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【摘 要】本文通过安阳卷烟厂联合工房工程,介绍了有粘结和无粘结预应力混凝土的结构体系,从预应力筋制作、孔道敷设、穿筋(束)、混凝土浇筑、预应力张拉作业、注浆、端头封锚等详细介绍了有粘结和无粘结预应力混凝土施工工艺在在后浇带的具体应用。安阳卷烟厂工程部分车间为大跨度预应力混凝土框架结构,在后浇带采用有粘结、无粘结配套预应力体系,不需要后浇带浇筑完后再张拉,解决了工期矛盾。
【关键词】预应力结构体系;施工工艺;后浇带;预应力张拉作业;应用效果
Application of Bonded and Unbonded Prestressed Concrete Construction Technology to Late Poured Band
Li Kai
(Henan China Tobacco industries Xinzheng Cigarette Factory Xinzheng Henan 451100)
【Abstract】According to the analysis of industrial factory engineering at the Anyang cigarette factory, the paper introduces of structure System of concrete of the bonded and unbonded prestressed. And it expounds in detail application of concrete construction technology of bonded and unbonded prestressed in the late poured band. The analysis is from several aspects such as prestressed reinforcement making, channel laying, through reinforcement, concrete pouring, prestressed stretching operation, grouting, seal anchor on the end and so on. Several workshops of the Anyang cigarette factory used large span prestressed concrete frame structures. It can adopt the system of the bonded and unbonded prestressed in the late poured band, and need not stretch after pouring the late poured band, which are convenient for solving the contradictions of time limit.
【Key words】Prestressed structures system;Construction technology;The late poured band;Prestressed stretching operation;Application effect
安阳卷烟厂“十五”重点技术改造项目联合工房工程位于安阳市烟厂路,工程占地135亩,建筑面积55504m2,建筑高度17.4m,框、排架结构,将制丝、卷接包、膨胀烟丝车间、贮丝房、动力机房、空调机房、总配电室、中央控制室及辅助办公用房等联为一体。人流、物流合理,工艺流程顺畅;物料机械运输、空调、除尘、动力管道输送的距离最短,节省能源消耗。为满足大跨度框架梁的受力要求,部分大跨度框架梁采用预应力技术。
1.预应力结构体系
该工程预应力应用在四个部分:
(1)滤棒成型车间、叶丝膨胀车间、动力中心、空调机房部分为大跨度框架梁,设计采用有粘结预应力技术。
(2)空调机房90米长方向框架梁在后浇带处采用有粘结和无粘结预应力混合应用技术。
预应力梁的基本情况:断面尺寸450×1400;500×1500;600×1600;650×1600;600×1800;650×1800;每跨梁内配14～39根钢绞线不等;
