無粘結預應力施工工法(QG15Y-017-2006)我公司施工的甘肅金川科技館展館區設計為無粘結預應力混凝土主梁框架結構，主梁跨度21m，混凝土強度等級C40。預應力施工采用一端固定、一端張拉、固定端與張拉端設置梁端柱封閉的工藝。預應力筋選用武鋼集團生產的6×7Фs15.24㎜、1860MPa級高強、低松弛無粘結預應力鋼絞線,外包1mm厚塑料護套。大梁施工完畢，經檢查混凝土梁無任何裂紋，有效地防止了混凝土裂縫現象的發生。鑒于無粘結預應力工藝前景廣闊、施工方便的特點，結合金川廣場科技館主梁工程施工總結形本錢工法。1工法特點無粘結預應力工藝由于預應力筋與混凝土構件之間無介質粘結，全靠錨具、夾具承受并傳遞預應力，鋼絞線及錨夾具必須終身不銹，故對其材質要求高。施工時,預應力筋需與鋼筋綁扎同步按設計要求布置，張拉后無需灌漿，簡化了工序,且由于預應力筋事前布置，檢查方便，控制精確，使預應力筋按照設計要求充分發揮效能。該工法操作方法簡單，施工設備投入少，大大方便了預應力技術的推廣應用。2適用范圍適用于一般工業與民用建筑和一般構筑物無粘接預應力混凝土的施工，不適用圓心角大于90°的反向曲線或回頭曲線預應力筋的施工。遇以下情況應慎重處理：(1)修建在濕陷性黃土、膨脹土地區或地下采掘區的結構；(2)結構外表溫度高于100℃，或有生產熱源且結構外表溫度經常高于60(3)需作振動計算的結構。3工藝原理利用錨具與夾具控制預應力，給混凝土構件施工加預壓應力，使得預應力筋的抗拉性能得以最大發揮，同時阻止混凝土收縮和變形開裂。圖1、圖2為金川科技館框架梁預應力筋布置圖。圖1KL10、14預應力筋布置示意〔左右對稱〕圖1KL10、14預應力筋布置示意〔左右對稱〕圖2預應力筋支撐示意圖2預應力筋支撐示意4工藝流程及操作要點4.1工藝流程工藝流程見圖3。非預應力筋安裝非預應力筋安裝施工準備鋼鉸線制作鋼鉸線安裝砼施工、養護鋼鉸線張拉鋼鉸線切割端部封錨圖3施工工藝流程4.2操作要點對長度大于30m的梁板采用兩端張拉，對小于30m的梁板施工采用一端張拉工藝。本梁采用一端張拉工藝。下料預應力筋下料長度應符合標準規定，保證張拉需要及構造要求。下料場地應平整開闊，不得有利器損傷預應力筋護套。下料時，用無齒鋸成束冷切割成型。放線、編號、運輸、修補預應力筋一般由廠家成盤供給，現場根據實際情況采用人工或機械放線。為防止預應力筋彈射傷人，在其內外設置緩沖隔離裝置。放線前對材料性能復檢，符合《預應力混凝土用鋼鉸線》〔GB/T5224-2003〕、《無粘結預應力鋼鉸線》〔JG161-2004〕、《無粘結預應力筋專用防腐潤滑脂》〔JG3007-93〕的要求。下料前在切口兩端預先綁扎，防止切割后松散。下料后，按順序對預應力筋編號、標識，對捆綁點包裹防護后運至待安裝位置。發現預應力筋塑料護套破損，應及時包裹防水塑料膠帶修補〔不得采用聚氯乙烯塑料膠帶，防止氯離子析出對材料的腐蝕〕，嚴重破損的應報廢。安裝在普通鋼筋安裝完畢后進行，包含設計的承壓板和螺旋筋的安裝、預應力筋安裝。(1)承壓板和螺旋筋根據預應力筋的位置安裝，承壓板與模板緊貼且放置平整，螺旋筋端頭垂直于承壓板，防止預應力筋張拉時受力不均，見圖4。圖4無粘結固定端大樣(2)預應力筋按照設計位置從端頭承壓板預留孔逐根穿入，校正后支撐固定，控制好預應力筋縱向線直度和彎曲矢高，并注意以下事項：①預應力筋綁扎位置準確；②各種管線避開預應力筋；③各種構配件安裝完畢再定位預應力筋；④預應力筋曲線末端應與承壓板垂直，曲線段的起始點至張拉錨固點應有不小于300mm的直線段，最小彎曲半徑應符合標準要求。⑤端頭墊板與模板可靠固定。混凝土施工澆筑混凝土時，嚴禁踩壓及觸碰預應力筋，確保無粘結筋的水平位置及矢高準確。混凝土必須拌合均勻，坍落度控制在混凝土配合比允許誤差范圍以內。控制振搗棒位置，防止與預應力筋相碰，必要時采用附著式振搗器。本梁澆筑采用插入式振搗工藝。混凝土澆筑完畢應及時濕水或覆膜養護，并做好成品保護工作。張拉采用對稱張拉工藝，使梁體斷面根本處于均勻受荷狀態。張拉順序示意圖見圖5。圖5張拉順序張拉參數按設計要求確定，在設計圖紙無明確要求時，根據標準確定。當混凝土實際強度超過設計強度的75﹪時進行張拉，混凝土的強度根據同條件養護試塊的抗壓強度確定。預應力筋張拉控制應力：σcon=0.75fptk預應力筋張拉控制力：Ncon=σcon·Ap預應力筋張拉理論伸長值：△l=Ncon·L1/Ap·Es預應力筋實際伸長值：Δl1=ΔlP0+ΔlP1-ΔlC式中fptk—鋼絞線強度標準值；Ap—預應力筋截面面積；L1—梁中無粘結預應力筋長度；Es—預應力筋彈性模量；Δl1—預應力筋實際伸長值；ΔlP0—初應力至最大張拉力之間的實測伸長值；ΔlP1—初應力以下的推算伸長值；ΔlC—混凝土在壓縮過程中的彈性壓縮值。實際施工時，對平均預壓應力較小的板類構件，ΔlC可略去不計。張拉前對錨具、夾具、油泵、千斤頂校驗。