无粘结预应力变截面平板施工工法

'无粘结预应力变截面平板施工工法编制单位：批准部门：工法编号：主要执笔人：1特点22适用范围23工艺原理24工艺流程26质量标准及要求77劳动组织78安全要求及措施79社会、经济效益分析710应用实例8 无粘结预应力是近几十年发展起来的一种新型预应力混凝土技术，属于后张法预应力施工范畴。该项技术在工程质量、进度、社会效益和经济效益上，与普通非预应力梁板结构相比较，具有较多的优点。1993年中建八局一公司开始引进该项施工技术，并与中国建筑研究院共同研究和实践，形成了“无粘接预应力变截面平板结构成套施工技术”，较好地解决了大跨度。重荷载变截面平板结构无粘接预应力施工技术。该技术1995年获中建八局科技进步一等奖，其中大跨度、重荷载变载面无粘接预应力平板结构在1995年12月通过了中建总公司技术鉴定，属国内领先。本项技术的施工工艺、方法、机具等均已成熟配套，并形成本工法。1特点1．l为发展大跨度、大柱网、大开间、重荷载楼板体系的设计，提高了可靠的技术保证。l．2降低了楼层高度，与采用普通钢筋混凝土平板结构体系相比每层约层高40－80cm，在保持建筑物总高度不变的情况下可增加层数，从而加大建筑物的使用面积，具有显著的社会及经济效益。1．3提高了建筑物的刚度、整体性和抗震能力。1．4解决并克服了建筑物的永久裂缝问题，从而提高了工程质量，延长建筑物的使用寿命。1．5无粘结预应力施工工艺简单，操作方便，技术先进。它具有先张法与后张法的优点，且不需要设置张拉台座，无需在构件中预留穿筋孔道，省去穿筋、灌浆工序。它的张拉机具简单灵巧，移动方便，可在高空和小空间内工作，且张拉时间不占用工期。1．6无粘结预应力筋可在工厂加工生产，减少施工现场繁重的制作工作，且产品质量稳定。1．7加快了“三大工具”的周转速度，减少投入。2适用范围2．l适用于工业与民用建筑，尤其是多层、高层建筑大柱网板柱结构或大开间板墙结构的现浇梁板以及大跨度现浇和预制梁式结构中使用效果更为明显。2．2适用于矩形、圆形水池及压力容器的横向及竖向预应力。2．3适用于桥梁、飞机跑道、大型基础、挡土墙的加固等。3工艺原理无粘结预应力混凝土是利用预应力筋与其周围混凝土不粘结的特性。施工时，在浇灌混凝土前，将无粘结预应力筋同非预应力筋一道按设计要求铺放好，待混凝土浇灌达到规定强度后，利用无粘结筋可在结构混凝土内纵向滑动的特性，进行预应力筋的张拉、锚固。预应力筋借助两端锚具的锚固作用建立应力，从而达到对结构产生预加应力的目的。4工艺流程工艺流程见图4．L(下页)。5施工工艺及操作要点5．l材料5.1．l无粘结预应力混凝土中采用的预应力筋系由7φ5高强碳素钢丝组成的钢丝束或扭结而成的钢铰线，然后通过专用设备涂润滑防锈油脂，外包塑料套管而成砼一种新型预应力钢筋详见图5．1．l。 模板制作安装非预应力筋绑扎预应力筋铺设张拉端承压板、螺旋筋安装浇灌楼板砼预应力筋张拉锚固切除锚具外露预应力筋浇锚具外防护砼防护砼养护无粘节预应力筋下料固定端锚具安装承压板及螺旋筋施工清除及修改承压板复合预应力筋的伸长值支模砼试块试压力设计要求强度砼试块制作钢丝束和钢绞线这两种预应力筋原则上可通用，施工时一般根据设计要求选用。两种粘结预应力筋的性能、规格见表5．11。无粘结预应力筋技术性能、规格表表5．1．