線性可控式預應力梁施工技術

(中建三局集團有限公司 湖北 武漢 430064)

線性可控式預應力梁施工技術

劉歡葉磊熊煥然李廣旭

(中建三局集團有限公司湖北武漢430064)

隨著社會不斷進步，人們對建筑使用功能要求越來越高，建筑形式越來越復雜。大跨度、大空間結構形式逐漸成為常見形式，尤其在公共建筑中，通常通過預應力梁結構來達到設計要求。本文通過采用可調復合型對拉螺桿，將對拉螺桿與波紋管固定卡相結合，并利用BIM技術建立模型進行深化，提高后張法預應力曲線定位精準度，提高預應力施工質量。

預應力梁；BIM技術；波紋管定位；可調復合型對拉螺桿

一、引言

隨著社會不斷進步，人們對建筑使用功能要求越來越高，建筑形式越來越復雜。大跨度、大空間結構形式逐漸成為常見形式，尤其在公共建筑中，通常通過預應力梁結構來達到設計要求。在預應力梁施工過程中，通常采用專用固定支架進行波紋管的固定。但由于預應力梁鋼筋排布較密，梁側模板采用對拉螺桿進行加固，固定支架不好施工，工人操作難度大，混凝土澆筑過程中容易造成波紋管偏位，導致預應力損失，甚至不利于結構安全。

通過施工前采用BIM技術建立模型進行深化，對結構復雜節點鋼筋排布進行優化，準確定位波紋管。波紋管固定采用新型可調復合型對拉螺桿，整個構件采用預制加工，將對拉螺桿與波紋管固定卡相結合，不僅可以有效固定波紋管，保證波紋管相對位置的準確性和穩定性，提高后張法預應力曲線定位精準度，又可以很好的加固梁側模板，減少施工工序，節省人力、物力。

二、施工工藝流程及操作要點

(一)工藝流程

預應力梁施工流程為;

預應力筋矢高計算→BIM建模深化→梁底支撐架搭設→梁底模鋪設、安裝→梁鋼筋骨架綁扎→預穿復合型對拉螺桿→波紋管及預應力筋穿插固定→預應力筋固定端端部預埋安裝→梁其他鋼筋綁扎→梁側模安裝、加固→驗收→澆灌混凝土→拆除梁側模、養護→張拉→孔道灌漿。

(二)操作要點

1.預應力筋矢高計算

根據設計給定的預應力曲線方程y=ax2(a=1h÷0.5L2)，計算預應力束定位卡箍的高度，繪制預應力曲線圖(單位：mm)。

圖1 預應力曲線示意圖

2.采用BIM技術建模深化

BIM建模深化，項目部利用BIM技術建立模型，直觀反映預應力梁、墻柱與波紋管的位置關系，進行深化設計，對復雜節點鋼筋排布進行優化，避免鋼筋沖突，并保障波紋管準確定位。

以濟寧市文化中心圖書館為例。圖書館三層設計有八根大跨度懸挑預應力梁，懸挑長度12m，梁截面為800mm×2200mm，鋼筋密集，尤其是梁柱接頭部位，波紋管穿插及定位難度較大。

圖2 預應力梁位置示意圖

圖3 預應力梁鋼筋排布示意圖

預應力梁與勁性混凝土柱相交，預應力束錨固端在梁柱接頭內，并且在固定端周圍增加抗裂鋼筋網片，鋼筋十分密集，施工難度大。同時預應力梁截面較大，箍筋為六肢箍，波紋管很難穿過，影響定位準確性。通過BIM技術建立三維模型，直觀反映預應力梁鋼筋與波紋管的位置關系，通過與設計院商討，做出了以下優化：

“1”將預應力鋼筋束錨固端向梁柱交接處以外移動700mm， 并將抗裂鋼筋網形式進行調整，為錨固端施工預留足夠空間。

圖4 預應力梁原設計鋼筋排布圖

圖5 預應力梁深化后鋼筋排布圖

(2)將預應力梁部筋形式進行部分調整，給波紋管穿入施工預留足夠操作空間，保障波紋管定位準確性。

圖6 預應力梁原設計鋼筋排布圖

圖7 預應力梁深化后鋼筋排布圖

(3)按照預應力矢量曲線，對波紋管位置進行精確定位。尤其注意梁柱節點處柱縱向鋼筋與箍筋、梁內箍筋按照BIM放樣進行調整，預留出波紋管穿過的空間。

圖8 梁柱接頭波紋管節點深化示意圖

3.梁底支撐架搭設、梁底模鋪設、安裝

梁底支撐采用碗扣式滿堂腳手架，滿堂支撐架編制專項施工方案，并進行專家論證，經各方審批通過后進行實施。

圖9 梁底支架搭設示意圖

4.預穿復合型對拉螺桿

按照事先BIM深化定位，在相應位置固定復合型對拉螺桿，水平間距1000mm。

可調復合型對拉螺桿，主要由對拉螺桿、波紋管固定卡和可調螺母組成。在對拉螺桿一側水平方向焊接兩個鋼筋環(采用HPB300Ф6鋼筋，直徑略大于U型卡鋼筋),波紋管固定卡為U型卡(采用U型全絲螺桿)。U型卡螺紋段上部預先放置上螺母，U型卡插入對拉螺桿鋼筋環中，下部擰下螺母，上下兩個螺母共同將U型卡固定。

