預應力技術在中國現代五項賽事中心工程中的應用

陳貴林，曾濟鑫，薛 慶

(四川華西集團有限公司，四川 成都 610081)

1 結構概況

中國現代五項賽事中心游泳擊劍館5.65 m層采用了預應力梁的結構形式，在該層(1－8軸)～(1－11)軸/(1－D)軸～(1－L)軸之間的900 mm×2000 mm框架梁采用預應力混凝土結構，其預應力束采用4×12s15.24配置，鋼絞線為1×7－1860－15.2低松弛預應力鋼絞線，預留孔道內徑采用90的金屬波紋管成孔。預應力梁采用兩端張拉，張拉控制應力為0.75fptk，張拉時可適當超張拉，但最大不應超過3%。預應力梁混凝土強度等級為C45。

2 材料及錨具要求

2.1 鋼絞線

(1)鋼絞線為預應力工程的主要材料，對所用的鋼絞線應嚴格檢查、妥善存放。其技術條件、質量證明、包裝方法及標志內容等，應分別符合《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224—2003)的規定。

(2)預應力梁鋼材應分批驗收。驗收時，應檢驗其質量證明書、包裝方法及標志內容是否齊全、正確;鋼材表面質量及規格是否符合要求，有無銹蝕或影響與混凝土粘結的油污。

(3)對每批鋼絞線按同一品牌、同一規格、同一批號進行分批，每批重量不大于60 t。從每批鋼絞線中任取3盤進行力學性能試驗，其力學性能應符合《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224－2003)中對該類鋼絞線的各項性能指標要求。

2.2 錨具

錨具是預應力工程中承受預應力筋的拉力并將其傳遞到混凝土上所用的永久性錨固裝置。本工程錨具按設計要求選用YJM15－12夾片式群錨及相應配套件。對每批進場的錨具均應進行抽樣檢查:

(1)外觀檢查:從每批中各種不同類型的錨具抽取10%，且不少于10套進行外觀尺寸的檢查。

(2)硬度檢查:從每批中各種不同類型的錨具抽取5%，且不少于5套做硬度試驗。

(3)靜載錨固性能試驗:經過上述兩項檢驗合格后，從同批中抽取錨具組成3個預應力筋錨具組裝件，進行靜載錨固性能試驗，試驗結果應符合下列要求:

①錨具效率系數不小于0.95。②實測極限拉應力時預應力筋總應變不小于2%。③當預應力筋、錨具組裝達到實測極限拉應力時，除錨具設計允許的現象外，全部零件均不應出現肉眼可見的裂縫或破壞。④應滿足分級張拉等張拉工藝的要求，并具有放松預應力筋的性能。⑤錨固過程中預應力筋的內縮值應符合要求。

2.3 金屬波紋管

波紋管是用來預留預應力孔道的，因此波紋管應內、外清潔，無油污，無孔洞和不規則褶皺，咬口無松動，無開裂，無脫扣，在一定的外荷載作用下，有抵抗變形的能力，在澆筑混凝土過程中水泥漿不能滲入管內。波紋管的外觀尺寸偏差應滿足要求，并注意保管。

3 施工工藝

3.1 鋼絞線下料

(1)鋼絞線立放、固定、將線頭平拉出盤，采用砂輪切割機切割，并逐一編號以保證預應力筋根數及長度與圖紙相符;

(2)鋼絞線的下料總長度應為根據設計圖紙提供的預應力筋長度加上張拉操作的長度。

(3)鋼絞線應順直無死彎，切口應無松散，表面無油污、無銹蝕。

(4)鋼絞線拆盤時應注意安全、防止線頭彈出。

3.2 安裝波紋管、端頭墊板及螺旋筋

安裝波紋管及端頭墊板的梁下及梁端處應搭設安全可靠的操作架，波紋管嚴格按設計位置固定在托架筋上。托架筋采用10鋼筋，每米須設一個托架筋。埋設波紋管時，波紋管就位后應正確安置端頭墊板和螺旋筋，端頭墊板應與波紋管垂直，矢高應符合設計要求。螺旋筋安裝時應套在錨墊板上并焊牢。從整體上看，波紋管應平滑、順直。端頭墊板應垂直于波紋管。待以上各項完成后將墊板與波紋管的空隙和灌漿孔封閉，避免漏漿(圖1)。

圖1 埋設安裝示意

3.3 灌漿孔的制作

灌漿孔應選在反彎曲點位置，具體到本工程應該選在波紋管的最高點，在最高點位置先焊接固定好出漿用的金屬管，然后封閉嚴實波紋管與金屬管的縫隙(圖2)。

圖2 灌漿孔留設示意

3.4 穿束

對所有預應力束，待波紋管成型固定后，采用人工送入的方式穿束。

3.5 張拉施工準備

3.5.1 張拉設備的選定及標定

根據所用預應力筋的種類及其張拉錨固工藝情況，選用張拉設備。本工程采用的張拉設備為YCW型250 t千斤頂，油泵為ZB4—500型高壓油泵。張拉前對千斤頂、油泵作張拉力與油表讀數的校正。張拉設備應配套標定，以確定張拉力與壓力表的讀數關系。壓力表的精度不宜低于1.5級。最大量程不宜小于設備額定張拉力的1.3倍。

3.5.2 張拉油表讀數確定

根據設計要求和對梁的摩阻損失進行實測計算出的張拉控制應力，以及千斤頂的校正報告將張拉力分級換算成相應的油壓表讀數，分級方法按 0、10% σcon、30% σcon、50%σcon、90%σcon、100%σcon進行，油表讀數最大值不宜大于油表量程的75%。

