机场大跨度梁预应力施工技术_李红现.pdf

年第 期 第 卷施工技术作者简介：李红现，年生，硕士研究生，助理工程师，研究方向为轻钢轻质混凝土组合结构体系，大型机场工程建设施工技术与项目管理应用等。：机场大跨度梁预应力施工技术李红现 李占良 于新平 周金良 薛文杰 朱江涛（中国建筑第八工程局有限公司西北公司，陕西 西安）摘 要：预应力技术作为一种新型建造施工技术，其核心是预应力筋在施工中的应用。以西安咸阳国际机场三期扩建工程 航站楼工程为例，介绍了预应力后张法的施工技术，从预应力设计概况、施工方法及工艺要求、施工要点及注意事项、以及与其他工序之间的穿插配合等方面分别进行了阐述，并总结了相关的施工经验。关键词：机场；预应力；张拉；缓粘结中图分类号：.文献标志码：引 言预应力技术作为一种新型建造施工技术，目前已在一大批重点工程中被推广应用，对于预应力技术而言，其核心是预应力筋（预应力钢绞线）在工程施工中的应用，目前预应力技术的施工方法主要分为先张法与后张法两种，西安咸阳国际机场三期扩建工程 航站楼工程采用后张法进行施工。其中预应力筋的种类分为无粘结预应力筋、缓粘结预应力筋、有粘结预应力筋，西安机场扩建工程项目采用的是缓粘结预应力筋，缓粘结预应力筋相比于无粘结预应力筋及有粘结预应力筋而言，其可以减少预应力筋自身应力损失，延长预应力使用寿命，在结构正常工作使用期间可全部或者部分抵消因外部荷载导致的张拉应力破坏，对结构起到一种保护作用，常用于对混凝土结构要求比较复杂的施工当中。工程概况西安咸阳国际机场三期扩建工程 航站楼为交通性质建筑，航站楼建筑高度.，主楼地上 层，地下 层，工程地址位于陕西省咸阳市渭城区底张 镇 西 安 咸 阳 国 际 机 场 内，总 占 地 面 积 （基 底 占 地 面 积），总 建 筑 面 积 约 ，采用集中式主楼六指廊构型，布置 个近机位。航站楼工程拟建场地属自重湿陷性黄土场地，拟建建筑物地基湿陷等级为（中等）级，地面高程介于.。勘察期间勘探深度 范围内未揭露地下水，根据周边地质资料，本场地地下水埋深约 ，属潜水类型，地下水的补给主要为雨水下渗、灌溉渠道和田间下渗及地下径流，地下水的排泄主要为地下径流，故可不考虑地下水对本工程的影响。西安咸阳国际机场三期扩建工程 航站楼工程效果图见图 所示。图 航站楼工程效果图 预应力设计概况 航站楼大跨度混凝土梁中采用预应力技术控制挠度和裂缝，并提供部分承载力；东航站楼中央 区 层楼板结构超长，采用预应力技术控制楼板温度应力，减少由于环境温度与混凝土收缩引起 年第 期 第 卷施工技术的温度裂缝，各部楼层预应力相关信息如表 所示。预应力筋：板内预应力筋采用 标准型高强度低松弛缓粘结预应力钢绞线，直径.、抗拉强度标准值 ，重量为.；梁内预应力筋采用 标准型缓粘结预应力钢绞线，直径.、抗拉强度标准值 ，重量为.。航站楼工程张拉锚固体系采用夹片式锚固体系，包括锚垫板、螺旋筋、锚环、夹片。固定端采用挤压式锚具，张拉端锚具回缩值 。预应力梁混凝土强度为。表 预应力施工区域分布区域层号标高 结构位置预应力形式规格尺寸 强度级别 东航站楼中央 区 层.框架梁缓粘结.东航站楼中央 区 层.板缓粘结.东航站楼中央 区 层.框架梁缓粘结.东航站楼中央 区 层.框架梁缓粘结.其中.标高层预应力分布于梁板内，梁内预应力筋为.缓粘结预应力筋；板内预应力筋为.缓粘结预应力筋，板内预应力筋布置方式为 ，方向为双向布置。.标高层预应力分布于，两个方向的框架梁内。.标高层预应力分布于、两个方向的框架梁内。航站楼中央 区大跨度预应力梁多为连续布置，且多为双方向连续性交叉作业，预应力布置根数多，分布范围广。预应力筋布置多为两跨连续，预应力筋长度接近 。部分节点采用型钢柱与预应力梁组合结构，节点穿插需考虑避让型钢结构或开孔。预应力梁支座处上钢筋排布间距小，缓粘结预应力筋无法正常撅起。中央 区 层板中采用.缓粘结预应力钢绞线，预应力筋在板中呈自然曲线布置，控制板温度裂缝，并提供部分承载力。预应力施工方法及工艺要求.