而空调机房长度为90米,在中间框架梁处设有一条800mm宽的后浇带,如果全部采用有粘结预应力体系,张拉时不仅要截断相当数量梁的主筋、箍筋,还要在梁上开槽,对梁截面破坏较严重;而且有粘结预应力束过多,不便于保证混凝土梁的有效截面,原设计做法如图1所示。
如果等待六周,后浇带混凝土浇筑后并达到设计强度80%时,再进行有粘结预应力张拉,延长工期,而且梁底模板、支架占用时间长。为解决这一矛盾,采取改变张拉位置及方式,利用后浇带两侧的梁端作为有粘结预应力筋的锚固端,分段张拉,后浇带处采用有粘结、无粘结混合预应力技术进行补偿。如图2、3所示。
2. 施工工艺
2.1 工艺流程。
预应力施工工艺流程图(见图4):
预应力筋采用直径s15.2mm,极限强度标准值为1860MPa的低松弛钢绞线; QM型Ⅰ类锚具;预埋金属波纹管孔道成型,波纹管内径为65mm。
张拉基本控制:混凝土强度达到80%以上设计强度时方可张拉,张拉后孔道用PO42.5普通硅酸盐水泥注浆,端头封锚用C40微膨胀细石混凝土。无粘结预应力筋锚具要使用配套的PVC封套进行防腐处理。
2.2 操作要求
2.2.1 预应力筋制作
(1)预应力筋的下料:预应力筋下料应在平坦干燥的场地上进行,下料操作过程应遵循以下步骤:
①根据曲线、支座情况、锚具类型及张拉方式计算下料长度、编制下料单;
②下料时应先下长筋,后下短筋,以节约材料;
③根据下料单的长度,用砂轮切割机逐根切割;
④逐根编号,按编号成盘,按种类堆放、运输,标识明显。
(2)固定端制作:采用QYJ-30.5型挤压机将挤压锚具与钢绞线挤压形成挤压头;施工时注意挤压机内要保持清洁,保证钢绞线、挤压锚具与活塞杆在同一中心线上;
(3)有粘结预应力钢绞线尽可能在施工前三天内下料,以免下料时间太早造成钢绞线锈蚀。
2.2.2 孔道敷设
(1)采用金属波纹管预埋成型,接头采用配套大一号(内径70)波纹管连接,其长度为200～250mm,并用防水胶带密封;
(2)波纹管的布置(见图5):
①按照对称于截面的原则布置,以降低结构的侧弯和侧压;
②依据施工图形,经审核无误后在模板或主筋上定出水平尺寸;
③把竖向施工坐标标在箍筋上,若此处没有箍筋可在相邻箍筋上标定,但应适当调整坐标,以保证预应力束位置与设计相符;
④再用托架钢筋(10)按施工坐标焊固在箍筋上,波纹管(或无粘结预应力钢绞线)可直接绑扎在托架钢筋上,如图2.2.2所示;
⑤检查、调整预应筋定位坐标,托架间距为750～1500mm,竖向垂直偏差不超过±10mm,水平偏差在1米范围内不超过±50mm,其中反弯点要求严格控制,其它各点应当平滑连接、自然过渡。
(3)有粘结预应力注浆孔及排气孔的设置:在每架梁两端设置注浆孔,部分兼做排气孔,排气孔一般设在每跨支座处。
2.2.3 穿筋(束)。
波纹管在进入喇叭口与锚垫板的接口前有半个柱截面宽的直线段,确保其与垫板锚具垂直,进入喇叭口的接合处裹一层海绵,铁丝绑扎牢固后用胶带密封,以防漏浆进入管内。锚垫板上的预留孔中心位置必须与钢绞线束轴心线吻合,锚垫板承压口与钢绞线束垂直,经校正后将垫板锚脚与附加角筋、封箍焊接牢固,如图5、图6所示。
2.2.4 混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑时派专人值班,对预应力部位零配件进行看护;
(2)混凝土浇筑时严禁振动棒撬动波纹管(无粘结预应力筋)及波纹管支撑系统;
2.2.5 预应力张拉作业
(1)预应力筋张拉应在混凝土设计强度达到80%以上后进行,张拉时强度要求以现场同条件试块为准;
(2)预应力筋张拉控制应力:σcon=0.75fptk,施工时超张拉3%。钢绞线张拉控制应力及控制力如表1;
(3)预应筋张拉顺序。
楼层梁的张拉可采用依次张拉顺序,即:由一端向另一端推进,梁中预应力筋张拉无论双束或多束都采用一次张拉到位法;
(4)张拉程序: 0→10%σcon→103%σcon→持荷→锚固;
(5)采用“表压控制,伸长校核”双控法进行控制。预应力筋伸长误差在±6%之间,预应力理论伸长值计算方法:△L=fp×L/Ap×Ep;
式中:fp——预应力筋张拉力;L——预应力筋长度;
Ap——预应力筋面积;Ep——预应力筋弹性模量;
(6)预应力张拉设备使用注意事项。
张拉设备应运转良好,张拉用千斤顶及配套设备要与采用的锚具匹配一致,且配套标定(有效期为六个月),遇到下列情况之一时,应重新标定:设备大修后;张拉过程中出现伸长值异常且找不到原因时;油压表失灵或更换新表后;钢绞线在张拉时突然断裂或固定端突然松脱而找不到原因时。
2.2.6 注浆。