l名称项目单位碳素钢丝钢绞线钢材抗拉强度标准值延伸率截面积公称重量弹性模量制作损耗系数N/mm2%Mm2Kg/mN/mm2%1570419.630.1542.0×10-5　1214703.5139.981.0911×105　8油脂建筑1#、2#Kg/10m0.35—0.60.35—0.6塑料包套高压聚乙烯Kg/10m0.3—0.550.3—0.55配套锚具张拉端XM15-1固定端挤压端下料长度一段固定一段张拉二端张拉L=l1+l2+l3+l4+100L=l1+2l2+2l3+200摩阻损失系数Kμ0.0350.100.0040.12预应力筋的运输及吊装应盘成盘，盘径不宜小于2m，每盘长度不宜超过200m，并应用麻片包裹。装卸车时严禁硬撬和摔砸，吊运时不得将钢丝绳或其它坚硬吊具直接接触预应力筋，一般采用粗麻绳捆吊，以防损坏预应力筋的外包裹塑料皮。 预应力筋进场适用前，除按常规检查其合格证外，还需对其取样进行物理性能复验，其抗拉强度、屈服强度、延伸率和截面面积必须符合要求。每验收批预应力筋重量不大于30t。同时还应逐盘对其外观进行检查验收，凡预应力筋外包塑料皮破损严重和有死弯的均不得使用。5．1．2预应力锚具无粘结预应力筋应力的保持完全依靠端头锚具来完成。因此要求锚具必须安全可靠，不仅要保证张拉过程中的安全，还必须要保证使用过程中绝对安全可靠。所用的锚具除应满足强度硬度和刚度要求外，其自锚、自锁能力必须很高，在张拉和使用过程中夹片不得出现碎裂、滑丝和断丝等现象。其锚固能力不小于无粘结筋抗拉标准强度的95％，锚固阶段的内缩量不大于5mm，效率系数不小于0．95。外观检查其表面不得有夹渣、裂纹。楼板预应力筋的锚具系统一般采用二种锚具，一种是用于固定端的挤压锚具由承压板固定板、锚环和压簧四部分组成，另一种是用于张拉端的楔形锚具，由承压板、锚环、楔形块三部分组成，见图5．l．2。5．1．3混凝土无粘结预应力混凝土一般采用高标号混凝土，其标号不宜低于C30。为尽早张拉加快施工速度，可在混凝土中掺加早强剂，提高混凝土的早期强度。5．2施工操作要点5．2．1预应力筋的下料预应力筋的下料长度（图5．2．l－1）必须计算确定，计算公式如下：一端张拉L=l1+l2+l3+l4+100二端张拉L=l1+2l2+2l3+200式中：L--预应力筋下料总长l1--结构实际计算长度12--张拉千斤顶预留长度（前卡式千斤顶12＝350mm，穿心千斤顶12=千斤顶长+工作锚长）13--夹片锚具厚度l4--挤压锚具挤压后长度100--端头预留量曲线形布置的预应力筋的下料长度（图5．2．1--2）一般应通过1：1实放大样和计算来求得。一端张拉L=l1+l2+l3+l4+100 二端张拉L=l1+2l2+2l3+200式中：L--预应力筋的实际下料总长11--结构内预应力筋的曲线1：1大样实测值12--张拉千斤顶预留长度（前卡式千斤顶12＝350mm，穿心千斤顶12--千斤顶长+工作锚长）13--夹片锚具厚度l4--挤压锚具挤压后长度100--端头预留量5．2．2预应力筋的铺放及承压板的安装预应力筋的位置用铅丝与支承钢筋马凳绑牢来保证，其矢高由钢筋支承马凳来控制。一般预应力筋的支撑马凳在其反弯点处设一个，中间每隔2－3m设一个，马凳间距不宜过密，否则预应力的拐点增多，张拉摩阻力增大。马凳距板底的高度按1：1大样图实测量得。当预应力筋与非预应力筋或板内预埋的水、电管道相交产生矛盾时，非应力筋和水、电预埋管应避让预应力筋，以确保预应力筋位置准确。如果预应力筋穿越板上的预留孔洞，当孔洞的宽度（或直径）≤600mm时，预应力筋可侧向拐缓弯绕过预留洞口，但应注意预应力筋距洞边的距离必须满足其保护要求；当孔洞宽度（或直径）＞600mm，应会同设计修改预应力筋的位置。