屋面高大跨梁预应力张拉施工技术

南京某大学图书馆工程为8层框架结构，长73.50 m，宽83.90 m，总建筑面积27265㎡， 局部层次错落，楼板为现浇混凝土板，板厚12Omm，首层层高5.10 m，2~6层层高4.50m，7、8 层层高3.90m，建筑总高度37.30m。屋面高大跨梁施工设计采用预应力后张法。

1   施工难点与特点

(1) 本工程预应力梁截面大，且主梁跨度大、自重大，施工中易发生跑模和梁底下挠;混凝土量大，易发生过大的收缩变形，同时对梁底模板支撑的强度、刚度及稳定性，提出了很高的要求。

(2)大截面预应力梁的自重大大超过下一层楼的设计承载力，故施工中必须保证三层楼板结构安全。

 (3)预应力梁混凝土属大体积混凝土，其硬化期间因水泥水化引起的温度应力易导致贯穿裂缝，因内外温差易引起表面温度裂缝，故混凝土浇捣后应采取保温养护措施，避免温度裂缝的产生。

(4)本工程为超长、大跨、大面积连续预应力梁板结构，预应力设计为部分预应力，部分梁为连续预应力扁梁，预应力的施工关系到整个工程施工的成功与否。

(5)为解决结构抗裂问题，设计采用“放”“抗”理念，在楼盖设置3条后浇带，造成预应力工艺设计复杂，工序穿插繁多，预应力混凝土结构施工顺序、张拉顺序影响整体结构的施工，在整体结构施工的关键线路上，必须统筹安排。

(6)为解决超长楼板混凝土收缩问题，预应力筋的二次设计、施工及张拉必须与平面分段流水相符合。

(7)本工程预应力采用“扁锚群拉”施工技术，采用这种技术有利于减少摩阻损失。

2   预应力张拉施工工艺

2.1   工艺流程

图1为有粘结预应力梁的施工工艺流程。

2.2   高效锚固体系的选择

本工程采用符合国家Ⅰ类锚具的夹片式群锚、挤压锚，预应力钢绞线采用1860 Nm㎡低松弛钢绞线。

2.3   张拉端、锚固端的设置

根据后浇带的设计情况，屋面平面被划分为2个区段。预应力筋在张拉穴口处的混凝土梁设计为600 mm 宽;分段的预应力梁，待混凝土强度达到设计强度的100%后，张拉预应力筋，拆除梁底模。

2.4   预应力筋、锚具等施工数据的设计

超长结构预应力筋采用交叉搭接法:框架梁预应力筋搭接在柱支座处，次梁预应力筋搭接在框架梁外侧，搭接长度满足设计要求;在进行预应力分段时，一定要考虑预应力筋的损失。

根据以往工程实践，预应力混凝土梁中预应力筋的线形为正反抛物线，根据抛物线方程计算出预应力筋的中心标高，标高间距定为1 000 mm，相应得出支架标高，作为施工控制预应力筋矢高的依据。预应力筋在梁或板内对称布置，预应力筋或波纹管距梁边不小于40mm。预应力筋张拉端处有不小于300 mm的平直段。

2.5   张拉灌浆要求

(1）混凝土张拉时应100%达到强度设计值时才能张拉。

(2)预应力筋采用群锚群拉，采用新的张拉工艺技术，扁锚预应力筋一起张拉。

(3）根据设计要求及预应力损失的大小，部分预应力筋可相应提高超张拉系数。

(4)梁内对称张拉预应力筋;张拉采用分级持荷超张拉，保证建立有效预应力，满足设计要求。

(5)预应力筋张拉完后，尽快组织灌浆。

3   工艺要求

3.1   楼层预应力施工要求

本工程为超长连续结构，设计考虑了留设后浇带等措施，施工中依此划分为2个施工段。考虑到后浇带所在跨的预应力筋从混凝土浇筑到张拉时间跨度较长，为了防止预应力筋生锈，预应力筋采用后穿工艺，浇筑混凝土时用波纹管内衬塑料管留设孔道，混凝土终凝后抽出塑料管并做好两端的封堵保护，张拉前穿人预应力筋张拉。

