摘 要:采用先張法現(xiàn)場預制預應力混凝土拱板構件是預應力混凝土結構的主要結構型式之一。本工程采用空中澆筑的方法施工,以8m圈梁作為臺座,室內搭設滿堂腳手架作為臺面,在8m高空預制拱板,水平滑移就位安裝,結合空中施工特點,省去吊裝環(huán)節(jié),通過工程實踐總結形成本工法。
關鍵詞:預應力混凝土,先張法,施工工法
1、工法特點
1.1空中現(xiàn)澆工藝無需預制場地,對施工場地無特殊要求。
1.2空中現(xiàn)澆工藝施工環(huán)節(jié)少,減少了吊裝環(huán)節(jié),使拱板不會受到不必要的外力。
1.3高空現(xiàn)澆工藝施工工期短。
1.4施工場地較小相對固定,利于垂直起重機械、水泥拌制和材料堆放場地的安排。
2、適用范圍
本工法適用于糧庫21~24m跨平房倉拱板的施工,最適合在拱板預制場地小甚至無預制場地、無大型吊機的環(huán)境下,施工多幢平房倉的拱板。
3、工藝原理
根據(jù)現(xiàn)澆先張法預應力拱板屋蓋的設計方案,有針對性地利用頂部圈梁作為張拉臺座(采取加固措施具體詳見圖1和圖2),在室內搭設鋼管滿堂腳手架,架頂做頂撐及拱板底模支架,用支撐鋼管與頂部圈梁內側支撐牢靠,有效地平衡了張拉時對臺座的不平衡力, 在頂撐上滿鋪竹膠板作為拱板底模及張拉臺面,形成了先張法預應力拱板糧倉屋蓋原位現(xiàn)澆施工法。
4、操作要點
4.1臺座設計施工。預應力臺座,由傳力墩、臺座板、臺面和鋼梁錨固板等組成,本工程傳力墩及臺座板均利用8m高位置的圈梁,在室內搭設滿堂腳手架,架頂滿鋪竹膠板作為臺面。鋼梁錨固板,用20mm厚鋼板定制。根據(jù)現(xiàn)場條件,綜合考慮經濟及技術因數(shù),現(xiàn)場準備一次預制6榀拱板,分四次完成本工程拱板施工。每榀拱板寬2m,考慮操作面,拱板預制區(qū)域需要15m長。(1)傳力墩,作為張拉預應力鋼筋的支點,必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性,滿足抗傾覆和抗滑移的要求。本工程采用空中原位預制的方法施工,以8m高圈梁作為臺座。本工程雖說是磚混結構,但柱子、圈梁均考慮縱向及水平雙向荷載,砼標號C30,圈梁內外均配有4根Φ16鋼筋,箍筋φ8@200。設計強度及剛度均遠遠超過預應力張拉需要。(2)臺座板,原設計圈梁寬度370mm,為施工方便,在預制拱板區(qū)域,及靠近東山墻12m范圍內,將圈梁向外加寬為500mm及加寬至拱板外邊緣(拱板長度為寬處支撐圈梁每邊120mm)。預制拱板從東山墻向西布置,對應每組拱板位置,在每塊拱板下留孔2個。長*寬=200*120,作為預制完成后,滑移前頂升拱板的預留孔。孔內原設計圈梁外角預埋角鋼L50*5,預制拱板時,在拱板下預埋鐵件,鐵件位置與圈梁上角鋼位置對應,在拱板就位后,將拱板下鐵件與圈梁上角鋼焊接,以固定拱板。(3)臺面,在室內檐墻間搭設滿堂腳手架,架上滿鋪新竹膠板作為臺面,注意臺面中間起拱,起拱最高處為24mm。根據(jù)現(xiàn)場條件,綜合考慮經濟及技術因數(shù),現(xiàn)場準備一次預制6榀拱板,分四次完成本工程拱板施工。每榀拱板需要2m寬的臺面,考慮操作面,一次性搭設15m寬。(4)鋼梁錨固板,用20mm厚鋼板,按設計圖紙及現(xiàn)場情況定做,預應力鋼筋布置在下弦板及板兩側肋中,又考慮錨固板的固定,所以錨固板做工成字型(錨固板形狀見下圖)。錨固板上鋼筋孔位按設計位置及直徑打孔,鋼筋孔直徑比設計使用鋼筋粗2mm。錨固板下端利用預埋在圈梁內的鋼筋環(huán)固定在圈梁上,錨固板整體緊貼圈梁側壁,上部穿預應力鋼筋,張拉鋼筋時,錨固板將力傳給圈梁。