在预应力筋铺放过程中造成的外包塑料套局部少量破损的部位，可用水密性胶带进行缠绕修补，胶带缠绕的搭接宽为带宽的l／2，其缠绕长度应超过破损处5cm。固定端的承压板安装必须位置准确与预应力筋轴线垂直。一般采用上、下各1φ8通长钢筋将承压板锚固筋焊接连为一体，并与非预应力筋焊接，以确保其不产生位移。5．2．3张拉端锚具孔洞预留张拉端锚具孔洞预留的位置和几何尺寸的准确与否，直接影响张拉工作的进行。一般可采用硬塑料喇叭模预留。喇叭模详见图5．2．3，也可采用100mm厚塑料泡沫板。5．2．4混凝土的浇灌与养护混凝土浇灌前，应有专人组织对预应力筋的线型、位置、锚固方式、矢高、间距等进行认真检查验收，合格后方准浇灌混凝土。混凝土浇灌时端头锚具部位应仔细振捣，严禁漏振，以确保混凝土的局部承任满足要求。混凝土振捣过程中，严禁振动棒直接碰触锚具、承压板和端头预留锚具孔的塑料模，保证其位置不发生位移。预应力混凝土浇灌后应加强养护，养护时间不得少于7昼夜。5．2．5预应力筋张拉5．2．5．l张拉设备预应力筋的张拉设备采用配套的油泵与千斤顶。用于无粘结预应力筋张拉用的千斤顶有二种，一种为穿心式千斤顶，另一种为前置内卡式千斤顶，其性能详见表5．2．5．l。张拉设备性能一览表表5．2．5．l 设备名称技术性能额定压力额定张拉力最大行程YN－20穿心式千斤顶YCN－20前置内卡式千斤顶50N／mm250N／mm220KN20KN150mm160Inm高压电动油泵2B4—500ZB4×4--500STDBO．63×63额定压力63N／mm2额定流量0．551／min储油量41电动机三相交流380V、0．75kw张拉千斤顶和油泵应配套使用，中途不得更换。使用前，千斤顶应与油泵配套进行校验。校验时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉时的运行方向一致。检验应以3t为格不得过大。油泵所用压力表的精度不宜低于1．5级，校验用试验机或拉力器的精度不得超过±2％，经校验后的张拉设备使用期限不宜超过半年，过期需重新校验，以确保实际张拉力的准确。5．2．5．2张拉依据和要求张拉前必须对拟张拉层的楼板砼试块进行试压，其强度不得低于设计规定值（且不宜低于设计强度的75％）方可进行张拉。预应力筋的张拉程序为（0→0.1P→1.03P（式中P为设计张拉控制力）。据此预应力的张拉工艺流程为：安装锚具打紧锚塞→安装千斤顶→开动油泵开始张拉→张拉至0．1P停止张拉，量取千斤顶活塞伸长值Δ1→继续张拉至1．03P停止，量取千斤顶伸长值Δ2→顶紧锚塞锚固。由式可计算出预应力筋张拉的实际伸长值。预应力筋的张拉理论伸长值可由式计算得出式中：Δ实——预应力筋的张拉实测伸长值（mm）Δ理——预应力筋的张拉理论伸长值（mm）EP——预应力筋的平均张拉力，直线筋张拉端的拉力，两端张拉的曲线，取张拉端的拉力和扣除孔道摩阻损失拉力的平均值。AP——预应力筋的截面面积（mm’）Es——预应力筋的弹性模量（kN／mm’）L——预应力筋的长度（mm）5．2．5．3预应力筋张拉根据张拉程序确定的张拉各阶段的拉力值和张拉设备的校验曲线，采用插入法算出油泵压力表上的相应读数。楼板无粘结预应力筋的张拉应采用多机组对称间隔进行。张拉前先用“加热塑化法”把预应力筋外包塑料皮剥掉、擦净油脂、套上锚具打紧、打平锚塞，然后安装千斤顶开始张拉。张拉时油泵给油要均匀，并控制好给油速度。张拉完毕应对建立的预应力进行复核，复核的主要内容就是张拉伸长值。