摘要：在超大跨度钢结构的建筑中，钢结构两端支座一般设计为超大截面框架柱支墩，并施加有粘结竖向预应力，从而实现节约空间、缩短工期的目的。通过对珠海长隆海洋科学馆超大截面竖向预应力施工进行研究，详细介绍了截面达9000mm×1500mm、高度超过38m的混凝土支撑柱实施竖向后张法有粘结预应力的施工技术应用。
关键词：框架柱；竖向；预应力；技术应用
1、工程概况
珠海长隆海洋科学馆总建筑面积36.9万平方米，是集海洋生物展览、娱乐休闲等功能于一体的全室内综合性建筑，工程属超大超长结构，主体结构为钢筋混凝土+钢结构，共有32根1.5×9m的钢筋混凝土支撑柱用于支撑整个屋面结构，其中每根柱内布置4×19束预应力筋，屋面钢结构支撑柱采用后张法有粘结预应力技术，采用直线布筋形式。预应力筋采用fptk =1860高强度低松弛钢绞线，单根直径D=15.2mm，张拉预应力为0.70fptk，混凝土强度C50，混凝土强度达到85%以上后方可张拉预应力筋。张拉时同步对称协调张拉，张拉施工采用应力应变双控。锚具采用Ⅰ类锚具，其中张拉端锚具采用夹片锚具，固定端采用挤压锚具。
2、有粘结预应力柱施工工艺流程
绑扎柱中非预应力筋、安装铁盒→焊接绑扎预应力支架→波纹管穿设→预留排气孔、灌浆孔→安装配件→柱内预应力筋穿设→绑扎板面普通钢筋→隐蔽工程检查眼瞅→混凝土及养护强度达到85%→预应力筋张拉→孔道灌浆→切断外露预应力筋、并做防护处理→张拉端浇筑砼封锚
3、预应力施工工艺及方法
3.1有粘结预应力筋布设及混凝土浇筑
（1）施工方法
A 柱内预应力孔道安装在每层柱板上位置留2500mm槽口，槽内混凝土待预应力筋安装完成后再浇筑。1、4号孔道筋在-6.000m承台柱内埋入预应力筋，2、3号孔道筋在首层±0.000m标高柱内埋入预应力筋，在柱子上2500mm范围预应力孔道沿高度位置留设500×180×2500铁盒，铁盒内填充泡沫板条，铁盒上部柱内安装直径D105mm的波纹管，埋入铁盒内200mm，波纹管下部用胶带封堵，波纹管内套入90波纹管，以增强波纹管的刚度，防止预应力孔道漏浆堵孔；柱混凝土浇筑完成后将90波纹管抽出，并将波纹管上口封住，竖向波纹管采用定位钢筋沿高每1.0米绑扎固定，铁盒每两层埋设于柱内，并贴紧波纹管，在施工到27~32m柱子时，采取人工和穿束机配合滑轮卷扬机将柱内1、2、3、4号孔道预应力筋全部安装到位。
B 根据结构特点、施工条件和工期要求，确定预应力筋在浇筑混凝土后（后穿束法）穿入孔道。竖向孔道的穿束，采用单根由下向上控制速度穿入孔道。
穿束的方法可采用人力、卷烟机或穿束机单根穿或整束穿，对超长束、特重束，采用卷扬机整束穿，束的前端装有穿束王套或特制的牵引头，穿束机适用于穿大批量的单根钢绞线，穿束时钢绞线前头宜套一个子弹头形壳帽。
C 竖向预应力筋柱采用增强型波纹管成孔时应采用定位支架固定，每段波纹管长度应根据施工分层高度确定，波纹管高度宜高出混凝土浇筑面500~800mm，并用堵头临时封口。
D 预应力筋安装好后的成品保护
混凝土浇筑时，应采取有效措施，防止预应力筋孔道漏浆堵孔。安装好的预应力筋，应分类放置，长筋应当卷起来，按布筋顺序对方
预应力筋对方场地应有防雨措施，宜采用彩条布覆盖，并固定牢靠，并用木方或支架架空，防止预应力筋泡水生锈。
预应力筋穿束及铁盒示意图
（2）布筋技术要点
A 波纹管拼装时取大于主管3mm波纹管做连接头，接头长度取200~250mm，管接口用宽胶带密封，以防接口漏浆。波纹管在孔道端部与预埋垫板拉拔管相接，在接缝处应进行密封以防漏浆。有粘结预应力筋固定端波纹管端部用棉纱密封。
B 预应力筋铺放完毕后应逐根检查，波纹管与马凳用细钢丝绑牢，以防混凝土浇筑时波纹管位置发生偏差。
C 波纹管安装过程中，应避免反复弯曲，以防管壁破裂；还要防止电焊火花烧伤管壁。在整改预应力工程施工过程中必须严格防止预应力波纹管破损，在预应力钢绞线穿入波纹管前，波纹管接头处应用塑料胶带包扎好，同时必须严格检查波纹管有无破损。
（3）混凝土的浇筑及振捣
