年度好文推荐长沙冰雪世界工程混凝土平台巨型梁网预应力筋施工技术

摘要

长沙冰雪世界工程依托百米深矿坑建造,主体平台由380多根大截面工字形及箱形预应力梁组成,形成1个巨型梁网,其预应力筋布置纵横交错。详细介绍预应力施工技术,包括预应力筋下料及曲线放线、固定端锚具制作、预应力筋就位固定及排气泌水孔预留、螺旋筋放置、锚垫板安装与固定、混凝土浇筑及养护、锚垫板清理及锚具安装、预应力筋张拉、预应力孔道灌浆、端部预应力筋切除及混凝土封闭、支撑模板拆除等。进行预应力分区张拉验算,确保张拉过程及成型后的受力模式满足规范及设计要求。

长沙冰雪世界工程依托百米深矿坑建造，主体混凝土平台位于矿坑中部，东西长约220m，南北长约175m，面积约3万m2。由双向主次梁网组成，梁截面形式主要为箱形和工字形，其中主梁基本跨度48m，截面主要为□5 500×2 500×700×700，次梁基本跨度为24m，截面主要为H4 000×800×500×1 000。由于混凝土梁跨度大、荷载重，采用有粘结预应力结构。预应力混凝土梁网布置如图1所示。

图1 预应力混凝土梁网布置

本工程梁采用有粘结预应力技术，张拉端应用LQM15-6～LQM15-19型夹片式锚具，有粘结预应力筋固定端采用压花锚，各类锚具均需达到Ⅰ类锚具要求;采用直径15.2mm低松弛钢绞线，抗拉强度标准值fptk=1 860N/mm2，张拉控制应力取钢绞线抗拉强度标准值的75%，即1 395MPa。预应力梁混凝土设计强度等级为C50，当混凝土强度达到张拉强度且龄期≥10d时方可进行预应力张拉。

根据整体施工安排，将施工平台划分9个施工区域，按分区顺序进行预应力施工。梁预应力筋主要有曲线筋和底部直线筋;单根预应力束采用直径为120mm波纹套管。为减少张拉端张拉过程中的局部破坏，根据计算对张拉端进行加腋以加强，如图2所示。

图2 预应力筋张拉端加腋节点

3.1 控制要点

1)该工程钢管柱设计在大跨度梁柱节点处，该部位普通钢筋较密集，应保证预应力筋波纹管穿过梁钢管柱节点，且不与普通钢筋发生冲突。

2)预应力节点形式复杂，需与钢结构立柱施工紧密配合，保证每个节点预应力束及张拉端锚具排放满足设计及施工要求。

3)由于结构超长，跨度较大，主、次梁截面较大，预应力筋数量较多，大部分工字形梁及箱形梁在结构内部均设有张拉端，多数需在梁外侧加腋和楼板预留后浇孔进行张拉。

4)由于梁截面较高，无法一次浇筑成型，混凝土梁浇筑采用叠合法，应考虑混凝土叠合分层施工对预应力筋铺设、张拉等施工的影响。

5)整体平台施工现场划分9个施工区域，张拉思路与设计单位设计假定的梁板整体浇筑到位再进行张拉的原理不同，应分区计算张拉的影响。

6)在结构平面布置图中，预应力筋在梁中的布设、节点区的交叉方式及张拉端的排列应在施工前进行仔细分析并放样。

3.2 操作要点

3.2.1 预应力筋下料及固定端锚具制作

本工程预应力筋单根长约60m，梁内预应力筋分为一端张拉和两端张拉，两端张拉的有粘结预应力筋采用穿束机穿筋。钢绞线下料长度等于钢绞线在构件内的长度、张拉预留长度及下料误差之和，下料后的成品钢绞线不能有死弯及磨伤。

3.2.2 预应力筋曲线放线

由于梁截面较大，施工人员需在梁内放线，放线人员在支好梁底模且普通钢筋骨架绑扎到一定程度后，根据预应力深化设计图纸曲线设置矢高，安装预应力筋定位支架，定位支架间距为1～1.5m，采用φ12以上钢筋制作。

曲线形状主要由反弯点、最低点及最高点等特征点进行控制，梁中预应力筋按详细放线图施工。由焊工与放线人员一起进行定位支架焊接，并按曲线布置图及时进行检查。定位钢筋间距未注明的均为1m，高度为预应力束中心至梁底面距离(见图3)。

图3 预应力筋曲线定位

3.2.3 预应力筋就位固定及排气泌水孔预留

预应力筋主要由固定支架控制，并保持顺直。就位固定后，应在孔道的每个峰顶设置排气孔，必要时兼作灌浆孔。

3.2.4 螺旋筋放置

在预应力筋固定端、张拉端按要求放置螺旋筋，承担预应力局部压力(见图4)。

图4 预应力筋端部螺旋筋大样

3.2.5 锚垫板安装与固定

从波纹管一端套入锚垫板，并将其焊接于梁普通钢筋上，保证牢固。张拉端锚具之间的最小距离必须满足要求。锚垫板安装完成后，用棉纱钢丝球塞入锚垫板灌浆孔等重要部位(见图5)，并利用胶带缠绕密封连接部位。