(1)有粘结预应力筋张拉后宜尽早注浆,以防止钢绞线锈蚀;
(2)注浆在梁端注浆口或排气孔处进行,用注浆机将水泥浆压入孔道,待另一端出气孔冒出浓浆后将其封闭,注浆过程中喷嘴不能离开注浆孔;
(3)孔道注浆应均匀缓慢的进行,灌满为止。
2.2.7 端头封锚。
有粘结预应力筋注浆完成后要及时封锚;用砂轮片切断钢绞线(严禁采用电弧切割),剩余钢绞线外露长度不小于30mm,留有20mm以上保护层,支模后用C40微膨胀细石混凝土封锚。
无粘结预应力筋张拉完成后要用与该系列锚具配套使用的PVC封套进行防腐处理,然后支模用C40微膨胀细石混凝土封锚。
3. 应用效果
安阳卷烟厂联合工房内的贮丝房、空调机房为满足生产工艺要求,一、二层框架主梁均采用预应力现浇混凝土结构(次梁、楼面采用非预应力现浇混凝土构),柱网轴线尺寸为18×7.5m,以便进行工艺设备布置。
因长度(90m)方向尺寸较大,中间设置后浇带解决混凝土结构收缩变形。设计时有粘结预应力筋在后浇带处采用跨接方法,张拉端跨过后浇带,六周后再进行后浇带施工,待后浇带混凝土强度达到设计要求后,再进行预应力张拉,如图1所示。
经过探讨、优化设计,通过采用有粘结预应力、无粘结预应力配套技术的应用,利用后浇带处的梁端作为有粘预应力筋的锚固端,改变原设计锚固端的位置分段张拉,可提前拆除预应力框架模板及支架,只留置后浇带处局部模板支架。拆除的模板支架可以周转其他部位,从而也解决了工期紧,成本高的问题。而且无粘结预应力穿筋方便,张拉简单,取得了良好的效果。
参考文献
[1] 陶学康,林远征.无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJ/T92-93) 修订简介[J].建筑结构,2005,35(1)
[2] 建筑施工手册》 第四版(缩印本) 中国建筑业出版社
[文章编号]1006-7619(2009)06-08-430
[作者简介]李凯,助理工程师。
【关键词】预应力结构体系;施工工艺;后浇带;预应力张拉作业;应用效果
Application of Bonded and Unbonded Prestressed Concrete Construction Technology to Late Poured Band
Li Kai
(Henan China Tobacco industries Xinzheng Cigarette Factory Xinzheng Henan 451100)
【Abstract】According to the analysis of industrial factory engineering at the Anyang cigarette factory, the paper introduces of structure System of concrete of the bonded and unbonded prestressed. And it expounds in detail application of concrete construction technology of bonded and unbonded prestressed in the late poured band. The analysis is from several aspects such as prestressed reinforcement making, channel laying, through reinforcement, concrete pouring, prestressed stretching operation, grouting, seal anchor on the end and so on. Several workshops of the Anyang cigarette factory used large span prestressed concrete frame structures. It can adopt the system of the bonded and unbonded prestressed in the late poured band, and need not stretch after pouring the late poured band, which are convenient for solving the contradictions of time limit.
