摘要：
Part 01 工程概況
長(zhǎng)沙冰雪世界工程依托百米深礦坑建造，主體混凝土平臺(tái)位于礦坑中部，東西長(zhǎng)約220m，南北長(zhǎng)約175m，面積約3萬(wàn)m2。由雙向主次梁網(wǎng)組成，梁截面形式主要為箱形和工字形，其中主梁基本跨度48m，截面主要為□5 500×2 500×700×700，次梁基本跨度為24m，截面主要為H4 000×800×500×1 000。由于混凝土梁跨度大、荷載重，采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土梁網(wǎng)布置如圖1所示。
圖1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁網(wǎng)布置
Part 02 預(yù)應(yīng)力概況
本工程梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，張拉端應(yīng)用LQM15-6～LQM15-19型夾片式錨具，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋固定端采用壓花錨，各類(lèi)錨具均需達(dá)到Ⅰ類(lèi)錨具要求;采用直徑15.2mm低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1 860N/mm2，張拉控制應(yīng)力取鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%，即1 395MPa。預(yù)應(yīng)力梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到張拉強(qiáng)度且齡期≥10d時(shí)方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。
根據(jù)整體施工安排，將施工平臺(tái)劃分9個(gè)施工區(qū)域，按分區(qū)順序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工。梁預(yù)應(yīng)力筋主要有曲線筋和底部直線筋;單根預(yù)應(yīng)力束采用直徑為120mm波紋套管。為減少?gòu)埨藦埨^(guò)程中的局部破壞，根據(jù)計(jì)算對(duì)張拉端進(jìn)行加腋以加強(qiáng)，如圖2所示。
圖2 預(yù)應(yīng)力筋張拉端加腋節(jié)點(diǎn)
Part 03 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)
3.1 控制要點(diǎn)
1)該工程鋼管柱設(shè)計(jì)在大跨度梁柱節(jié)點(diǎn)處，該部位普通鋼筋較密集，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力筋波紋管穿過(guò)梁鋼管柱節(jié)點(diǎn)，且不與普通鋼筋發(fā)生沖突。
2)預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜，需與鋼結(jié)構(gòu)立柱施工緊密配合，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力束及張拉端錨具排放滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及施工要求。
3)由于結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，跨度較大，主、次梁截面較大，預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較多，大部分工字形梁及箱形梁在結(jié)構(gòu)內(nèi)部均設(shè)有張拉端，多數(shù)需在梁外側(cè)加腋和樓板預(yù)留后澆孔進(jìn)行張拉。
4)由于梁截面較高，無(wú)法一次澆筑成型，混凝土梁澆筑采用疊合法，應(yīng)考慮混凝土疊合分層施工對(duì)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)、張拉等施工的影響。
5)整體平臺(tái)施工現(xiàn)場(chǎng)劃分9個(gè)施工區(qū)域，張拉思路與設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)假定的梁板整體澆筑到位再進(jìn)行張拉的原理不同，應(yīng)分區(qū)計(jì)算張拉的影響。
6)在結(jié)構(gòu)平面布置圖中，預(yù)應(yīng)力筋在梁中的布設(shè)、節(jié)點(diǎn)區(qū)的交叉方式及張拉端的排列應(yīng)在施工前進(jìn)行仔細(xì)分析并放樣。