图5 锚垫板安装

3.2.6 混凝土浇筑及养护

混凝土浇捣过程中，应注意振动棒不要直接接触预应力波纹管。在张拉端及梁柱等重要节点部位采用小直径振动棒振捣密实，避免出现蜂窝造成张拉时混凝土崩裂。

3.2.7 锚垫板清理及锚具安装

为保证锚具顺利安装，浇筑完混凝土后需对锚垫板周围进行清理，锚垫板正面不能残留混凝土，随后安装锚具，张拉端如图6所示。

图6 张拉端大样

3.2.8 预应力筋张拉

3.2.8. 1 张拉前准备

1)预应力筋主要采用YCW250,YCW300,YCW400千斤顶及高压油泵进行张拉。预应力筋张拉设备应进行检查且在张拉前试运行，保证设备处于完好状态。

2)混凝土强度必须达到设计强度。

3)在张拉部位搭设操作平台，能够承受3～4人及千斤顶自重，张拉前应对操作平台进行验收检查，以便张拉人员安全、顺利操作。

3.2.8. 2 张拉作业

1)预应力筋采用群锚千斤顶整束同时张拉，张拉顺序应按从结构一侧至另一侧的顺序进行。每个区的次梁先张拉，主梁待搭在其上面的次梁全部施工完成后再张拉;对于有多束预应力筋的张拉端，每束预应力筋采用分级循环张拉方式。为减少张拉过程中产生偏心受力，张拉次序一般应先张拉腹板曲线预应力筋再张拉梁顶或梁底直线预应力筋。本工程箱形梁及工字形梁张拉次序如图7所示。

图7 预应力筋张拉顺序

2)安装工作锚、变角块时，应注意变角块之间的槽口搭接，保证密实。当变角为10%～25%时，在原设计张拉控制应力的基础上超张拉2%～3%;变角为25%～40%时，在原设计张拉控制应力的基础上超张拉4%。

3)本工程张拉作业以张拉控制力为主，并以张拉伸长值进行校核。实测伸长值与理论计算伸长值的偏差控制在±6%，如超出时应立即停止张拉。

3.2.8. 3 变角张拉技术

本工程预应力梁两侧张拉采用变角张拉技术(见图8)。解决张拉空间受限制的张拉锚固问题，满足5?～40?变角要求。变角张拉技术主要在顶压器和千斤顶之间设置1个变角器，通过压缩张拉孔槽的宽度和长度减少张拉空间，解决预应力筋张拉空间狭小等问题。

图8 变角张拉

3.2.9 预应力孔道灌浆

预应力筋张拉完成后应停歇12h(≤48h，以免预应力筋锈蚀或松弛)，查看钢绞线锚固无异样后，进行孔道灌浆。灌浆顺序宜先浇灌下层孔道，后浇灌上层孔道。每个孔道灌浆应一次完成，缓慢均匀进行，并保证灌浆压力。灌浆质量关乎结构耐久性，必须严格控制每个环节。

3.2.1 0 端部预应力筋切除及混凝土封闭

预应力筋张拉完成后，切断端部多余预应力筋，并留>30mm保护长度，并采用相同强度等级的细石混凝土对张拉槽进行封闭。

3.2.1 1 支撑模板拆除

待预应力筋张拉结束3d后且混凝土强度达到100%及灌浆强度达到15MPa后，方可拆除预应力梁下支撑，拆模时间与灌浆时间应错开，还应控制每层楼盖施工荷载≤2kN/m2。

为满足项目分区施工总体原则，预应力梁张拉总体思路为:在各区楼板浇筑前张拉尽量多的预应力筋，张拉完毕后浇筑楼板混凝土再张拉未完成的预应力筋。由于此张拉思路与设计院设计时假定的梁板浇筑到位再进行张拉的原则不同，因此进行楼板施工前预应力筋全部张拉完成的施工阶段验算，确保施工阶段结构安全，验算原则如下。

1)预应力张拉时楼板未施工，未施加楼面恒荷载和活荷载，仅有结构自重和张拉完成后的预应力作用。

2)建立验算模型，在模型中模拟施工阶段已浇筑的混凝土和已完成张拉时的等效荷载。

3)模型对应1组次梁或1跨框架梁的张拉验算，同时模拟的张拉顺序即为实际施工时的张拉顺序。

4)预应力等效荷载的确定采用等效荷载法，预应力筋平均有效应力取1 200MPa。对于配筋相似的梁采取预应力等效荷载取大值的人工归并原则。

5)施工阶段梁应力验算通过模型计算，得出施工阶段预应力梁弯矩，并以此为依据进行截面边缘混凝土法向应力验算，验算需符合

6)复核施工阶段预应力梁反拱挠度通过模型计算，检查挠度计算结果。反拱挠度不大于梁净跨的1/300。

7)复核施工阶段预应力梁普通钢筋配筋通过模型计算，得出施工阶段的梁普通钢筋计算结果，并与施工图进行对比，如施工图中的预应力梁跨中上部或支座下部配筋小于计算结果，给出需要增加的钢筋。

长沙冰雪世界工程预应力混凝土平台由380多根大截面工字形及箱形梁组成，形成1个巨型梁网，其预应力筋布置纵横交错。根据整体施工部署，该平台分为9个区域流水施工，预应力需按分区区域进行分区张拉和验算，确保张拉过程及成型后的受力模式满足规范及设计要求。由于混凝土梁截面大，钢筋密集，各专业工程交叉繁多，且在深矿坑中部位置施工作业，空间受限，导致预应力实施难度大。项目通过应用新技术及合理的施工方案、施工顺序，并联合专业单位、设计院多次验算与论证，顺利完成预应力筋张拉实施工作。

（参考文献略）