材料要求预应力钢绞线每 为一个检验批，每批抽取一组试件，检验产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。缓粘结预应力筋使用前应进行全数外观检查，预应力筋展开后应平顺，不得出现死弯，应符合 范围内弧高不超过 的要求。外包护套横肋应均匀，缓粘结预应力钢绞线的端头部位应进行封堵，以防止缓凝粘合剂外流。当出现缓粘结预应力钢绞线局部破损时应使用聚乙烯带或热熔胶棒修补，范围内破损连续长度超过 必须进行更换。缓粘结预应力筋进场后，现场对缓粘结预应力筋中缓凝粘合剂取样，送至具有试验能力的实验室做拉伸剪切强度检验。缓粘结预应力筋肋高为主控项目，.规格缓粘结预应力筋肋高应不低于.。缓粘结预应力钢绞线材料进场后，应留取缓粘结预应力钢绞线同条件固化试样，每件试样长度不少于 ，每批不少于 件，观察缓粘结剂的固化情况。锚具按有关规定进场验收，每 套锚具作为一批进行检查和验收。.预应力筋下料长度计算缓粘结预应力筋下料长度，应综合考虑其曲线增加长度、锚固端保护层厚度、张拉设备操作预留等因素，根据不同的张拉方法和锚固形式预留张拉长度。预应力筋下料长度：（）式中，为缓粘结预应力筋的投影长度；为缓粘结预应力筋的曲线增加长度，板中每跨取一倍的板厚，梁中每跨取一倍的梁高；为张拉长度，超过 取.，不超过 取.。.预应力筋下料方法及堆放原则 航站楼工程所使用的缓粘结预应力筋，梁中的规格为.。缓粘结预应力筋下料宜使用切割机，禁用电弧切割。对固定端进行挤压处理时应对应两种不同型号的挤压机。当环境温度较高时，需对缓粘结预应力筋非挤压端进行缠绕封堵，以免胶粘剂泄露。缓粘结预应力筋的堆放需遵循以下原则：按规格、品种成盘或顺直地分开堆放在通风干燥处，露天堆放时，应采取可通风式覆盖措施，严禁太阳李红现，等：机场大跨度梁预应力施工技术直接暴晒；应分为原材料存料区和成品堆放区，两个区域与下料区关系如图 所示。缓粘结预应力筋堆放区应注意成品保护，禁止踩踏，严禁坚硬吊具与预应力筋产生直接接触。图 预应力筋加工区布置.预应力筋安装预应力结构施工是整个工程结构施工的一部分，整个预应力结构施工过程随主体施工情况安排进行。缓粘结预应力梁、板的施工顺序如下：支好板底模并绑扎普通钢筋之后，按设计图上预应力筋位置进行安装，穿设缓粘结预应力钢绞线。穿设缓粘结预应力筋时应平行顺直，要求其水平偏摆不得大于 ，竖向偏差不大于 ，以减少张拉时的摩擦损失，保证张拉后有效应力达到设计要求；梁中缓粘结预应力筋布置需注意支座与跨中三点矢高及反弯点位置（及悬挑梁三点矢高及反弯点位置）。梁中预应力筋布置及悬挑梁中布筋如图 所示。（）梁中预应力筋布置（）悬挑梁中布筋图 梁中预应力筋布置及悬挑梁中布筋（单位：）双向预应力交叉梁，以铺设较低矢高缓粘结预应力筋为先，矢高较高者次之。缓粘结预应力筋交叉存在矢高冲突时，应注意实际矢高与设计矢高偏差不大于 ，必要时预应力筋分层布置，分层布置时保证缓粘结预应力筋等效矢高为设计矢高。缓粘结预应力筋张拉端与固定端节点如图 所示，张拉端采用梁 板顶撅起张拉方式，做法如图（）所示，张拉端与固定端节点现场实际施工见图。张拉端组件安装与固定包括：穴模或泡沫、螺旋筋、承压板安装与固定，固定好缓粘结预应力筋的位置及高度之后，用电焊将螺旋筋、承压板固定于普通钢筋上。.预应力筋张拉计算预应力张拉设备需到有资质的实验室进行标定，标定后方可进行张拉。标定有效期为半年。张拉前需对张拉槽进行清理，剔槽，安装张拉端锚具，张拉前应计算预应力筋的计算伸长值。.张拉控制力预应力筋的张拉控制，以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据。本工程梁预应力张拉控制力取为.倍钢绞线强度标准值，即 .，.缓粘结预应力钢绞线张拉控制力为：.。年第 期 第 卷施工技术（）预应力筋张拉端与固定端组件（）张拉端交错布筋（）梁 板顶撅起张拉图 张拉端与固定端节点及张拉方式图 张拉端固定节点现场.理论伸长值预应力钢绞线张拉理论伸长值计算见式（）：（）其中：（）式中：为预应力筋的长度，；为预应力筋的平均张 拉 力，；为 预 应 力 筋 的 截 面 面 积（），；为预应力筋的弹性模量 ，；为预应力筋张拉端的张拉控制应力，；为从张拉端至计算截面的曲线长度，可近似取该曲线在纵轴上的投影长度；为从张拉端至计算截面曲线部分切线的夹角之和；为护套壁每米局部偏差对摩擦的影响系数 .