3.2 操作要點(diǎn)
3.2.1 預(yù)應(yīng)力筋下料及固定端錨具制作
本工程預(yù)應(yīng)力筋單根長(zhǎng)約60m，梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋分為一端張拉和兩端張拉，兩端張拉的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用穿束機(jī)穿筋。鋼絞線下料長(zhǎng)度等于鋼絞線在構(gòu)件內(nèi)的長(zhǎng)度、張拉預(yù)留長(zhǎng)度及下料誤差之和，下料后的成品鋼絞線不能有死彎及磨傷。
3.2.2 預(yù)應(yīng)力筋曲線放線
由于梁截面較大，施工人員需在梁內(nèi)放線，放線人員在支好梁底模且普通鋼筋骨架綁扎到一定程度后，根據(jù)預(yù)應(yīng)力深化設(shè)計(jì)圖紙曲線設(shè)置矢高，安裝預(yù)應(yīng)力筋定位支架，定位支架間距為1～1.5m，采用φ12以上鋼筋制作。
曲線形狀主要由反彎點(diǎn)、最低點(diǎn)及最高點(diǎn)等特征點(diǎn)進(jìn)行控制，梁中預(yù)應(yīng)力筋按詳細(xì)放線圖施工。由焊工與放線人員一起進(jìn)行定位支架焊接，并按曲線布置圖及時(shí)進(jìn)行檢查。定位鋼筋間距未注明的均為1m，高度為預(yù)應(yīng)力束中心至梁底面距離(見(jiàn)圖3)。
圖3 預(yù)應(yīng)力筋曲線定位
3.2.3 預(yù)應(yīng)力筋就位固定及排氣泌水孔預(yù)留
預(yù)應(yīng)力筋主要由固定支架控制，并保持順直。就位固定后，應(yīng)在孔道的每個(gè)峰頂設(shè)置排氣孔，必要時(shí)兼作灌漿孔。
3.2.4 螺旋筋放置
在預(yù)應(yīng)力筋固定端、張拉端按要求放置螺旋筋，承擔(dān)預(yù)應(yīng)力局部壓力(見(jiàn)圖4)。
圖4 預(yù)應(yīng)力筋端部螺旋筋大樣
3.2.5 錨墊板安裝與固定
從波紋管一端套入錨墊板，并將其焊接于梁普通鋼筋上，保證牢固。張拉端錨具之間的最小距離必須滿(mǎn)足要求。錨墊板安裝完成后，用棉紗鋼絲球塞入錨墊板灌漿孔等重要部位(見(jiàn)圖5)，并利用膠帶纏繞密封連接部位。
圖5 錨墊板安裝
3.2.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)
混凝土澆搗過(guò)程中，應(yīng)注意振動(dòng)棒不要直接接觸預(yù)應(yīng)力波紋管。在張拉端及梁柱等重要節(jié)點(diǎn)部位采用小直徑振動(dòng)棒振搗密實(shí)，避免出現(xiàn)蜂窩造成張拉時(shí)混凝土崩裂。
3.2.7 錨墊板清理及錨具安裝
為保證錨具順利安裝，澆筑完混凝土后需對(duì)錨墊板周?chē)M(jìn)行清理，錨墊板正面不能殘留混凝土，隨后安裝錨具，張拉端如圖6所示。
圖6 張拉端大樣
3.2.8 預(yù)應(yīng)力筋張拉
3.2.8. 1 張拉前準(zhǔn)備
1)預(yù)應(yīng)力筋主要采用YCW250,YCW300,YCW400千斤頂及高壓油泵進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉設(shè)備應(yīng)進(jìn)行檢查且在張拉前試運(yùn)行，保證設(shè)備處于完好狀態(tài)。
2)混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
3)在張拉部位搭設(shè)操作平臺(tái)，能夠承受3～4人及千斤頂自重，張拉前應(yīng)對(duì)操作平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)收檢查，以便張拉人員安全、順利操作。
3.2.8. 2 張拉作業(yè)
1)預(yù)應(yīng)力筋采用群錨千斤頂整束同時(shí)張拉，張拉順序應(yīng)按從結(jié)構(gòu)一側(cè)至另一側(cè)的順序進(jìn)行。每個(gè)區(qū)的次梁先張拉，主梁待搭在其上面的次梁全部施工完成后再?gòu)埨?對(duì)于有多束預(yù)應(yīng)力筋的張拉端，每束預(yù)應(yīng)力筋采用分級(jí)循環(huán)張拉方式。為減少?gòu)埨^(guò)程中產(chǎn)生偏心受力，張拉次序一般應(yīng)先張拉腹板曲線預(yù)應(yīng)力筋再?gòu)埨喉敾蛄旱字本�預(yù)應(yīng)力筋。本工程箱形梁及工字形梁張拉次序如圖7所示。
圖7 預(yù)應(yīng)力筋張拉順序
