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工程案例|江苏省如皋第一中等专业学校预应力工程总结报告

1. 工程概况

      如皋第一中等专业学校位于江苏省如皋市长江镇,由如皋市规划设计院有限公司设计,江苏开来预应力工程有限公司对预应力部分进行深化设计并施工。预应力分项位置在体育馆屋面大跨度梁,截面尺寸为500*1600,梁混凝土强度等级为C40,采用后张法有粘结预应力施工技术。体育馆屋面共有4根预应力单跨梁,其中28m跨梁布置2束每束815.2的钢绞线;24m跨梁布置2束每束715.2的钢绞线。梁的预应力钢绞线基本线型为C4线型,曲线布置示意图见图1

梁内采用Φs15.2高强度低松弛钢绞线,其抗拉强度标准值为1860N/mm2。预应力筋管道预埋金属波纹管。采用两端张拉方式,张拉端用夹片式锚具(见图2)凹进混凝土表面。




2 张拉端群锚体系的夹片锚具


      预应力筋张拉控制应力为0.70fptk=1302Mpa。混凝土强度达到100%后进行张拉。孔道压浆水灰比为0.4-0.4528天试块抗压强度不小于M30

2. 施工工艺原理

      有粘结预应力施工工艺就是在构件中预先铺放有粘结预应力筋,在构件混凝土强度达到设计要求后,承受外部荷载以前,预先采用张拉预应力筋的方法,使构件受拉区域先受到拉应力,来抵消部分或全部使用阶段压应力,限制裂缝出现,提高构件刚度。

3.. 有粘结预应力施工工艺流程

      支设梁底模--绑扎梁内非预应力筋--焊接支架钢筋--穿波纹管--穿预应力筋--埋设泌水管--隐蔽工程验收--浇筑混凝土--混凝土养护--预应力筋张拉、锚固--灌浆--切割封锚。

3.1  波纹管的铺设及预应力筋的穿设

1) 波纹管布置时先按图纸中设置的预应力筋的曲线坐标,在绑好的箍筋上定位,以波纹管的管底为准,定好曲线位置,焊接支架钢筋,间距按图纸设置。该阶段技术的关键是保证最高点,反弯点和最低点的位置正确。波纹管安装就位后必须用铁丝将波纹管与支架钢筋绑扎,防止浇筑时波纹管上浮。(见图3

 

3 支架钢筋焊接与波纹管固定

2)波纹管安装固定好后仔细复查波纹管的位置,线型是否符合设计要求,固定是否牢固,接头是否完好,波纹管有无破损,有破损要立即包裹好。然后安装张拉端喇叭口,将螺旋筋和喇叭口与普通钢筋焊接固定好。用海绵和泡沫将喇叭口封堵密实。

3)张拉端安装固定好后,将下好的预应力筋按梁好整理成束,以保证梁内预应力筋数量正确。穿束时采用人工单束穿入,并保证张拉端外露长度基本一致。张拉端外露长度为800mm

4)钢绞线穿入完成后检查数量与外露长度是否符合要求。然后插入泌水管,在梁两端最高点各插入一根泌水管。泌水管插入波纹管的孔洞要封裹密实,泌水管与钢筋绑扎牢固,防止浇筑时埋入混凝土内,露出混凝土长度不小于200mm。(见图4


4 泌水管布置及固定

5)将安装好的体系整体检查一遍。

3.2 混凝土浇筑及振捣

预应力安装完成后,有业主、监理隐蔽检查验收,验收合格后方可进行混凝土浇筑。浇筑时应认真振捣,保证混凝土密实,尤其是张拉端、固定端周围的混凝土严禁漏振,不得出现蜂窝或孔洞。浇筑时应避免直接振捣波纹管、张拉端喇叭口、钢筋支架等,防止波纹管损坏、预应力筋的位置改变。

3.3 预应力筋张拉

1) 在混凝土强度达到100%,并经检测中心出具混凝土强度试压书面报告,经监理确认情况下,开始进行张拉施工。本次工程使用250T级穿心式千斤顶,经过专业标定检测单位与抗震表配套使用。