4.2預應力鋼筋下料鋪設。鋼筋的下料長度,比設計拱板長度寬300mm,以便于鋼筋穿入錨固板及夾具的固定。本工程均采用新竹膠板做臺面,不必涂刷隔離劑,以免預應力鋼筋沾污,影響預應力鋼筋與混凝土的粘結。
4.3 張拉預應力鋼筋。預應力鋼筋張拉:在同塊拱板上,按對稱的原則從中間向兩側逐根進行張拉錨固。(1)張拉控制方法。預應力鋼絲張拉控制采用雙控法施工,即預應力筋采用應力控制方法張拉,以張拉伸長值進行校核,實際伸長值與理論伸長值的差值應控制在6%以內。預應力鋼筋張拉采取一次超張拉方式,主要考慮施工中可能會出現(xiàn)設計時未考慮的預應力損失,如測力儀的誤差、溫度影響、臺座橫梁剛度變形。預應力筋張拉控制應力值比設計要求提高5%。張拉鋼筋時,一段固定不動,單面張拉,先用測力儀試張拉,確定鋼筋伸長量,做標記,在按設計順序張拉,每張拉一根,及時調整夾具重新固定牢靠。(2)張拉程序。0→105%σcon(持荷2min錨固)式中σcon—預應力鋼絲張拉控制應力。
4.4 預應力鋼筋張拉值檢測。預應力鋼筋張拉力值檢測:應在鋼筋張拉錨固后1小時左右進行,應采用鋼筋內力測定儀檢查鋼筋的預應力張拉值.根據(jù)規(guī)范規(guī)定,預應力筋張拉檢測值為0.94σcon(預應力筋的張拉控制應力),誤差在預應力筋張拉檢測值±5%之內均為允許。張拉伸長值檢測:應在張拉完畢后進行伸長值檢測,根據(jù)規(guī)范規(guī)定,實際伸長值與理論伸長值的差值應控制在6%以內。否則應暫停張拉,待查明原因并采取措施后,方可繼續(xù)張拉。
4.5 拱板砼施工。(1)拱板模板工程。混凝土拱板上弦板為二次拋物曲線,應先放出模板制作大樣。按照上弦曲線的二次拋物線公式,由端部支點開始每隔50CM長度的水平距離處,計算拱板曲線各點高度,即相對應的垂直坐標高度,搭設支模架,上弦板骨架由木龍骨拼接成,板面采用2mm鍍鋅鋼板。上弦模板以每隔板為界分節(jié)預制。上弦模板以隔板為支撐點。支模過程如下:待下弦鋼筋綁扎完成后,在隔板位置支撐墊塊,開始立隔板并臨時固定,隔板距上弦250mm位置留螺栓孔,在螺栓孔內穿螺栓,螺栓兩側固定方木,方木上支撐下弦底模,模板高度用加墊木、木楔的辦法調整。依次樹立隔板,支撐下弦底模,一拱板支設完成后就形成一個穩(wěn)固的整體。可以撤除臨時支撐,以免影響下部工序施工。(2)拱板砼工程。由于拱板澆筑時間長,且每次澆筑砼用量少,施工用砼宜現(xiàn)場攪拌。混凝土澆筑時,下弦混凝土應從跨中開始往兩端位置方向澆注。澆注前底模上撒混凝土,將下弦鋼筋墊起后均勻填裝混凝土,再搗震,隔板處搗震時間應延長,使底部混凝土震密實。上弦混凝土澆注應從軸線位置開始往跨中方向澆注,用刮板拉平后搗震,搗震器應從兩邊分別向跨中方向進行,避免從上而下的搗震,使混凝土產生流淌,搗震后用刮板拉平,再找平壓光,砼澆筑完成壓光后立即用塑料薄膜覆蓋并及時養(yǎng)護。