3.2   预应力的穿筋、布筋施工要求

为确保混凝土分区条件下预应力施工的顺利进行，使钢筋、模板、混凝土的工序不与预应力穿筋工序发生矛盾，使普通工序与预应力工序合理交叉，特制订如下工序原则:每区内先支设径向框架梁的支架模板，先绑扎径向框架梁，待径向框架梁预应力筋线形确定后，再绑扎横向框架梁及次梁;这样可避免梁交错处预应力筋被普通筋抬起或压下的矛盾，减少工序影响，加快施工进度。

3.3   承压板端部安装预留口的设置要求

待预应力筋穿设完毕，进行端部螺旋筋、承压板的安装，承压板必须按设计进行留设。预应力筋采用凹形穴口时，用泡沫塑料填充穴口，用钢筋焊接固定锚垫板，防止偏位。

3.4   预应力筋张拉施工要求

(1)预应力筋张拉前，应在混凝土同条件养护试件达强度设计值时，方可张拉，以试验报告单为依据，并收存作为张拉资料。

(2)预应力筋初应力设定为0.10o cn，预应力筋张拉应严格按照事先设计好的张拉顺序进行。预应力张拉前，现场操作人应持有二次工艺设计张拉顺序图，并带好事先已 计算完毕的各级控制应力下千斤顶压力表对应值(对应各操作的设备。下理论伸长值的张拉记录单。对端部不易安装千斤顶张拉的，采取变角张拉，张拉前，安装变角模块，使张拉变角不超过20°。张拉采取分级超张拉，锚固，千斤顶采用多次换行程以解决伸长值超过千斤顶行程的问题。

4   预应力施工注意事项

4.1   严把材质关

预应力施工质量须保证预应力筋材料、锚具质量关，选购符合国标要求的材料，材料必须具有出厂验收合格证明;做好材料、锚具质量的抽检和设备的校验工作;为保证梁、板预应力筋的铺设质量，建立工人自检、技术人员复检、项目负责人组织全面检查的质量验收制度。预应力筋张拉是预应力重要环节之一，张拉时一定要按设计和技术规程要求进行，落实张拉顺序、次序，做好张拉原始记录。

4.2   预应力筋穿束

预应力筋待梁骨架筋绑扎好后即可吊运到工作面，起吊时注意起吊每捆重量不宜大于0.5 t，起吊宜用软质绳子三点起吊，预应力筋穿束可根据设计要求分层布置，同时每层预应力筋数量根据设计要求将其分成几束，每束通长捆绑，同时要与支承点绑扎，绑扎用钢丝可用10~12号细钢丝，也可在各支承点预应力筋上方加焊一压筋，将预应力筋压在支吊筋间，以防浇筑混凝土时预应力筋走位浮动，预应力筋到两端均匀分开，预应力每束不宜打扭，以免影响预应力张拉效果。预应力筋安装完成后的曲线形状要与图纸大样相同，复查各矢高，其误差不能超过10%。

4.3   预应力梁张拉方案

预应力张拉要从中轴线开始，双向对称张拉，张拉前把理论伸长值计算好，取第一根为试张拉，试张拉要量千斤顶行程，所量的伸长值加上 10%推算伸长值与理论伸长值比较，两者如果在-5%~10%内，即可进行张拉，张拉时千斤顶后严禁站人，在梁端两侧观察混凝土有无裂缝出现，如有应停止张拉，查明原因后方可张拉。采用两端张拉时，可采用一端先预紧夹片，在另一端张拉，其后补足张拉力，两端张拉时两面端正面均不能站人，同时最好有对讲机联系锚固情况。

4.4   灌浆施工要求

有粘结预应力筋张拉完毕要及时灌浆，灌浆时间不宜超过48 h。灌浆用水泥采用强度为42.5 MPa的普通硅酸盐水泥，水泥中掺加减水剂和膨胀剂，要求水灰比在0.4左右，以提高水泥浆的早期强度和保证水泥浆的强度达到规范中规定的不小于30 N/mm'的要求;水泥浆的配合比须事先通过试验确定，现场配置时严格计量，以保证水泥浆的泌水率最大不超过3% ，拌和3h后泌水率小于2%。