【Key words】Prestressed structures system;Construction technology;The late poured band;Prestressed stretching operation;Application effect
安阳卷烟厂“十五”重点技术改造项目联合工房工程位于安阳市烟厂路,工程占地135亩,建筑面积55504m2,建筑高度17.4m,框、排架结构,将制丝、卷接包、膨胀烟丝车间、贮丝房、动力机房、空调机房、总配电室、中央控制室及辅助办公用房等联为一体。人流、物流合理,工艺流程顺畅;物料机械运输、空调、除尘、动力管道输送的距离最短,节省能源消耗。为满足大跨度框架梁的受力要求,部分大跨度框架梁采用预应力技术。
1.预应力结构体系
该工程预应力应用在四个部分:
(1)滤棒成型车间、叶丝膨胀车间、动力中心、空调机房部分为大跨度框架梁,设计采用有粘结预应力技术。
(2)空调机房90米长方向框架梁在后浇带处采用有粘结和无粘结预应力混合应用技术。
预应力梁的基本情况:断面尺寸450×1400;500×1500;600×1600;650×1600;600×1800;650×1800;每跨梁内配14～39根钢绞线不等;
而空调机房长度为90米,在中间框架梁处设有一条800mm宽的后浇带,如果全部采用有粘结预应力体系,张拉时不仅要截断相当数量梁的主筋、箍筋,还要在梁上开槽,对梁截面破坏较严重;而且有粘结预应力束过多,不便于保证混凝土梁的有效截面,原设计做法如图1所示。
如果等待六周,后浇带混凝土浇筑后并达到设计强度80%时,再进行有粘结预应力张拉,延长工期,而且梁底模板、支架占用时间长。为解决这一矛盾,采取改变张拉位置及方式,利用后浇带两侧的梁端作为有粘结预应力筋的锚固端,分段张拉,后浇带处采用有粘结、无粘结混合预应力技术进行补偿。如图2、3所示。
2. 施工工艺
2.1 工艺流程。
预应力施工工艺流程图(见图4):
预应力筋采用直径s15.2mm,极限强度标准值为1860MPa的低松弛钢绞线; QM型Ⅰ类锚具;预埋金属波纹管孔道成型,波纹管内径为65mm。
张拉基本控制:混凝土强度达到80%以上设计强度时方可张拉,张拉后孔道用PO42.5普通硅酸盐水泥注浆,端头封锚用C40微膨胀细石混凝土。无粘结预应力筋锚具要使用配套的PVC封套进行防腐处理。
2.2 操作要求
2.2.1 预应力筋制作
(1)预应力筋的下料:预应力筋下料应在平坦干燥的场地上进行,下料操作过程应遵循以下步骤:
①根据曲线、支座情况、锚具类型及张拉方式计算下料长度、编制下料单;
②下料时应先下长筋,后下短筋,以节约材料;
③根据下料单的长度,用砂轮切割机逐根切割;
④逐根编号,按编号成盘,按种类堆放、运输,标识明显。
(2)固定端制作:采用QYJ-30.5型挤压机将挤压锚具与钢绞线挤压形成挤压头;施工时注意挤压机内要保持清洁,保证钢绞线、挤压锚具与活塞杆在同一中心线上;
(3)有粘结预应力钢绞线尽可能在施工前三天内下料,以免下料时间太早造成钢绞线锈蚀。
2.2.2 孔道敷设
(1)采用金属波纹管预埋成型,接头采用配套大一号(内径70)波纹管连接,其长度为200～250mm,并用防水胶带密封;
(2)波纹管的布置(见图5):
①按照对称于截面的原则布置,以降低结构的侧弯和侧压;
②依据施工图形,经审核无误后在模板或主筋上定出水平尺寸;
③把竖向施工坐标标在箍筋上,若此处没有箍筋可在相邻箍筋上标定,但应适当调整坐标,以保证预应力束位置与设计相符;
④再用托架钢筋(10)按施工坐标焊固在箍筋上,波纹管(或无粘结预应力钢绞线)可直接绑扎在托架钢筋上,如图2.2.2所示;
⑤检查、调整预应筋定位坐标,托架间距为750～1500mm,竖向垂直偏差不超过±10mm,水平偏差在1米范围内不超过±50mm,其中反弯点要求严格控制,其它各点应当平滑连接、自然过渡。
