对于大型工业厂房或仓库以及混凝土简支梁桥, 当跨度 (或跨径) 大于20m时, 尤其是30m以上时, 往往采用预应力混凝土梁作为主要承力构件。预应力混凝土梁有先张法与后张法两种, 而较大跨度 (或跨径) 者或大型预制构件, 多采用后张法的施工工艺。
后张法, 即先浇筑构件混凝土, 并在其中预留穿束孔道 (或设套管) , 待混凝土达到要求强度 (不低于设计强度的70～90%) 后, 将预应力筋穿入预留孔道内 (或在浇灌混凝土前将预应力筋穿入孔道) , 将千斤顶支承于混凝土构件端部, 张拉预应力筋, 使构件也同时受反向压缩。待张拉到控制拉力后, 即用特制的锚具将预应力筋锚固于混凝土上, 使混凝土获得并保持其预压应力。最后, 在孔道内压注水泥浆, 以保护预应力筋不致锈蚀, 使预应力筋与混凝土粘结成为整体, 并浇筑梁端封混凝土。
预应力筋下料长度一般为孔道长度加上锚固及张拉工作长度。为防止钢丝扭结宜进行编束, 每隔1～1.5m绑扎一道铅丝, 铅丝扣弯入钢束内。下料切割时, 将切口两侧各30～50mm处用铅丝绑扎, 切断后将切口扎牢。
梁内孔道可采用铁皮管、金属波纹管或橡胶管。波纹管宜有较密的定位钢筋, 尽量避免电焊火花溅上, 否则易发生线形走样和管壁漏浆现象。预应力筋一般采用人工穿束, 可在浇筑混凝上前穿入孔道。对钢绞线可将一根筋束中的全部钢绞线编束后整体装入孔道中。
(1)张拉前, 先检查调整两端钢绞线位置, 并用油漆做标记, 套上工作锚、夹片和限位板。
(2)预应力筋的伸长量应在初应力如10%张拉力状态下开始量测, 每级张拉力通过压力表读数控制, 用游标卡尺测量伸长量, 做好记录。
(3)一般设计图纸上所示的张拉力为封闭前锚具内的瞬间力, 实际伸长值计算式:
式中:ΔL为后张法预应力钢绞线实际伸长值;ΔL1为初应力至最大张拉应力间的实测伸长值;ΔL2为初应力的推算伸长值可采用相邻级的伸长值推算。
(4)将实际伸长值与理论伸长值进行对比, 如果误差在控制范围内, 则该钢绞线张拉完毕。
后张法预应力混凝土T型梁施工工艺流程如图1。
(1)预应力张拉完毕后的24h之内即对孔道进行灌浆。灌浆分两次进行, 每一孔道宜于两端先后各灌浆一次。
(2)由灌浆泵在梁一端将纯水泥浆经灌浆胶管从灌浆咀压入孔道内, 灌浆的压力最少升到0.7MPa, 当灌浆达到另一端饱满并排出浓浆 (排气孔排出相同稠度的水泥浆) 时用木塞堵孔, 并稳压10s以上后, 可关闭进浆管截止阀, 拆卸进浆管。
(3)间隔不小于30～45min后可进行第二次灌浆, 拔出两端排气孔木塞, 在另一端安装进浆管, 并将进浆管截止阀全部打开, 待排气孔流出浓浆时, 再用木塞堵孔及关闭进浆管截止阀, 并稳压10s以上后关闭截止阀, 拆卸进浆管, 完成灌浆工作。
封端前对梁端凿毛并清洗干净, 混凝土的强度等级不低于梁体强度。
施加预应力所用的机具设备及仪表由专人使用和管理, 在使用前先校验, 在使用过程中定期维护和校验。
常使用的张拉设备是穿心式油压千斤顶。施加预应力值的测定方法, 普遍是事先标定千斤顶2油压表液压系统, 再利用读油压表压力间接测力。千斤顶及油压表一般使用超过6个月或200次以及在使用过程中出现异常时, 应重新校准。
校正千斤顶的测力环或测力计的读数精度要求为±2%, 油压表读盘直径不宜小于150mm。