；为预应力筋与护套壁之间的摩擦系数 .。.伸长值的实测和校核实际伸长值：（）式中：为张拉之后的实测外露长度值；为张拉之前的实测外露长度值；为锚具回缩及预应力筋内缩值。在同条件养护混凝土试块强度报告达到设计要求以后，开始预应力筋的张拉。本工程要求梁混凝土强度达到 设计强度后才能张拉，板混凝土强度达到 设计强度后才能张拉。.张拉工艺钢绞线、锚具等试验报告已完成；等张拉预应力筋理论张拉伸长值已计算完毕；相关度量实际伸长值的工具已准备好；混凝土强度达到设计强度。为确保张拉效果，需要采取以下措施满足设计方案要求：为减小张拉时的摩擦阻力，可以考虑多次张拉的方法来减小预应力孔道对钢绞线产生的阻力；用千斤顶张拉卸载反复 次，待胶黏剂达到一定程度的软化，再装上夹片，直到张拉到位。也可采用一次张拉到位持荷一定时间；若环境温度过低，导致缓凝胶粘剂稠度过高，张拉损失过大，应采用专业电加热设备对钢绞线进行通电加热升温，以降低由粘滞力产生的预应力损失。通电电压不得高于人体安全电压 。当环境温度低于 时，需对缓粘结预应力筋超张拉 。预应力施工要点及注意事项.预应力筋安装要点固定端挤压时挤压锚上必须刷挤压油防止挤压模损坏，并逐根检查确认其端部组装配件可靠无误后，方可在工程中使用。对护套轻微破损处，采用外包防水聚乙烯胶带进行修补，每圈胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的，缠绕层数不应少于 层，缠绕长度应超过破损长度 ，严重破损的应予以报废（每米破损点不大于 处）；张拉端的承压板采用可靠的措施固定在端部模板上，且保持张拉作用线与承压板面相垂直。预应力筋应按设计图纸的规定进行铺放，铺放时符合下列要求：预应力筋可采用与普通钢筋相同的绑扎方法，铺放前应通过计算确定预应力筋的位置，其竖向高度宜采用支撑钢筋控制，预应力筋的位置宜保持顺直；敷设的各种管线不应将预应力筋的竖向位置抬高或压低。夹片锚具张拉端和挤压锚具固定端李红现，等：机场大跨度梁预应力施工技术的安装，应符合下列规定：挤压采用、规格挤压锚具，张拉采用、规格单孔夹片锚具。预应力筋的外露长度应根据张拉机具所需的长度确定，预应力曲线筋或折线筋末端的切线应与承压板相垂直；单根预应力筋要求的最小弯曲半径钢绞线不宜小于.。在安装带有穴模或其他预先埋入混凝土中的张拉端锚具时，各部件之间应贴紧。固定端锚具系统安装时将组装好的固定端锚具按设计要求的位置绑扎牢固，内埋式固定端垫板不宜重叠，锚具与垫板应贴紧。张拉端和固定端均应按设计要求配置螺旋筋，螺旋筋紧靠承压板或锚垫板，并保证与预应力筋对中和固定可靠。.预应力筋张拉要点由于洞口、管线过密，边墙张拉端不便设置，局部预应力筋间距及张拉位置可作合理的调整；外伸张拉端的端模应尽量使用木模，并在预应力筋位置开槽或打眼，如果采用钢模板，应在钢模板加工时预留出预应力张拉端出筋孔；预应力筋在不影响结构设计使用功能的情况下，可就近固定于普通钢筋上；墙体采用钢模板支撑时，钢模板固定及连接加固部位不应影响预应力筋张拉端预留孔，以防止预应力筋张拉端无法伸出模板外侧；缓粘结预应力筋张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱，当发生断裂或滑脱时，其数量不应超过结构同一截面缓粘结预应力筋总根数的 ，且每束缓粘结预应力钢绞线中不得超过 根钢丝断裂；对于多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算。.注意事项.缓粘结预应力梁施工注意事项首层预留通道两侧加腋，三角形加腋可以浇筑，方形加腋后期进行浇筑。梁面预应力筋张拉端位置需根据现场实际情况，由土建劳务增加 型筋。预应力梁模板支设时，应留两侧梁模，待预应力穿束完成后再进行合模。电焊焊接时应注意成品保护，防止将钢绞线损伤。缓粘结预应力梁常见施工节点如图 所示。.缓