现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)

大跨度预应力混凝土梁利用高强度钢绞线和高强混凝土共同作用,减小了梁的截面尺寸,减轻自重,增大了梁的承载能力,同时克服了普通钢筋混凝土梁的裂缝问题。大跨度、高支模、超重预应力梁的排架搭设、梁侧模板安装、混凝土浇筑等都是较大的施工技术难点。预应力梁施工过程中各专业的穿插施工及相互配合尤为重要。

一、工程概况

南京医科大学附属口腔医院综合楼项目位于南京市鼓楼区上海路1号,建筑面积43 781 ㎡,地下3层,地上9层、16层,其中15,16层中间位置为大会议室,16层顶部设计了8条后张法有粘结预应力大梁,预应力梁的最大截面尺寸为600 mm×1400 mm,跨度为32 m,层高7.65 m,预应力筋采用采用s15.2高强度低松弛钢绞线,fptk=1 860 MPa,预应力筋张拉控制应力σcon=0.75,fptk=1 395 MPa,预应力张拉端采用群锚锚具。

二、施工工艺

本工程采用后张有粘结预应力施工工艺,考虑到梁的跨度比较大,因此张拉采用两端张拉的形式。预应力大梁与其他屋面梁板同时浇筑,不留施工缝,一次浇筑成型。

工艺流程:材料进场及送检→排架搭设及验收→梁底模板安装→柱顶铰结点施工→梁钢筋绑扎→钢绞线下料→安装支架→穿波纹管及钢绞线→安装梁侧模板→安装锚垫板、螺旋筋,预埋灌浆泌水孔→隐蔽工程验收→分层浇筑混凝土→张拉钢绞线→孔道灌浆→养护→模板拆除。

1.材料进场及送检

波纹管、钢绞线、锚具、夹片等材料进场必须经过建设方、监理的验收,同时,进场材料送指定的检测中心进行检测,检测合格后方可用于现场施工。

2.排架搭设及验收

屋顶预应力大梁跨度超过18 m,集中线荷载超过20 kN/㎡,属于超过一定规模的危险性较大分部分项工程,专项方案必须经过专家论证,合格后方可施工。排架搭设严格按照方案进行搭设(图1)。

现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)(1)

立杆纵横向间距均为750 mm,步距1500 mm,扫地杆离地200 mm,梁高超过1 m的大梁设置2道梁底支撑。考虑柱网轴线间距为8600 mm,搭设高度为7.65 m,纵向剪刀撑在轴线位置及跨中位置布设,水平剪刀撑在排架中间及顶部位置布设。排架搭设完成后邀请论证专家到现场会同建设方、监理共同进行验收。

3.梁底模板安装

由于预应力梁的高度比较高,施工时先进行支设梁底模板,待梁钢筋绑扎及预应力波纹管施工完成后再封侧模板。木工班组、钢筋班组、预应力施工班组之间要互相配合、穿插施工。

4.柱顶铰结点施工

屋面最大的二道600 mm×1 400 mm预应力大梁采用一端固定一端铰支的连接方式,柱顶铰结点(图2)在柱顶和梁底各设置一块1 cm厚的预埋钢板(图3),预应力张拉后进行焊接。

现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)(2)

现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)(3)

5.梁钢筋绑扎、钢绞线下料、支架安装

梁钢筋绑扎和钢绞线下料同时进行,梁钢筋绑扎考虑后续曲线型波纹管的安设,梁内拉钩暂时先不绑扎,待波纹管穿好后再进行梁内拉钩绑扎。

钢绞线下料根据图纸长度用砂轮机进行切割,切割完成后成卷绑扎,用塔式起重机吊至施工作业面。根据预应力筋束形矢高图安装支架,支架用C10的钢筋和两侧的箍筋焊接牢固。

6.穿波纹管及钢绞线

支架焊接完成后穿波纹管,每根梁内穿二根波纹管,波纹管的接头处采用胶带封裹密实(图4),波纹管和支架交接处用扎丝绑扎牢固。波纹管穿好后,把梁内拉钩全部绑扎完成,然后进行梁侧模板封闭。波纹管穿好后钢绞线逐束从一头穿至另一头,钢绞线头上用胶带封裹密实,防止穿的过程中破坏波纹管。