灰浆搅拌机应能拌出胶状稠度的水泥浆。水泥浆泵应可连续操作, 对于纵向预应力孔道要能以0.7MPa的常压连续作业。水泥浆泵一般为柱塞式电动灰浆泵, 应完全密封, 能在灌浆完成的孔道上保持压力, 且装有一个喷嘴, 该喷嘴关闭后, 导管中无压力损失。一般在工地还备1台手动灰浆泵, 以解决施工时急需。灰浆泵的压力表在使用前要校正。灌浆作业过程中, 每隔3h将所有设备用清水清洗一次, 每天用完后也要清洗。
钢绞线的松弛级别宜为Ⅱ级松弛, 其性能应符合要求常用钢绞线的标准强度为1860MPa。下料长度可通过计算确定。钢丝、钢绞线宜采用手提式砂轮切割机, 不得采用电弧切割。当附近电焊作业时, 应保护预应力筋, 防止溅上焊渣或造成其他损坏。逐一检查锚具尺寸, 并逐一做探伤检验。锚具存放与搬运时应妥善保护, 避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤或散失。长期外露的锚具, 采取防锈措施。
预埋预应力孔道宜采用冷轧钢带卷制的波纹管构成用于制造金属波纹管的钢带, 其厚度不宜小于0.3mm。波纹管在安装前宜通过1kN径向力的作用下不变形的试验, 同时应作灌水试验, 以检查有无渗漏现象, 确无变形、渗漏现象时方可使用。波纹管的连接, 一般采用大一号同型波纹管作接头管, 接头管长200mm。
各条孔道设灌浆孔, 并在最高点设排气孔, 在最低点设排水孔。灌浆管、排气管和排水管一般为塑料管, 最小内径20mm。
灌注常用的水泥浆28d抗压强度为30～40MPa。在符合和易性条件下, 水泥浆的水灰比尽可能小些, 一般不超过0.45。水泥浆的拌合首先是将水加入拌和机内, 再放入水泥。经充分拌和后, 再加入掺加料。掺加料内的水分计入水灰比内。拌和至少2min, 以达到均匀的稠度为止, 稠度宜控制在10～18s之间。
水泥浆的质量控制指标为 (1) 水泥浆经过3h拌和, 泌水量不应超过2%, 最大泌水量不得超过4%, 泌水应能在24h后重新吸收; (2) 最大自由膨胀量不超过10%; (3) 水泥浆自, 调制至压入孔道的延续时间, 不宜超过45min。
灌浆时, 每一工作班留取不少于3组试件, 标准养护力28d, 将其抗压强度作为评定水泥浆质量的依据。
(1) T型梁可采用C25混凝土底座, 厚度为25～40cm, 底面配φ8@20钢筋网, 底座预留拉杆孔, 上铺5～6mm钢板。
(2)在钢筋加工场开料加工后, 搬运到预制台座位置安装就位, 钢筋骨架下底和外侧垫保护层垫块, 错开布置。
(3)钢绞线切割时, 在每端离切口30～50mm处用铁丝应绑扎, 宜应用手提式砂轮切割机, 不得使用电焊切割, 绑扎好的钢绞线束应编号挂牌堆放。
(4)孔道按设计位置采用钢筋卡子以铁丝绑扎固定, 避免孔道在浇筑混凝土过程中移位。孔道上若出现意外孔洞, 则在浇筑混凝土前修补好。波纹管连接后用密封胶带封口, 避免混凝土浇筑时水泥浆渗入管内造成孔道堵塞, 在操作时防止管壁破裂, 防止邻近电焊火花烧伤孔道。
(5)预应力钢绞线的安装选用预埋波纹管后再穿束。穿束前应检查, 锚垫板位置正确, 孔道内畅通、无水分和杂物。