3.5.3 預應力筋張拉伸長值計算

(1)直線預應力筋張拉伸長值ΔL可按下式計算:

L為預應力筋實際長度;E為預應力筋彈性模量;A為預應力筋的截面面積;P為預應力筋的平均張拉力。

(2)曲線預應力筋張拉伸長值ΔL的計算:

對于曲線預應力筋，應分段計算各曲線段的伸長值，然后進行累加。

3.6 預應力筋張拉

3.6.1 張拉控制應力及張拉方式

本工程采用兩端張拉，其張拉控制應力σcon=0.75fptk。張拉方式為0→1.0σcon錨固。

3.6.2 預應力筋張拉順序

預應力筋張拉順序應遵從設計要求，同時應遵從使構件受力均勻、同步，不產生扭轉、側彎，不使混凝土產生超應力，不使其它構件產生過大的附加內力及變形的原則，具體張拉順序見圖3。

圖3 張拉順序示意圖

3.6.3 安裝錨具及張拉設備

安裝錨具及張拉設備時應注意以下幾點:

(1)工作錨環應對中;(2)夾片應均勻對稱打緊并外露一致;(3)千斤頂上的工具錨孔位與構件端部工作錨的孔位排列一致;(4)張拉力的作用線與孔道中心線重合。限位板與錨具應配套，鋼絞線應保持順直一致。

3.6.4 張拉

張拉時應緩慢均勻，供油不可急上急下，具體張拉過程如下:

(1)應先張拉上排鋼絞線束1、2，并對其灌漿。

(2)然后張拉下排鋼絞線束3、4，并對其灌漿。

(3)從零應力張拉至初應力(10%σcon)。

(4)從初應力分五級張拉到100%σcon，量測預應力筋伸長。

(5)千斤頂回油，拆卸工具錨。

3.6.5 張拉伸長值量測與校核

3.6.5.1 伸長值量測

張拉伸長值量測使用測量精度為1 mm的標尺測量，采用測量千斤頂油缸行程數值的方法。如果中間錨固，則第二級初始荷載為前一級最終荷載，將多級伸長值疊加即為初應力至終應力之間的實測伸長值ΔL1。

ΔL1為初應力至設計張拉力之間的實測伸長值;ΔL2為初應力以下的推算伸長值。

3.6.5.2 伸長值校核

張拉控制采用張拉力與伸長值的雙控，如果實測伸長值超出計算伸長值的±5%則應立即停止張拉，查找原因，待問題解決后方可繼續張拉。伸長值校核應在張拉過程中同時進行。

3.7 割束

當張拉工作結束后，采用手提式砂輪切割機將其錨具后外露剩余預應力筋割除，但錨具后應保留預應力筋長度不小于30 mm。

3.8 孔道灌漿

根據設計要求，孔道灌漿采用52.5普通硅酸鹽純水泥漿，摻復合微膨脹劑兼減水緩凝作用，水灰比≤0.35，強度等級≥M35。灌漿過程中應保持連續一致，以免造成灌漿不密實。在灌漿時采用一端灌漿，一端排氣的方法，待各個出漿口均冒出與所灌漿體同稠度的水泥漿時封閉出漿口，繼續加壓，然后關閉灌漿口處的閥門，取下灌漿管，繼續下一束的灌漿。灌漿過程中應取水泥凈漿做試塊。

圖4 波紋管預留位置示意

4 預應力梁施工質量控制措施

(1)綁扎預應力梁鋼筋時，應考慮波紋管的位置，該工程采用波紋管為外徑100的金屬波紋管，最低點距離梁底高度為200 mm，鋼筋綁扎時需保證波紋管走向位置凈間距110 mm，梁底鋼筋最大高度不能超過200 mm，方可保證預應力束的埋設位置。當非預應力筋與預應力筋放置發生矛盾時，應與設計協商調整非預應力筋位置，以確保預應力筋的位置和形狀。

(2)混凝土在澆筑時，振動棒不要直接振搗波紋管，以防波紋管漏漿，并注意張拉端墊板后及固定端錨板后的混凝土應振搗密實。

(3)張拉端墊板前應注意不要將混凝土灌入。

(4)不得在波紋管及預應力鋼絲上電焊打火。

(5)預應力筋張拉前，應確認混凝土強度等級達到設計混凝土強度等級的100%后，拆除梁側模，方可施加預應力。

5 施工安全

(1)加強現場安全生產管理，建立、健全安全生產責任制度。施工前，由項目部根據本工程的技術特點進行安全技術交底和操作注意事項交底。讓施工全體人員明確技術要求及操作注意事項，使全體施工人員樹立牢固的安全意識，文明施工。

(2)張拉時，嚴禁在千斤頂后站人，以防千斤頂彈射傷人。并應在顯著位置掛安全警示牌，交叉作業時，應在作業平臺上方鋪設隔離防護板，嚴防墜物傷人。

(3)張拉完成后，在采用手提砂輪機切割多余鋼絞線時，應逐根切，禁止兩根以上同時切，以防砂輪片碎裂。

(4)灌漿作業時，灌漿口作業必須戴防護眼鏡。操作人員應隨時注意壓力表的壓力變化及各方情況，防止水泥漿噴射傷人。

(5)必須保證用電安全，所有電箱須有漏電保護裝置。加強用電安全管理，嚴禁私拉亂接，施工用電必須有專業人員操作，嚴禁非專業人員動電，以防觸電傷人。