錨具、夾具性能應符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》〔GB/T14370-2000〕、《無粘結預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規程》〔JGJ85-2002〕的要求。張拉以應力控制為主、張拉伸長值為輔。操作步驟為：穿入前卡千斤頂；初應力〔0.1σcon〕時記錄伸長值；一次張拉至σcon〔設計有規定時按設計要求執行〕，記錄伸長值，錨固卸荷，取出千斤頂，一束張拉完畢。按上述步驟循環至預應力筋張拉完畢。張拉伸長值大于千斤頂行程時，采用分級張拉。實際伸長值與計算伸長值偏差超過±6%時應停止張拉，查明原因，采取措施后繼續作業。張拉期間預應力筋的斷裂與滑絲根數應符合標準規定。梁的變形觀測與控制該梁與屋面整表達澆，為不允許出現裂縫的構件，施工期間采取以下措施控制裂縫：(1)施工前對結構進行裂縫驗算，確認結構在荷載、次彎矩作用下構件的長期剛度滿足構件受拉區外緣無裂紋產生；(2)構件端部封錨后再撤除梁底模板與支架；(3)張拉完畢實測梁體反拱值，并與理論值比擬，檢測梁體變形的符合性；(4)張拉過程中控制張拉程序，自中間向二邊對稱張拉。(5)控制后批張拉筋因混凝土彈性回縮對先批張拉筋的影響,將先批張拉筋的張拉控制應力值σcon增加αEσpci值。式中αE=Es/Ec。σpci為后批張拉筋對先批張拉筋重心處產生的混凝土法向應力。4.2.7張拉完畢的預應力筋應及時對端面毛化處理、涂防水涂料后封端保護，確保端面無滲無漏。5施工機具配備施工所用的機械與千斤頂根據張拉控制力選用。主要施工設備配置見表1。表1主要機具、設備配置表序號設備名稱型號單位數量1砂輪切割機〔臺式〕TCH-305HA/HB臺12砂輪切割機〔手提〕DG-10B臺13前卡式千斤頂根據張拉控制力選用臺24高壓油泵配套千斤頂臺25鋼板尺1m把16質量控制(1)執行以下標準與標準：JG161-2004無粘結預應力鋼鉸線JG3007-93無粘結預應力筋用專用防腐潤滑脂GB/T14370-2000預應力筋用錨具、夾具和連接器GB50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收標準JGJ85-2002預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規程JGJ92-2004無粘結預應力混凝土結構技術規程(2)施工過程中主要采取了以下控制措施：①控制端部錨板，使其縱向孔眼在同一垂直面內，保證預應力筋的線直度；②控制預應力筋的彎曲矢高，使其符合設計要求，充分發揮預應力筋效能；③控制混凝土澆搗質量，防止振動棒振搗時與預應力筋相碰；④控制張拉應力與張拉伸長值，使實際張拉力符合設計與標準要求，張拉伸長值在標準允許的誤差范圍以內；⑤控制端部封堵，保證端部密封、不漏不滲。7平安措施7.1由于預應力張拉積蓄有很大的能量，預應力筋被拉斷或錨具與千斤頂失效，巨大能量急劇釋放，可能造成很大傷害。因此，在任何情況下作業人員不得站在預應力筋的兩端，同時在張拉千斤頂的后面設立防護裝置。現場在張拉端與錨固端設5cm厚、3m高的木板平安防護帶，用于預防意外事件。7.2操作千斤頂和測量伸長值的人員，應站在千斤頂的側面操作，嚴格遵守操作規程。油泵開動過程中，不得擅自離開崗位。如需離開，必須把油閥門全部松開或切斷電路。7.3張拉時認真做到端部直線段預應力筋、錨環及千斤頂在同一直線上，便于張拉力的真實控制，不增加摩擦損失。7.4工具錨的夾片始終保持清潔和良好的潤滑。新的工具錨夾片第一次使用前，應在夾片反面涂上潤滑脂，以后使用5～10次后應將工具錨上的錨板和夾片一同卸下，重新涂油后使用。7.5每根構件張拉完畢，應檢查端部和其他部位是否有裂縫，填寫張拉記錄。8環保措施施工現場采取了防油污和防生產污水的簡易處理等環保措施。9效益分析本工法的最大特點是：施工工藝的簡化。常規施工方法需要成套灌漿設備，也對施工環境造成一定的污染，利用無粘結施工工藝，可節省機械設備，減少作業人員，提高作業工效。其次，無粘結預應力施工工藝較常規工藝更趨合理與先進。傳統的后張法預應力筋為先預留孔，后穿預應力筋，再完成張拉與灌漿等程序。而該法為先布預應力筋，與混凝土結構同時澆筑，這樣可有效控制預應力筋的彎曲矢高與線直度，使施工過程更加符合設計意圖，并不需要后續的操作程序。因此，后張法無粘結預應力工藝為預應力的施工提供了新的方法和途徑，大大推進了預應力結構的應用前景與應用領域，經濟效益與社會效益是顯而易見的。10應用實例2005年本工法運用于金川科技館展館區框架主梁。該展館區設計為單層鋼筋混凝土框架結構，建筑結構設計長155m，寬62m，標高▽8.40m，建筑面積6850㎡，整個結構成扇形平面布置。展館區主梁跨度21m，設計增加無粘結預應力鋼絞線防止混凝土裂紋，預