可根據梁截面尺寸，在復合對拉螺桿兩端相應位置設置梁側模板定位片，用30mm×30mm鋼片與螺桿進行焊接。

若有防水要求，可在復合對拉螺桿中部設置止水鋼片，用30mm×30mm鋼片與螺桿進行焊接。

圖10 可調復合式對拉螺桿實物圖

注：1-波紋管;2-U型卡;3-對拉螺桿;4-鋼筋固定環;5-螺母;6-模板固定片;7-止水鋼片

5.波紋管及預應力筋穿插固定、固定端預埋安裝

穿管時避免反復彎曲造成管壁開裂, 波紋管綁扎牢靠, 接頭管采用 200 mm～300 mm 長大一號的波紋管將波紋管連接, 其兩端用密封膠帶封裹。張拉端設置注漿孔, 在靠近錨固端設置排氣孔。安裝后檢查其位置、曲線形狀及固定是否符合設計要求, 接頭是否完好, 管壁有無破損。合格后即可穿入預應力筋。

6.澆筑混凝土

預應力梁混凝土強度等級C50。由于梁柱節點鋼筋密集，直徑較粗，可插入振搗棒的空間較小。梁柱接頭、梁翼緣下部等位置混凝土不易充分填實飽滿。同時，混凝土強度等級較高，黏度較大，也影響混凝土澆筑密實。通過BIM技術建立模型，優化鋼筋排布，并且合理砂石級配試配，將石子粒徑控制在10cm以下，試配C50自密實混凝土，實現免振搗混凝土施工。自密實混凝土施工工藝簡單、操作簡便、混凝土成型質量好，適用于鋼筋排布較密集的混凝土結構施工。

三、質量控制

(一)預應力筋施工質量控制

(1)預應力筋布筋時，按照BIM深化方案進行排布定位，并且鋼筋保障數量及質量、種類必須符合圖紙要求。

(2)豎向布筋應保證在垂直方向上個控制點(含反彎點)高度達到設計要求且形成平滑曲線。

(3)張拉端、錨固端錨具、承壓板必須可靠固定，澆筑混凝土時不應出現位移和變形。

(4)鋼絞線擠壓錨具成型后，鋼絞線外端應露出擠壓頭1mm～5mm。

(5)預應力筋從張拉端穿出的長度應滿足張拉設備的要求。

(二)預應力張拉

(1)張拉時混凝土強度不得低于設計強度的75%。

(2)預應力筋張拉完畢前不得拆除梁底支撐，且在施工過程中必須對預應力梁的跨中撓度進行監測，直至模板完全拆除。

(3)預應力筋切除時采用砂輪切割機，嚴禁采用電弧切斷。

(三)孔道灌漿

(1)灌漿前孔道應濕潤潔凈，灌漿應均勻緩慢地進行，一次完成，中途不應中斷，并應排氣通暢。

(2)在灌滿孔道并封閉排氣孔后，再持續加壓至0.5～0.6MPa。

(3)灌漿完畢后進行封錨工作。切除預應力筋多余長度須采用砂輪切割機，嚴禁使用電弧切斷。

(四)安全措施

(1)嚴格遵守施工安全管理制度，注意安全生產，加強組織紀律，對所有的施工人員進行安全教育和安全交底。進入施工現場，須帶好安全帽。

(2)施工時應確保安全用電，對施工中的臨時線路加強保護，經常檢查。

(3)張拉前仔細檢查張拉平臺的安全性, 并在張拉平臺上搭設高度適當的安全擋板, 防止張拉中的意外事故, 確保人身安全。

(4)張拉預應力筋開始前, 應禁止非預應力施工人員進入張拉區域。

(5)張拉錨固時, 張拉端附近應無人站立或走動, 特別是張拉中的千斤頂后方嚴禁站人,測量伸長值或敲打工具錨時, 操作人員應站在千斤頂側面且與千斤頂角度大于45°。預應力筋張拉錨固后1 min～ 2 min 再卸千斤頂。

(6)張拉設備使用前, 應對高壓油泵、千斤頂進行空載試運行, 無異常情況方可正式使用。

(7)切割時應注意防止鋼絲、鋼絞線彈出傷人或砂輪片破碎傷人。

四、結論

線性可控式預應力梁施工技術，提高后張法預應力曲線定位精準度，提高了預應力梁施工質量，降低預應力梁施工難度，有益于預應力梁施工的推廣應用。不但在預應力梁施工上具有一定的社會價值，同時也是一項綠色環保技術成果，為建設資源節約型，環境友好型社會具有很強的推廣價值。

[1]陳靜茹，孫俊亮，劉鵬，李世俊. 大跨度后張預應力梁施工質量控制.土木工程 (2014年02期).

[2]陳穎，白云飛，羅軒忠，陳江偉，趙飛.武漢綠地中心工程BIM技術輔助鋼梁施工 信息化(2016年S1期).

劉歡(1991.02-)，男，黑龍江省五大連池市，本科，工程技術管理工作。