浙江杰筑装饰设计工程有限公司 浙江杭州 310051
摘要：近年来，我国经济取得了快速的发展，道路桥梁等交通设施建设也日益完善。我国在公路建设方面也不断的加大投资，尤其在高等级公路上投资建设。随着桥梁工程大量的投资建设作，积累施工经验。作为预应力桥梁的施工工艺也慢慢的成熟。其结构比较节省材料、安全系数高等优点也常在桥梁工程中被普遍使用。
关键词：跨连续梁；超长预应力；机械化穿束；数控张拉
引言
本文针对超长预应力束施工中的技术特点，采用了先进的机械化穿束技术和数控张拉技术，有效解决了施工过程中存在的难题，可为类似的预应力工程施工提供范例。
1工程概况
某地铁停车列检库建筑面积10736m2，建筑高度为9.5m，结构平面为规则长方形，总宽约67.1m，长163.64m，纵向柱间距为8.7m，横向跨度分别为19.4、24.1、23.6m，为1层框架结构工业厂房。预应力筋束主要分布于屋面横向框架梁和次梁，预应力梁纵截面均为三跨双坡形连续梁，横截面为矩形。按照设计要求，本工程采用有黏结预应力锚固体系，预应力筋采用极限强度标准值fptk=1860MPa的低松弛高强度钢绞线，直径为15.20mm，面积为140mm2，弹性模量Ep=1.95×105MPa。预应力筋采用成束布置，预留孔道采用金属波纹管，混凝土强度等级为C40，预应力张拉控制应力σcon=0.75fptk，当混凝土强度达到设计强度的85%之后可进行预应力张拉作业。预应力束均采用两端张拉，预应力张拉端采用夹片式锚具。
2超长预应力束施工的技术难点
预应力设计常规采用平法表示，设计院只提供预应力束的平面布置图以及相关的参数，需根据规范要求对图纸进行专业的预应力深化设计，而预应力结构中的梁柱节点和张拉端节点是深化设计中一项极为重要的内容。本工程的预应力梁双坡形以及顶层柱构造，与其他普通预应力工程相比较，梁柱节点处的钢筋显得更加密集和复杂。此外，受到梁截面宽度和预应力管道的影响，对梁普通钢筋的安装也有一定的要求。预应力束长度均大于60m，属于超长预应力束。因此，既要确保预应力筋定位准确和安装顺畅，又不影响普通钢筋的绑扎和施工进度，是本工程深化设计与安装施工过程中的难点。本工程预应力束均为两端张拉，两端张拉中最关键的问题是如何确保两端张拉时张拉力的同步。研究表明，张拉力的不同步率是导致超长多波曲线束预加应力值低于设计值的主要因素之一。现有规范的允许误差为±2%，而采用常规张拉施工方法，其同步性指标很难达到这一数值，所以要采用更加精确的施工控制手段来确保张拉施工质量。这是本工程预应力施工的关键。
3预应力深化设计
预应力深化设计包括预应力梁板平面位置图、预应力束立面线形图以及张拉端节点详图。鉴于本工程的特点，为了确保预应力束定位准确和安装顺畅，在深化设计中还增加了梁、柱钢筋与预应力管道的位置详图。预应力梁板平面位置图提供预应力梁的平面位置和预应力梁周边的结构形式，以及预应力梁（预应力束）的相关技术参数。在此基础上可确定张拉端（固定端）位置以及式样。预应力束立面线形图依据预应力梁板平面位置图提供的技术参数并结合施工工艺进行放样，确定预应力管道支架间距和支架坐标。为了确保超长预应力束的灌浆效果，在框架梁和次梁的中间支座处标识了灌浆用泌水孔位置。本工程预应力束张拉端式样有2种，一种用于框架梁的张拉端节点，另一种用于次梁的张拉端节点。框架梁张拉端设置在纵向外框梁外侧面上。为不影响建筑外观，锚垫板设置采用内置式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆内置深度150mm，可确保锚板安装以及张拉后外露钢绞线封闭的空间要求。锚垫板后的预应力管道埋设于框架梁的水平斜加腋区内。加腋区长度为2500mm，加腋高度同外框梁的梁高，为1400mm。加腋最宽处为500mm，满足了锚垫板的设置空间和局部承压要求。这种张拉端设置不仅完全消除了预应力张拉端构造对框架柱主筋以及框架梁锚筋的影响，而且无需考虑对建筑外立面的影响。针对本工程深化设计中产生的问题，采用先进的深化设计方法势在必行。
