大空间大跨度预应力梁工程施工实例分析

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摘要：结合工程实例,阐述某工程大空间、大跨度预应力梁高大模板支撑体系的构造要求、梁孔道成型、预应力筋的定位、 张拉控制等方面。

关键词：预应力梁工程；大空间；大跨度；大截面；高支模

一、工程概况

某交通中心工程采用大空间、大跨度的结构形式。 东西跨25.2m， 层高10.02m，现浇钢筋混凝土框架结构。预应力梁采用后张拉有粘结预应力技术，梁截面尺寸 600mm×1800mm，共计10榀，每榀2束高强低松弛钢绞线。钢绞线抗拉强度标准值 fptk=1860Mpa,Es=2.02×105Mpa。预应力梁混凝土标号为 C40， 锚具采用OVM 型夹片锚具。

针对该工程特点，为确保完成设计意图，主要难点有：1)高大模板支撑体系的设计、安装；2)波纹管孔洞成型，钢绞线的布置与预应力张拉。

二、高大模板支撑体系设计及施工

大厅梁底净高 9.9m，板厚120mm，预应力大梁净高9.22m，截面尺寸600mm×1800mm。为满足支撑体系的稳定可靠，确定使用扣件式钢管满堂架，编制专项施工方案进行计算、分析。

1 支撑构造

水平杆步距≤1600mm；支架四周、中间每隔 10m 由下至上设置竖向连续剪刀撑，剪刀撑宽度 5m，底部与楼面顶紧，夹角 45°； 梁底、中间、扫地杆部位加设水平剪刀撑；利用已浇筑的混凝土柱，支撑架立杆每3m 设置一道抱箍与混凝土柱拉结，确保架体稳定、安全。

预应力大梁截面 600mm×1800mm，梁两侧设置垂直剪刀撑，梁底增加双立杆， 立杆横距1100mm，纵距420mm；其余楼板区域立杆间距不大于900mm。每根立杆平均受力为7.5KN，梁底立杆、水平杆连接处均采用双扣件连接。

2 支撑体系受力分析

验算面板、梁侧板、木愣、水平支撑钢管强度、挠度及立杆稳定性，经计算， 均满足要求。为确保浇筑施工，下层模板支撑暂不拆除，待混凝土形成强度后拆除。

三、预应力梁施工

工程梁预应力张拉采用两端对称张拉，张拉控制应力。预应力曲线形状为二次抛物线。预应力筋孔道准确定位比较困难，且构件受力钢筋较多，尤其是梁柱端头处，钢筋密集。

1 预应力筋伸长值计算

依据形状曲线，先确定反弯点C、E位置。经设计确定反弯点长度为3.78m。

分段计算孔道长度， 依据抛物线预应力筋长度公式：L

抛物线型预应力筋两端切线的夹角：

预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失为：

其中x 为孔道长度。

取钢绞线摩擦系数:K=0.003,μ=0.35

其中 AB、 FG 段摩擦预应力损失忽略不计。

张拉伸长值计算可以采用下列公式进行计算：

其中为分段起点应力与终点应力平均值：

上述计算结果统计如下：

预应力梁计算统计表

区

段 X（m） L （m）

终点应力(N/mm2) 张拉伸长值（mm）

AB 0.5 0.5 0 0.0015 1 1395 3.5

BC 3.78 3.92 0.24 0.0838 0.920 1283 26.2

CD 8.82 9.16 0.24 0.0995 0.905 1161 55.9

总伸长值即为(3.5+26.2+55.9)×2=171mm

2 预应力筋安装

本工程选用金属波纹管，管径，安装前，先按设计要求在箍筋上标出预应力筋曲线位置，托架采用钢筋焊成井字形，每隔 1m 点焊于箍筋上，要求固定可靠，防止位移。

波纹管安装，如发现破损，及时采取处理措施。灌浆孔、泌水管及连接接头部位采用钢丝绑扎牢固，并用胶带密封，确保不漏浆。

锚具采用内置式，梁端预埋喇叭管时，喇叭关中心与波纹管中心对齐，为防止位移，采用点焊形式与周边钢筋固定牢固。

按照设计图纸计算好钢绞线下料长度，穿入不慎时，不能硬顶，防止戳破波纹管，穿束完成后，对波纹管外观进行检查，发现孔洞现象及时修补。

预应力梁混凝土浇筑安排人员跟踪检查，防止混凝土浇筑时振动棒触碰金属波纹管，造成漏浆堵管现象。

3 预应力筋张拉

根据设计要求，浇筑混凝土强度达到 100后，方可安排预应力张拉工作。

预应力筋张拉前梁侧模板应拆除，梁底模板不得拆除。本工程锚具采用8孔夹片锚具，张拉控制力 。经计算，每束钢绞线张拉力为：

根据千斤顶标定书， 对应油压表读数为 34.9MPa。与设计商定张拉程序为：

预应力张拉采取两端同时张拉。从零应力加载至初应力，测量伸长值初读数， 再以均匀速度分级加载至终应力，测量伸长值。

4 实际张拉伸长值与计算值比较

选取几组数据，数据如下表所示：

张拉时间 油压表读数 张拉伸长值

1#油压机 08：34 7 30

08：36 34.4 105

2#油压机 08：34 7 47

08：36 34．9 115

实际伸长值经校核在控制范围之内 （±6）。

5 灌浆及封锚：

预应力筋张拉完毕，经检查合格，需尽快进行灌浆。防止预应力筋生锈，减轻锚具负载。

孔道灌浆采用 42.5# 普通硅酸盐水泥水灰比小于 0.45。灌浆必须在排气孔溢出浆后，才能将气孔堵住，并持续加压到0.5-0.6MPa，稳压 2 分钟。灌浆应连续进行，一次完成，灌注过程中应不断搅拌，以免沉淀析水。钢绞线锚固后外露长度 50mm，将多余部分用砂轮机切除。

锚具封头采用 C40 混凝土封头保护，封头处原有混凝土凿毛，以增加粘结。封头内配有钢筋网片3道，封锚混凝土密实、无裂缝。

四、结束语

目前,该大空间大跨度预应力梁工程经过精心组织施工，已顺利施工完成,混凝土拆模后和预应力张拉过程中未发现质量缺陷,已通过主体结构验收,取得了良好的预控效果。

参考文献

【1】 GB50009-2001.建筑结构荷载规范

【2】 刘忠.大跨度预应力梁的施工工作总结.《山西建筑》2006年15期

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。