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缓粘结预应力混凝土梁施工技术

大跨度缓粘结预应力混凝土梁施工技术摘要:缓粘结预应力技术是在有粘结和无粘结预应力技术之后发展起来的一种新的预应力技术,它是有粘结和无粘结两种预应力技术的结合,缓粘结预应力技术具有无粘结预应力技术施工方便、造价低和有粘结预应力技术力学性能优良、结构延性好、抗震性能优等特点。

缓粘结预应力钢绞线是指用缓凝粘合剂和高密度聚乙烯护套涂敷的预应力钢绞线。

中石化胜利建设工程有限公司施工的大连石油化研究院建设项目A2楼设计有28道跨度为27米的缓粘结预应力混凝土梁,解决了室内篮球场及羽毛球场对大空间及大跨度的要求,结合本工程实际应用总结形成了该施工技术。

关键词:缓粘结预应力钢绞线;缓凝粘合剂;缓粘结预应力;有粘结预应力;无粘结预应力
1.缓粘结预应力技术特点
缓粘结预应力技术是有粘结和无粘结两种预应力技术的结合,缓粘结预应力钢绞线于外包高密度聚乙烯护套内包裹着一定厚度的缓凝粘合剂,其前期相当于无粘结预应力钢绞线的防腐油脂,具有一定流动性及对钢材良好的附着性,后期固化后则相当于高强度的胶凝材料。

外包高强护套材料表面通过机械压成如波纹管的波纹,使得钢绞线及外包高强护套内的空隙被缓凝粘合剂材料填充并紧密封裹,当缓凝粘合剂完全固化后,通过外包高强护套外凹凸不平的压痕与周围混凝土咬合粘结,预应力钢绞线便不能在混凝土中自由滑动,缓粘结预应力钢绞线便产生了有粘结预应力钢绞线的力学效果,从而使建筑物
达到了安全耐久的使用要求。

从缓粘结预应力钢绞线的咬合锚固原理可以看出,缓粘结预应力钢绞线技术的关键有二点:首先是可以控制固化时间的缓凝粘合剂,它使缓粘结预应力钢绞线在张拉适用期能像无粘结钢绞线一样自由滑动和张拉;其次是缓粘结预应力钢绞线外包护套的压痕,只有通过压痕才可以使钢绞线与混凝土紧密咬合、可靠粘结,达到有粘结预应力的粘结效果和力学性能。

2. 大跨度缓粘结预应力混凝土梁施工工艺
2.1施工工艺流程。

钢绞线、锚具进场复试→钢绞线下料→固定端锚具安装→钢绞线敷设固定→混凝土浇筑→钢绞线张拉前准备→钢绞线张拉→封锚。

2.2 钢绞线、锚具进场复试。

缓粘结预应力钢绞线运输、装卸过程中应轻装、轻卸,采用尼龙吊索,避免机械损伤钢绞线,钢绞线存放应运离热源,严禁太阳暴晒。

钢绞线进场后应检查其直径、护套厚度、护套横肋尺寸、护套有无气孔及破损情况,目测观察钢绞线表面有无生锈及沾染杂质,不得有裂纹、毛刺和其他损伤,开卷后的钢绞线应自然顺直。

校核产品质量证明文件无误后送检复试,并每批次截留6个0.5m长的钢绞线试样,在室温下保存,以直观评判其缓凝效果。

锚具进场后应检查其尺寸是否符合设计要求,表面应无裂缝,外观无较深的划痕,校核产品质量证明文件无误后送检复试。

2.3钢绞线下料。

钢绞线下料应选取在平坦宽阔的位置进行,下料尺寸应综合考虑其曲率、锚固端保护层厚度、张拉伸长值及混凝土
压缩变形等因素,并应根据不同的张拉方法及锚固形式预留张拉长度。