无粘结预应力筋的实测伸长值与其理论伸长值的误差应在-5％－10％之间，当其误差值超出该范围时，应暂停张拉，待查明原因处理后再继续张拉。 张拉完毕的预应力筋经检查符合要求后，方准将锚具端头5cm以外的预应力筋用无齿锯或手提砂轮割掉，并在外露预应力筋和锚具表面涂刷聚氨脂或PVC防水涂料，然后按设计要求进行封堵。6质量标准及要求6．1无粘结预应力施工，除符合设计图纸要求外，还必须遵守规范GB502O4-92及规程JGJ/T92-93的有关规定。6．2预应力筋的铺放位置、锚固方式、矢高及预应力筋间距等必须符合设计要求。6．3无粘结预应力筋必须采用1类锚具。6．4无粘结预应力筋铺设遇到洞口，设计无要求时，可分两侧绕过开洞处，预应力筋距洞口不宜小于l50mm，水平偏移的曲率半径不宜小于6.5m，洞口边沿配置构造钢筋加强。6．5外露多余预应力筋的割除必须使用手提砂轮无齿锯或切断机，严禁采用电弧和气割割除，以防预应力筋受热淬火降低强度。6．6浇灌混凝土前应对承压板、锚具预留洞模具的位置数量进行验收检查，并安排专人看护、修整。6．7张拉用的油泵、千斤顶应妥善保管，配套使用，不得随意调换。6．8无粘结预应力筋张拉完毕后，应及时对锚固区进行保护。7劳动组织7．l预应力筋的下料配备3－4人。7．2固定端钢筋锚具挤压配备3－4人。7．3预应力筋的铺放宜由现场钢筋工负责，与非预应力筋一起施工。7．4预应力筋张拉一台设备配4－5人，负责预应力筋剥皮、安装锚具、操作油泵、伸长值测量记录。7．5张拉端封堵3－4人。8安全要求及措施8．l张拉过程中，严禁锚具、机具高空坠落。8．2油管接头处、张拉油缸端头严禁站人，操作人员必须站在油缸两侧。测量伸长值时，严禁用手抚摸缸体，以免油缸崩裂伤人。张拉用工具锚及夹片应经常检查，避免张拉中滑脱飞出伤人。8．3油泵油箱油量不足时应在无压状态下加油。冬季用10#液压油，其它季节用20＃。严禁用其它油料或水代替。8．4油泵操作时应精力集中，给油、回油平稳，以防超张过大拉断钢筋造成事故。8．5输油管严禁扭转和出现死弯现象，发现后要立即卸压，进行处理，以防油管崩裂伤人。8．6配电箱内必须配置防漏电装置，避免造成触电事故。9社会、经济效益分析在现浇楼板体系中采用后张拉无粘结预应力技术，具有以下显著的社会、经济效益：9．l降低楼层高度，与一般的钢筋砼梁板体系相比每层可降低层高40－80cm，在建筑物总高度不变的情况下增加层数，增大使用面积，潜在的经济效益显著。9．2节省钢材及楼板砼用量，减轻结构自重，降低投资成本。9．3使超大跨度楼板体系设计变为可能，房间布局灵活，可改善建筑物的使用功能。 9．4对楼板结构施加预应力后，提高了建筑物的刚度及整体性，增强了抗震能力。9．5简化了施工工艺，减少了用工，降低了工人劳动强度，提高了生产效率，加快了施工速度，缩短工期。10应用实例应用实例见表10．l。序号工程名称结构型式建筑面积（m2）层数总高度主体施工时间1山东省电信技术中心筒中筒25000地上36层地下3层143.8m1993.11一1994.102济南电信长途枢纽工程筒中筒43000地上27层地下3层147.3m1994.7—1995.43烟草大厦框剪43610地上31层地下3层105m1995.2—1995.104银工大厦框筒72903地上35层地下4层144.l1995.3—1996.5到目前为止中建八局一公司施工应用及推广后张无粘结预应力楼板体系面积已达18．8万m2施工质量优良，经济、社会效益显著。'