现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)(4)

7.安装锚垫板、螺旋筋,预埋灌浆泌水孔

由于预应力梁的跨度比较大,后张法采用两端张拉的方式。梁的两端部预埋锚垫板及螺旋筋(图5),与梁或柱钢筋焊接固定,以防止在浇捣混凝土时发生偏位现象。锚垫板安装完成后,应对垫板外工作长度内的外露钢绞线进行保护,同时应对预应力孔道和垫板上的灌浆孔进行临时封闭。一根波纹管在两端和中间位置共设置3个灌浆泌水孔,在泌水孔处的波纹管上覆盖一层海绵垫片和带嘴的塑料弧形压板,并用扎丝与波纹管绑扎,再用直径25 mm增强PE管插在嘴上,并将其引出梁顶面,高于顶面约500 mm,并加以固定(图6)。

现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)(5)

8.混凝土浇筑

混凝土浇筑时应分层对称浇筑,防止局部荷载过大,同时在浇筑的混凝土的时候,振动棒不得直接对着波纹管和端部预埋锚垫板进行振捣。

9.张拉钢绞线

预应力梁的强度等级达到100%时方可进行张拉,不超张拉,张拉均采用两端张拉(图7)。

现浇预应力梁施工全过程(关于预应力梁的施工方法)(6)

张拉前不得拆除梁底支撑。张拉程序:0→初始应力(20%张拉控制应力、读数量测伸长值)→100%控制应力(读数量测伸长值、持荷)→持荷锚固→回油卸荷。梁预应力筋张拉控制应力σcon=0.75×fptk×1.00=1 395 MPa,单根预应力筋张拉力Np=σcon×Ap=195.3kN。张拉时先固定一端,在另外一端进行张拉,一端张拉完成后到另一端进行补张拉。

10.孔道灌浆

预应力张拉完成后应尽快进行灌浆。孔道灌浆前,应对有粘结张拉端锚具间隙进行封锚处理。灌浆采用纯水泥浆,水泥浆采用42.5级的普通硅酸盐水泥拌制,水灰比不超过0.42。

压浆时由一端预留的灌浆孔灌入,由另一侧预埋的泌水孔进行泌水和排气。灌浆完成后2 h内,应对所有泌水孔进行压力或重力补浆,补浆分多次进行,直至泌水孔浆体饱满。灌浆孔内水泥浆凝固后,应将泌水管或灌浆管从结构面处切断。如发现管内有空隙,需仔细补充浆体,直至饱满为止。

同一孔道灌浆作业应一次连续完成,不得中断。压浆时每一班(指连续作业)做70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体试件,标准养护28 d,其抗压强度不小于30 MPa。

三、技术要点

(1)梁底支撑严格按照经过专家论证的技术方案执行,确保架体的安全。

(2)钢筋、木工、预应力班组之间穿插作业,相互配合,确保各工序顺利进行。

(3)梁柱铰结点施工先浇筑柱混凝土,然后在柱顶和梁底放好预埋铁件,待张拉完成后焊接牢固。

(4)张拉采用两端张拉,一端张拉完成后,另外一端进行补张拉。张拉控制应力为1395 MPa,单根张拉力为195.3 kN。

(5)孔道灌浆应多次进行压力补浆,直至泌水孔浆体饱满,灌浆应连续完成,不得中断。

四、小结

大跨度预应力梁在各领域主体结构中应用的越来越普遍,在主体结构整个施工过程中,预应力施工占有非常重要的地位。

通过合理组织,采用相关技术措施,解决了预应力施工过程中的重点、难点,顺利完成预应力的施工任务,为类似工程提供了借鉴。

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