4.6 預應力鋼筋放張。放張要求。(1)放張預應力鋼絲,拱板混凝土強度達到混設計要求凝土強度的100%時方可。放張前,應拆除側模,使放張時構件能自由伸縮, 否則將損壞模板或使構件開裂。(2)放張順序。先放張使混凝土產生預壓力較小的肋部鋼筋,再放張使混凝土產生預壓力較大的板面鋼筋。應緩慢放張預應力鋼筋,對稱、相互交錯地逐根用剛簪子,在夾具位置簪斷鋼筋。(3)鋼筋回縮值檢查。切斷鋼筋時應測定鋼絲往混凝土內回縮情況,檢查構件放張時鋼筋與混凝土的粘結是否可靠。鋼筋回縮值:對碳素鋼不應大于1.2mm。如果只有20%的測試數(shù)據(jù)超上述規(guī)定值的20%,則檢查結果謂之合格; 如果回值大于上述數(shù)值,則應加強構件端部區(qū)域的分布鋼筋,提高放張混凝土強度等。
4.7拱板滑移。(1)焊斜拉鋼筋。拱板預應力筋放張結束后才能進行斜拉鋼筋的焊接,焊接按單面搭焊,焊接長度不小于10倍鋼筋直徑,本工程采用φ12斜拉筋,焊接長度不小于130mm。(2)滑移前準備。拱板滑移要求滑移面及8m圈梁上表面必須平整且有一定強度。施工現(xiàn)場,在圈梁上角包角鋼L50*5,作為圈梁的護角,避免滑移過程中壓壞圈梁,角鋼間每隔1m用50*5扁鋼連接。在圈梁上角鋼護角間滿鋪中粗砂找平。準備2輛運板船車,車寬200mm,車長1800mm,車高150mm,車軸上帶有手動行車裝置。(3)拱板滑移。在拱板下頂升孔內,放入液壓千斤頂頂升拱板,每塊拱板使用4個千斤頂,頂升時,2人在拱板一端同時頂升,盡量同步進行,待拱板頂升至一定高度,足以放入船車時,停止頂升,墊入船車墊板,放入船車,調整好位置(墊板放在圈梁護邊角鋼間,粗砂上,船車放在墊板上),松開千斤頂,讓拱板坐在船車上,將船車制動,然后頂升另一端。兩端船車就位后,在拱板前進方向鋪2塊車船墊板,拱板每邊2人,用手動裝置驅動船車在墊板上緩慢前行,前行一段,制動后,將后面墊板移至前面,松開制動,再手動前行。前行過程中注意,兩邊前行速度一直,盡量勻速前進,隨時觀察船車行進方向,如果發(fā)現(xiàn)船車有偏離運輸線路的趨勢,及時進行調整。每次滑移拱板,滑至就為處5塊,留一塊滑至預制臺面邊停下作為樣板,以免兩次預制拱板形狀有偏差。
4.8拱板焊接固定。拱板兩端下部均預埋鐵件,拱板下環(huán)梁上角有預埋角鋼,拱板就位后,用電焊將拱板下鐵件與環(huán)梁上鐵件焊接固定。且在兩塊拱板間,邊跨拱板與山墻環(huán)梁間,上弦、下弦上均有預埋鐵件,拱板就位后焊接牢固。
5、效益分析
5.1采用先張法預應力技術現(xiàn)場預制構件,與普通鋼筋混凝土結構相比,因減少模板、鋼筋和混凝土的用量,能節(jié)約建筑材料,減少用工量。
5.2運用先張法預應力技術現(xiàn)場預制構件,可以與主體結構施工同時進行,并行流水作業(yè),縮短工期。
5.3先張法預應力技術的應用能有效減小混凝土構件的截面尺寸,實現(xiàn)大跨度結構形式,降低能耗,減輕建筑物重量,節(jié)省工程造價。
5.4 采用空中預制、水平滑移就為的施工方法,不受施工場地限制,便于攪拌站、鋼筋場地的布置。
5.5 采用空中預制、水平滑移就為的施工方法,無需大型吊裝機械,既避免構件在吊裝過程中因受力不均而損壞,也節(jié)省了大量的吊裝費用。且回避了在吊裝過程中可能存在的眾多安全隱患。
5.6 采用空中預制、水平滑移就為的施工方法,水平滑移時構件強度低于地面預制、成品吊裝就位的構件強度,從而減少養(yǎng)護時間,縮短施工周期。
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