A 预应力筋铺放完成后，应由监理单位进行隐蔽验收，确认合格后方可浇筑混凝土。
B 浇筑混凝土时应认真振捣，保证混凝土振捣密实，尤其是预应力筋张拉端及锚固段周围的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞；振捣时应避免碰撞预应力筋、波纹管、钢筋支架以及端部预埋部件。
C 浇筑梁板混凝土时要有专人看守，以防止混凝土浇筑人员或其他人员将预应力筋、承压板、波纹管、马凳位置改变。
D 应至少预留三组混凝土试块作同条件养护以确定张拉日期。
（4）端模
预应力筋张拉端模板应在预应力张拉端处承压板焊接固定后再支，支此处模板时不可更改预应力筋的方向及位置。
3.2预应力筋张拉
预应力筋的张拉程序：设计张拉控制应力σcon=0.70fptk 即 1302MPa
张拉程序为：0→0.15σcon→1.05σcon→锁定
每孔预应力筋的张拉施工顺序：
清理承压板、钢绞线→穿锚环、安放夹片→安放千斤顶→安装工具锚→张拉至初始应力→量测千斤顶在初始应力下的缸长L1→张拉至控制应力→量测千斤顶在控制应力下的缸长L2→校核张拉伸长值→千斤顶回程→卸千斤顶
3.3 整体结构预应力筋的张拉顺序
支撑柱分2次张拉，在屋面结构安装之前先张拉一半（即孔2、孔3预应力筋），在屋面钢结构安装完毕后张拉另一半（即孔1、孔4预应力筋）.
3.4张拉伸长值
（1）伸长值的计算
预应力伸长值△L，可按下式计算：
B、采用张拉应力和张拉伸长值双控进行
实际张力伸长值的量测：伸长值的测量以量测张拉千斤顶缸伸出的长度值来测定的。当张拉至初应力时量测千斤顶缸伸出的长度值L1，张拉至控制应力时量测千斤顶缸伸出的长度L2，根据千斤顶伸出长度的差值L2-L1，用图表法推算出初应力的伸长值L0，实际的预应力筋的伸长值为L2-L1+L0；当千斤顶的长度不足时，千斤顶需要多次倒行程，量测伸长值时，每次倒行程应量测其缸的伸出长度，然后进行累加，最后确定预应力筋的实际伸长值，预应力钢绞线张拉完毕后应停12小时，以观察钢绞线锚固情况，然后再进行孔道灌浆；
C、预应力筋张拉时应认真将每束钢绞线的实测伸长值做好记录，然偶进行系统的整理，做好交工验收资料。
D、预应力筋张拉以“应力控制、应变校核”的方法张拉，当实际伸长值比计算伸长值大于10%或小于5%时，应暂停张拉，待找出原因并采取措施予以调整后，才可继续张拉。
（3）孔道灌浆
预应力钢绞线张拉完毕后应停12小时，以观察钢绞线锚固情况，然后再进行孔道灌浆；具体做法如下：
预应力筋张拉完一批，随机灌浆一批。灌浆在板面进行，以利于设备的移动，灌浆前应检查所有的孔口附堵物是否清除干净。
采用不低于42.5R普通硅酸盐水泥的水泥净浆进行灌浆，水泥浆体强度为M30，水灰比0.4~0.5，并参入适量减水剂、膨胀剂，以增加孔道灌浆的密实性；
灌浆压力以0.3~0.5Mpa为宜，灌浆孔及排气孔内径为25mm，每个孔道灌浆应一次完成，不能中途停顿，喷嘴不能离开灌浆孔，以免空气进入孔道形成气泡。待排气孔排出浓浆后方可将排气孔堵塞，在灌满孔道并封闭排气孔后，再继续加压至0.5~0.6Mpa，再封闭灌浆口。
（4）张拉口的封锚
灌浆完成后，即可采用手提砂轮切割钢绞线，露出锚具外的钢绞线，长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不宜小于30mm，按设计要求，预应力筋灌浆完成后48小时内应进行封锚。
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[4]大跨转换梁同上部结构共同工作的性能分析[J]. 王宇. 山西建筑. 2010（10）
论文作者:詹文平
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/24
标签：预应力论文; 孔道论文; 波纹管论文; 混凝土论文; 应力论文; 千斤顶论文; 钢绞线论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;