4超长预应力束施工
4.1超长预应力束穿束
在建筑工程中，预应力筋穿束最普遍采用的是人工穿束。人工穿束是采用人工推送的方式，根据每束预应力筋数量逐根将钢绞线送入孔道内。这种方法最大的优点就是简便易行。本工程的预应力筋为钢绞线。钢绞线具有一定的柔性，进入孔道后，在推进过程中受孔道内壁或孔道内其他钢绞线以及推送力大小变化的影响，其运动路径会发生不可预见的变化，尤其是在弯曲的预应力孔道中，此种变化更加复杂。采用人工推送方式穿束时，由于人力因素，推送力始终呈潮汐式变化，无法恒定，所以极易发生钢绞线相互过度交织缠绕的现象，以致于后续的钢绞线会发生无法完全穿入管道的现象。而过度的交织缠绕对后续的张拉施工也有很大的影响，会引起预应力束中各根钢绞线受力高度不均，从而导致预应力束的滑丝、断丝事故。在超长预应力束施工中，若采用人工穿束工艺，受人力限制必须在管道中局部留空设置若干接力段。但是对于多波曲线的超长预应力束，这种施工方法不仅产生了施工工序繁复、效率低以及接力段两侧管道易变形、难以封闭等问题，严重影响施工进度，而且增加了大量的人力成本。本工程作业面标高在8m左右，系高空作业。人工穿束时作业面上的作业人员比较密集，对施工安全也有很高的要求。此外，本工程施工场地狭小，对预应力施工作业的开展有一定的限制。通过对不同穿束施工工艺的比较，本工程选择了占地作业要求低的穿束机逐根穿束的施工工艺。穿束机采用电动机驱动，电机功率为3～5kW，通过变速机构带动3～4个平行布置的传动轮组同步转动。每个轮组由上下2个橡胶轮组成，轮与轮的间距可根据需要调节。穿束机主要工作原理是通过每双胶轮的握裹和摩擦力来夹持钢绞线运动，轮组的转动方向可正反调节，使钢绞线可向前或向后运动。穿束时，在每根钢绞线顶端安装带圆头的穿束帽，防止钢绞线对管道材料的损伤。穿束机质量仅为80kg左右，为其搭设的作业平台只需在原外脚手架的基础上进行简单加固后即可，使用较简便。
4.2超长预应力束张拉
本工程为实现超长预应力束张拉过程的精确控制，摒弃了常规的张拉施工方法，采用了控制精度高的数控张拉施工工艺。工艺采用的数控张拉设备由PLC控制装置、传感器测量系统、工业平板HMI人机交互界面以及液压电磁控制系统组成。数控张拉设备对工作场地的要求要高于常规设备。本项目中张拉设备操作场地设置在屋面。屋面作业场地开阔、较平坦，中间障碍物少，具备使用数控张拉设备的基本条件。
结语
预应力深化设计是预应力施工的重点，深化设计的深度和广度直接影响到预应力施工的难易程度及施工质量，也是影响施工安全的重要因素之一。本项目采用了机械穿束技术，很好地解决了建筑工程中超长预应力构件穿束的难点；预应力数控张拉技术的采用，有效地提升了预应力张拉的精度，解决了超长预应力构件两端张拉同步性的问题，确保了超长预应力构件张拉后有效预应力能够满足设计要求。
参考文献：
[1]唐荣.数控张拉技术在预应力梁预制工程中的应用[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2016，25（2）：44-45.
[2]王京杭.体外预应力技术在某连续梁加固施工中的应用[J].现代交通技术，2016，13（6）：72-75.
[3]庞云涛.浅谈预应力深化设计的经验和方法[J].现代国企研究，2016（6）：148.
论文作者:雷伟平
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第19期
论文发表时间:2019/7/1
标签：预应力论文; 工程论文; 作业论文; 钢绞线论文; 孔道论文; 数控论文; 节点论文; 《建筑模拟》2019年第19期论文;