(6)预制T型梁模板一般采用定型钢模板, 按梁体尺寸准确定制。模板应有足够的刚度, 边角整齐, 内表面平滑, 模板底部和上部可采用对拉螺杆固定, 侧模外侧安设附着式震动器, 各块模板之间由螺栓连接、胶带紧接。
(1)混凝土拌合料可掺适量的外加剂。混凝土搅拌时, 检查拌制质量和坍落度, 符合要求才可浇筑, 混凝土采用分层振捣一次浇筑的方法, 在倾斜面上逐层升高, 每层30cm, 振捣时不得大力撬动钢筋和模板, 梁体混凝土浇筑后, 在梁端标明制作日期和安装方向。
(2)为了不损坏T型梁的翼缘, 在混凝土强度未达到15MPa时, 不得拆模。拆模时不得用力撬动与敲打而损伤梁体表面, 影响T型梁的外观质量。
(3)在混凝上初凝后, 用麻袋覆盖, 并洒水养护, 养护时间不少于7d, 在养护期宜保证混凝土表面处于湿润状态。
当跨径大于或等于25m时, 宜采用两端同时张拉。如两端张拉时, 则两端千斤顶升降压、画线标记、伸长测量、插垫等工作宜保持一致。
在混凝上强度达到设计强度的70%时, 可先张拉一部分预应力筋, 对梁体施加较低的预压应力, 使梁体能承载自重荷载, 提前将梁移出生产台座。预制梁移出台座后, 继续进行养护, 在达到混凝上要求强度后, 进行其它预应力筋的张拉工作。一般20m、25m与30mT型梁混凝土龄期宜大于4d, 35m与45mT型梁混凝土龄期宜大于5d, 同时梁体混凝土宜达到设计强度的90%, 方可全面张拉预应力筋。
在张拉前, 采用无油污染的压缩空气, 对孔道、锚具与钢绞线端部进行清洗。钢绞线宜渐进匀速张拉, 并注意: (1) 将钢绞线稍加张拉, 以消除松弛状态, 并检查孔道轴线、锚具和千斤顶是否在一条直线上; (2) 当钢绞线初始应力达到设计张拉控制应力的10%时, 可在钢丝上作记号, 作为量测伸长量的参考, 并检查钢绞线有无滑动; (3) 将张拉力增加到设计值并持荷2min, 若伸长量符合要求则可封闭锚具并拆除千斤顶, 如果伸长量和张拉力与要求相差较大, 暂停张拉, 查清原因并解决后方可继续张拉; (4) 如果锚头处出现滑丝、断丝或锚具损坏, 应立即停止作业, 进行检查。当滑丝、断丝数量超过规定, 应抽换钢绞线; (5) 锚具外多余钢绞线可使用手动式砂轮切割机, 不得采用电弧焊切割。
孔道灌浆应采用专门的灌浆泵进行。灌浆工艺有“一次压注法”和“二次压注法”两种, 前者用于不太长的直线形孔道, 后者用于对于较长或曲线形孔道。如采用二次灌浆, 则在第一次从甲端压入直至乙端流出浓浆时将乙端阀关闭, 30～45min后, 打开甲、乙两端的阀, 自乙端再进行第二次灌浆。第二次灌浆完成经30min后, 才可卸去灌浆管, 完成灌浆工作。为保证预应力筋全部充浆, 在水泥浆凝固前进浆口应封闭, 所有塞子、盖子或气门也不得移动或打开。在梁体灌浆后并养护, 待所灌水泥浆强度达到要求后才能吊装使用。
摘要：本文阐述了后张法预应力混凝土T型梁的施工工艺、主要施工设备, 最后并提出了质量控制方法, 仅供参考。
关键词：预应力混凝土,施工工艺,施工设备,质量控制
[1] 冯大斌, 栾贵臣主编.后张法预应力混凝土施工手册.北京:中国建筑工业出版社, 1999.
[2] 朱建华编著.预拌混凝土和预制构件生产质量控制.北京:中国建筑工业出版社, 2001.
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