2) 张拉时采用一端张拉,另一端补拉的方式。张拉程序为00.2σcon(初读数)→1.0σcon(最后读数)→持荷2分钟锚固。预应力张拉采用应力控制与伸长长度控制结合的双控法。当实际伸长值与理论伸长值偏差超过±6%时停止张拉,查明原因并采取措施后方可继续张拉。本次工程中钢绞线的伸长值都与理论值相符。(见图5

 

5 张拉施工

3) 理论伸长值的计算:

 

其中,

式中 ——预应力筋的平均张拉应力;

       Ep——预应力筋的弹性模量;

       L——预应力筋的实际长度;

       K——考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数;

       X——张拉端至计算截面的孔道长度;

       μ——预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数;

       θ——张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角。

4) 张拉时由监理旁站,张拉记录现场进行记录,并及时整理出来,交由监理确认。

3.4 灌浆

1) 制浆采用42.5级或42.5级以上级别的普通硅酸盐水泥,配合比水泥:水(重量比)=10.4。灌浆28天强度不得低于30MPa

2) 孔道在压浆前需用清水重力冲洗,以排除孔内粉渣等杂物,保证孔道畅通。

3) 冲洗后再管道畅通的情况下开始进行首次压浆,压浆完成后需进行二次压浆。

4)二次压浆时间间隔应为3h。(二次压浆必须看到有清水、或稀浆排出)。

5)24h后需进行人工补浆。以确保管道内浆液饱满、密实。(见图6

6 灌浆施工

6) 灌浆过程中制作一组670.7mm*70.7mm*70.7mm的试块。留待28天后进行试压。

3.5 封锚

1) 锚具封裹前应将周围混凝土冲洗干净、凿毛,封裹后与周边混凝土之间不得有裂纹

2) 封锚前将张拉端外露钢绞线用机械法(砂轮机)切割,切割处离夹片距离应不小于30mm。对锚具和外露绞线用C40细石砼封裹。

4. 质量控制

4.1 对钢绞线的检验及要求

1) 进场的预应力钢绞线采用设计指定品种,并具有产品质量保证书,符合国家现行标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224的规定。钢绞线外观逐盘检查,表面无油污、锈蚀、机械损伤。

2) 按规范进场后在监理见证下进行取样,送至具有检测资质的单位进行力学性能检验,并检验合格后使用。

3) 铺设检查,按照预应力深化图进行预应力筋下料长度和摆放位置的准确性进行检查。

4.2 对锚具夹具的质量检查

   锚具夹具的检验按照现行规范《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》GB/T14370执行。锚夹具进行外观检查,表面无锈蚀、机械损伤。合格后再监理见证下进行取样,送至具有检测资质的单位进行静载锚固性能试验,并检验合格后使用。

4.3 对张拉设备的检验

      张拉使用的千斤顶与压力表在具有相关资质的单位进行配套标定,并出具校验报告,经监理检查符合要求方可使用。

4.4 对施工操作的控制

      严格按照《建筑工程预应力施工规程》CECS 180进行施工。

5. 效益分析

5.1 经济效益

      采用预应力混凝土技术与普通混凝土技术相比,梁截面高度可大大减小,可节省混凝土和钢筋用量。同时减少了人工投入,节省工期。

5.2 质量效益  采用预应力技术的混凝土梁的抗裂性和刚度得到有效提高。

5.3 工期效益  预应力筋的铺设可与普通钢筋同时进行,预应力筋的铺设施工速度快,施工周期短,不影响普通钢筋铺设。在节省混凝土和钢筋用量的前提下,比采用钢筋混凝土技术能够节约更多的人力与工期。工期效益明显。

6. 结语

      预应力技术在大跨度结构中的应用取得良好的效果。既保证了施工进度和施工质量,又提高了施工效率,降低了工程成本,受到了总包方和监理方的赞扬与重视。目前第一中等专业学校的体育馆已通过主体结构验收。预应力混凝土梁没有出现任何裂缝,业主方对工程质量给予了充分肯定。


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