缓粘结预应力钢绞线应用砂轮切割机切割,切割后应不松散,离开原来位置,可用手复原到原位。

2.4 固定端锚具安装。

用挤压锚器对钢绞线的一端安装挤压式锚具作为固定端,固定端锚具安装前应清理干净钢绞线上的缓凝粘合剂。

挤压式锚具的内衬弹簧长度应不小于50mm,挤压力应控制在45-52MPa间,挤压式锚具缩径成型后伸长20mm,直径偏差不大于0.3mm。

挤压式锚具安装中,挤压锚器的缩径模具应喷涂减摩剂,保持润滑。

2.5 钢绞线敷设固定。

梁非预应力钢筋骨架绑扎成型后,于钢筋骨架上焊接钢绞线定位钢筋,定位钢筋位置由钢绞线的设计曲线图确定,位置偏差应满足下表1的规定要求。

钢绞线采用人工方式逐根穿引敷设至预先焊接好的定位筋上并绑扎固定,穿入后来回拉动几次使其顺畅,防止钢绞线互相缠绕。

各根钢绞线间应保持平行走向且间距合理,各束钢绞线间水平净距离不宜小于50mm,钢绞线离构件边缘距离不宜小于40mm。

敷设前应对钢绞线再进行一次外观检查,端部松散的不能进行使用,表面污物应清理干净,护套轻微破损的应采用聚乙烯胶带进行修补,严重破损的应予以报废。

钢绞线敷设前应将固定端的承压钢板及螺旋加强钢筋穿置,防止造成返工,锚具与承压钢板及螺旋加强钢筋间应相互贴紧。

模板支设前,将钢绞线张拉端的锚垫板(铸铁喇叭管)及加强钢筋采用可靠的措施进行固定,且应保持锚垫板板面与张拉作用线相垂直。

2.6混凝土浇筑。

浇筑混凝土前,应指派专人对成型的线性钢绞线束进行检查,主要检查其抛物线型是否完好、定位钢筋是否存在松动情况,如发现问题应及时进行调整。

混凝土浇筑时,严禁踏压碰撞钢绞线、固定装置、定位钢筋以及端部预埋部件,并应保证固定端及张拉端混凝土浇筑密实。

2.7钢绞线张拉前准备。

张拉前应对张拉设备进行配套校验,校验时将千金顶与经鉴定合格的油压表按规定配套使用,油压表采用精度不低于0.4级的防震型油压表,千斤顶于张拉设备配套校验前应进行校正,确定其校正系数,千斤顶校正系数不大于 1.05。

梁类构件张拉前应拆除梁侧模,但不得拆除梁底支撑。

张拉前应清理干净张拉端锚垫板上的灰浆,保证工作锚具紧贴锚垫板。

缓粘结预应力钢绞线张拉前必须对其张拉适用期、构件端部预埋件、混凝土等进行核对和全面检查,合格后发出张拉通知单,张拉通知单应包括以下内容:日期、构件名称、混凝土实际强度、钢绞线及锚具检验结果、张拉控制应力、计算伸长值、实际伸长值、偏差率。

2.8钢绞线张拉。

根据钢绞线数量安装对应的锚具及夹片,锚具安装应对中且嵌入在锚垫板的止口内,夹片打紧后应外露一致。

张拉设备连接完成后,开动油泵,将千斤顶来回运行几次,以排除可能残存在千斤顶缸体内的空气。

安装张拉设备时,对直线的钢绞线,应使张拉力的作用线与钢绞线中心线重合;对曲线的钢绞线,应使张拉力的作用线与钢绞线中心线末端的切线重合。

限位板应将写有对应使用规格数字的面对准工作锚板安装,安装后保证工作锚板在锚垫板的止
口内,保证限位板、千斤顶、孔道位于同一轴线。

直线缓粘结预应力钢绞线长度超过40m,曲线缓粘结预应力钢绞线长度超过30m时,应采取两端张拉。

当同一截面中有多根一端张拉的缓粘结预应力钢绞线时,张拉端宜分别设置在结构的两端。

钢绞线张拉应注意控制应力、应变及应力持荷时间,即钢绞线的张拉控制应力σcon不宜超过0.75fptk(钢绞线抗拉强度标准值),并应符合设计要求。

钢绞线的张拉程序宜为:从应力为零开始张拉至0.2σcon初拉力后放松→重新张拉至0.2σcon→张拉至0.4σcon→张拉至1.0σcon→持荷2分钟→锚固,锚固时应保证油表压力及张拉吨位→撤除千金顶,检查滑丝量。

当施工需要超张拉时,钢绞线最终应张拉至1.03σcon。

张拉过程中应避免钢绞线断裂或滑脱,当发生断裂或滑脱时,立即停止张拉,将千斤顶与限位板退除,在千斤顶与锚垫板之间安装上特制的退锚处理器,重新缓慢张拉,其退锚张拉应力大于原张拉吨位,但不得大于0.8fptk,借张拉钢绞线束带出夹片,然后用小钢针从退锚处理器的空口处取出夹片,拔掉退锚处理器,检查锚垫板,重新装上新夹片,重新张拉。

若钢绞线与锚具因滑脱而留有明显刻痕时,必需更换夹片、钢绞线。

2.9封锚。

钢绞线张拉完毕后,采用砂轮切割机切割超长的钢绞线,其切割后露出锚具夹片外的长度不得小于30mm,并及时对锚固区进行封锚保护,封锚时先用专用防腐油脂涂抹护帽,然后用高标号微膨胀细石混凝土或密封砂浆封埋密实。

3.结语
为满足建筑专业对大空间、大跨度的要求,克服有粘结及无粘结预应力技术的先天缺陷,缓粘结预应力技术在大跨度混凝土构件中正被越来越广泛的应用,缓粘结预应力技术具有无粘结预应力技术施工方便、造价低和有粘结预应力技术力学性能优良、结构延性好、抗震性能优等特点,缓粘结预应力技术在降低构件截面尺寸、减小构件的挠度和裂缝、减少钢筋用量、提高技术经济指标、提高建筑物安全耐久性等方面都具有很好的效益。

参考文献
[1] 李佩勋. 缓粘结预应力综合技术的研究和发展. 工业建筑. 2008年.
[2]吴转琴,李佩勋,尚仁杰,范蕴蕴. 缓粘结预应力技术及其工程应用. Building Structure. 2010年.。

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