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数，通常取0.0015；

e——自然对数，取2.71828；

θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角；=8h/l

根据上述公式，结合本工程的实际情况为2个连续跨，可分段计算伸长值，如下表：

?

1、张拉端安装锚具

穴模清理干净后，检查张拉端的混凝土浇筑情况，是否存在不密实或孔洞，经过检查没有发现异常，符合张拉条件。张拉前总承包单位提供了预应力混凝土梁的强度报告单，混凝土达到了设计要求的100%的强度。

条件具备后施工人员逐个张拉端进行锚具的安装，锚具的安装必须到位，同时钢绞线相互不得绞缠错位，要求平顺，防止张拉时因为钢绞线的绞劲导致断裂。

2、张拉预应力筋

预应力筋张拉的顺序，应遵循对称张拉的原则，先张拉2轴线，依次按顺序张拉至11轴线，最后到另一端补张拉。张拉时每束预应力筋的每根筋进行循环张拉，分别对应控制到有表读数的10%、60%、103%停止张拉，换到下一根张拉，直到张拉完成为止。

（1）装千斤顶张拉之前，对张拉端的钢绞线用25T千斤顶进行预紧，消除孔道内松弛，油表上压即止，4Mpa左右；

（2）预紧完成后安装25T千斤顶，安装好后张拉到控制应力的60%即有表读数24Mpa，为第一次循环；张拉到控制应力的103%时即39.7Mpa，钢尺测量千斤顶缸长伸长L1，为第二次循环；在另一侧采用25T千斤顶补张拉，记录千斤顶伸长缸长L3;

（3）计算伸长值钢绞线总伸长ΔL=L1+L2+L3；

（4）校核预应力筋伸长值；

（5）顶紧锚具，退出千斤顶；

取其中一道梁的张拉记录如下表：

?

油压表度数达到计算值后，由现场张拉实时记录的数据看，伸长值均在允许范围内，预应力筋的张拉满足了设计要求。

预应力筋张拉完成后，采用无齿锯进行机械切割，切除多余的钢绞线，夹片外钢绞线长度不少于30mm。

注意事项：

①张拉时，千斤顶两侧严禁站人、闲杂人员不得围观、预应力施工人员应在千斤顶两侧操作、不得在端部穿越，防止断筋时伤人；

②张拉地点上、下垂直方向，严禁其他工种同时施工；

③高空作业时防止高空坠落，必要时搭设安全网；

④反复张拉容易造成断筋，不得进行反复张拉。

（三）灌浆封锚阶段

预应力筋张拉完成后切除多余钢绞线，用水泥对锚具和夹片进行封堵，密封孔道，24小时后方可灌浆。根据设计要求灌浆水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比控制0.4-0.42之间。

制浆采用灌浆桶内制作，采用搅拌器制作完成后采用流淌法测定水泥浆流动性，流动性控制在130mm-180mm。

灌浆采用压力灌浆，对预应力梁内孔道逐束灌浆，灌浆机打开后灌浆管端头与球阀端头对接，开始灌浆，当孔道另一端排出的浓浆与灌浆桶内浆体颜色一致时，封闭排气孔，灌浆机继续加压，灌浆机压力表读数达到0.7MPa，稳压2分钟，然后关闭球型阀。从排气孔排出的浓浆的浆体中接2组70.7*70.7*70.7的净浆试块，标养28天后，强度不低于30Mpa。

四、结束语

大跨度预应力大梁近年来在越来越多的工程中得到应用，降低了钢筋及混凝土的用量，提高了工程的实际使用面积和空间，改善了建筑物的使用功能，但进行施工前，必须要有正确的计算、严格的质量控制、合理的施工方法、可靠的安全措施方可保证施工的顺利进行。