4.5   张拉口的封闭

接穴口上的圈动，B进行封堵。C45微膨胀细石混凝土进行封堵。

4.6   预应力底模、支撑拆除

预应力底模及支撑，必须在预应力筋张拉结束后方可拆除，预应力梁的侧模板和非预应力现浇楼板的底模板，可以在预应力筋张拉前全部拆除，以避免施加预应力时，模板束缚梁的混凝土自由变形，影响混凝土预加应力的建立，具体拆除时间根据施工图说明确定，同时预应力梁由于自重很大，其下的支撑必须有足够的承载力。

5    质量保证措施

5.1   建立专业质量保证体系

现场建立预应力专业施工的质量保证体系。负责从材料检验、过程控制、张拉、数据整理的全过程质量监控。结合现场施工要求，建立健全严格的质量检查验收制度。制订预应力钢绞线进场检验标准、锚具进场检验标准、波纹管进场检验标准、螺旋钢筋现场加工检验标准、预应力筋、波纹管施工安装质量标准、混凝土施工要求、混凝土养护要求、预应力筋张拉前混凝土施工质量检验﹑张拉设备要求、张拉应力、伸长值量测要求、锚具张拉口施工处理、验收等指标，加强材料及工序质量验收。

5.2   质量保证措施

(1)加强与设计的结合，重点针对预应力筋张拉锚固端部的构造处理，张拉顺序、张拉应力控制、伸长值的计算等方面进行必要的沟通，并依设计要求，作必要的试验，取得可靠数据，以指导施工，为结构安全提供可靠保证。

(2〉严格控制预应力钢绞线、锚具等预应力结构用材料的质量，材料进场后，要按规范要求进行取样试验，取得钢绞线的弹性模量﹑锚具的锚固效率系数等数值，特别是要多次张拉，对锚具夹片的硬度、韧度提出了更高的要求。

(3)材料进场后，要采取防雨、防潮措施，将钢绞线架空堆放并覆盖好;要管理好进场锚具﹑钢绞线、夹片等材料，防止锈蚀，特别是雨季施工，更要注意预应力筋、锚具等预应力材料的防腐防锈问题。

5.3   施工过程质量控制

对预应力筋的下料、并束、钢筋绑扎、穿波纹管、架立波纹管、焊接马凳、安装承压片、承压板、预应力筋的布设、张拉口的留设、混凝土浇筑、张拉、灌浆、封锚等多工序进行严格的控制，以严格的工序质量保证预应力工程的质量。

采取可靠的防腐措施，在施工过程中，用胶带、木塞封堵波纹管的灌浆孔、排汽孔，外露预应力筋要用塑料布、胶带包裹严密。波纹管接口处及破损处要用胶带密封严，防止漏水。混凝土施工过程中，要保证混凝土材料、浇筑质量的均匀性，振动棒不得紧贴波纹管振动，钢筋密集区要事先留出振捣间隙，采用小棒(或加钢片)振捣。切实做好各工序的技术复核和隐蔽验收工作，并详细做好记录。承压板后的混凝土要密实。混凝土浇筑后，加强养护，防止收缩﹑温度裂缝发生，进而保证混凝土力学指标增长统一均匀。

综上所述，通过有针对性地采取一系列的措施，本工程屋面预应力大跨度梁的混凝土缺陷大大减少，观感质量明显提高，解决了预应力工程实际施工的问题，确保工程高质高效完成，质量控制全部符合要求，工程主体结构封顶顺利通过验收。采用预应力技术，大大增加梁的跨度，是建造大跨度结构的有效办法，为预应力张拉进行有效控制积累了经验。

灌浆完成后，按设计要求清理穴口,焊接穴口上的断筋,用比结构高一强度等级的C45微膨胀细石混凝土进行封堵。