(3)有粘结预应力注浆孔及排气孔的设置:在每架梁两端设置注浆孔,部分兼做排气孔,排气孔一般设在每跨支座处。
2.2.3 穿筋(束)。
波纹管在进入喇叭口与锚垫板的接口前有半个柱截面宽的直线段,确保其与垫板锚具垂直,进入喇叭口的接合处裹一层海绵,铁丝绑扎牢固后用胶带密封,以防漏浆进入管内。锚垫板上的预留孔中心位置必须与钢绞线束轴心线吻合,锚垫板承压口与钢绞线束垂直,经校正后将垫板锚脚与附加角筋、封箍焊接牢固,如图5、图6所示。
2.2.4 混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑时派专人值班,对预应力部位零配件进行看护;
(2)混凝土浇筑时严禁振动棒撬动波纹管(无粘结预应力筋)及波纹管支撑系统;
2.2.5 预应力张拉作业
(1)预应力筋张拉应在混凝土设计强度达到80%以上后进行,张拉时强度要求以现场同条件试块为准;
(2)预应力筋张拉控制应力:σcon=0.75fptk,施工时超张拉3%。钢绞线张拉控制应力及控制力如表1;
(3)预应筋张拉顺序。
楼层梁的张拉可采用依次张拉顺序,即:由一端向另一端推进,梁中预应力筋张拉无论双束或多束都采用一次张拉到位法;
(4)张拉程序: 0→10%σcon→103%σcon→持荷→锚固;
(5)采用“表压控制,伸长校核”双控法进行控制。预应力筋伸长误差在±6%之间,预应力理论伸长值计算方法:△L=fp×L/Ap×Ep;
式中:fp——预应力筋张拉力;L——预应力筋长度;
Ap——预应力筋面积;Ep——预应力筋弹性模量;
(6)预应力张拉设备使用注意事项。
张拉设备应运转良好,张拉用千斤顶及配套设备要与采用的锚具匹配一致,且配套标定(有效期为六个月),遇到下列情况之一时,应重新标定:设备大修后;张拉过程中出现伸长值异常且找不到原因时;油压表失灵或更换新表后;钢绞线在张拉时突然断裂或固定端突然松脱而找不到原因时。
2.2.6 注浆。
(1)有粘结预应力筋张拉后宜尽早注浆,以防止钢绞线锈蚀;
(2)注浆在梁端注浆口或排气孔处进行,用注浆机将水泥浆压入孔道,待另一端出气孔冒出浓浆后将其封闭,注浆过程中喷嘴不能离开注浆孔;
(3)孔道注浆应均匀缓慢的进行,灌满为止。
2.2.7 端头封锚。
有粘结预应力筋注浆完成后要及时封锚;用砂轮片切断钢绞线(严禁采用电弧切割),剩余钢绞线外露长度不小于30mm,留有20mm以上保护层,支模后用C40微膨胀细石混凝土封锚。
无粘结预应力筋张拉完成后要用与该系列锚具配套使用的PVC封套进行防腐处理,然后支模用C40微膨胀细石混凝土封锚。
3. 应用效果
安阳卷烟厂联合工房内的贮丝房、空调机房为满足生产工艺要求,一、二层框架主梁均采用预应力现浇混凝土结构(次梁、楼面采用非预应力现浇混凝土构),柱网轴线尺寸为18×7.5m,以便进行工艺设备布置。
因长度(90m)方向尺寸较大,中间设置后浇带解决混凝土结构收缩变形。设计时有粘结预应力筋在后浇带处采用跨接方法,张拉端跨过后浇带,六周后再进行后浇带施工,待后浇带混凝土强度达到设计要求后,再进行预应力张拉,如图1所示。
经过探讨、优化设计,通过采用有粘结预应力、无粘结预应力配套技术的应用,利用后浇带处的梁端作为有粘预应力筋的锚固端,改变原设计锚固端的位置分段张拉,可提前拆除预应力框架模板及支架,只留置后浇带处局部模板支架。拆除的模板支架可以周转其他部位,从而也解决了工期紧,成本高的问题。而且无粘结预应力穿筋方便,张拉简单,取得了良好的效果。
参考文献
[1] 陶学康,林远征.无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJ/T92-93) 修订简介[J].建筑结构,2005,35(1)
[2] 建筑施工手册》 第四版(缩印本) 中国建筑业出版社
[文章编号]1006-7619(2009)06-08-430
[作者简介]李凯,助理工程师。