2)安裝工作錨、變角塊時(shí)，應(yīng)注意變角塊之間的槽口搭接，保證密實(shí)。當(dāng)變角為10%～25%時(shí)，在原設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力的基礎(chǔ)上超張拉2%～3%;變角為25%～40%時(shí)，在原設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力的基礎(chǔ)上超張拉4%。
3)本工程張拉作業(yè)以張拉控制力為主，并以張拉伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論計(jì)算伸長(zhǎng)值的偏差控制在±6%，如超出時(shí)應(yīng)立即停止張拉。
3.2.8. 3 變角張拉技術(shù)
本工程預(yù)應(yīng)力梁兩側(cè)張拉采用變角張拉技術(shù)(見(jiàn)圖8)。解決張拉空間受限制的張拉錨固問(wèn)題，滿(mǎn)足5︒～40︒變角要求。變角張拉技術(shù)主要在頂壓器和千斤頂之間設(shè)置1個(gè)變角器，通過(guò)壓縮張拉孔槽的寬度和長(zhǎng)度減少?gòu)埨臻g，解決預(yù)應(yīng)力筋張拉空間狹小等問(wèn)題。
圖8 變角張拉
3.2.9 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿
預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后應(yīng)停歇12h(≤48h，以免預(yù)應(yīng)力筋銹蝕或松弛)，查看鋼絞線錨固無(wú)異樣后，進(jìn)行孔道灌漿。灌漿順序宜先澆灌下層孔道，后澆灌上層孔道。每個(gè)孔道灌漿應(yīng)一次完成，緩慢均勻進(jìn)行，并保證灌漿壓力。灌漿質(zhì)量關(guān)乎結(jié)構(gòu)耐久性，必須嚴(yán)格控制每個(gè)環(huán)節(jié)。
3.2.1 0 端部預(yù)應(yīng)力筋切除及混凝土封閉
預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，切斷端部多余預(yù)應(yīng)力筋，并留>30mm保護(hù)長(zhǎng)度，并采用相同強(qiáng)度等級(jí)的細(xì)石混凝土對(duì)張拉槽進(jìn)行封閉。
3.2.1 1 支撐模板拆除
待預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束3d后且混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%及灌漿強(qiáng)度達(dá)到15MPa后，方可拆除預(yù)應(yīng)力梁下支撐，拆模時(shí)間與灌漿時(shí)間應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，還應(yīng)控制每層樓蓋施工荷載≤2kN/m2。
Part 04 預(yù)應(yīng)力分區(qū)張拉驗(yàn)算
為滿(mǎn)足項(xiàng)目分區(qū)施工總體原則，預(yù)應(yīng)力梁張拉總體思路為:在各區(qū)樓板澆筑前張拉盡量多的預(yù)應(yīng)力筋，張拉完畢后澆筑樓板混凝土再?gòu)埨赐瓿傻念A(yù)應(yīng)力筋。由于此張拉思路與設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)時(shí)假定的梁板澆筑到位再進(jìn)行張拉的原則不同，因此進(jìn)行樓板施工前預(yù)應(yīng)力筋全部張拉完成的施工階段驗(yàn)算，確保施工階段結(jié)構(gòu)安全，驗(yàn)算原則如下。
1)預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)樓板未施工，未施加樓面恒荷載和活荷載，僅有結(jié)構(gòu)自重和張拉完成后的預(yù)應(yīng)力作用。
2)建立驗(yàn)算模型，在模型中模擬施工階段已澆筑的混凝土和已完成張拉時(shí)的等效荷載。
3)模型對(duì)應(yīng)1組次梁或1跨框架梁的張拉驗(yàn)算，同時(shí)模擬的張拉順序即為實(shí)際施工時(shí)的張拉順序。
4)預(yù)應(yīng)力等效荷載的確定采用等效荷載法，預(yù)應(yīng)力筋平均有效應(yīng)力取1 200MPa。對(duì)于配筋相似的梁采取預(yù)應(yīng)力等效荷載取大值的人工歸并原則。
5)施工階段梁應(yīng)力驗(yàn)算通過(guò)模型計(jì)算，得出施工階段預(yù)應(yīng)力梁彎矩，并以此為依據(jù)進(jìn)行截面邊緣混凝土法向應(yīng)力驗(yàn)算，驗(yàn)算需符合
6)復(fù)核施工階段預(yù)應(yīng)力梁反拱撓度通過(guò)模型計(jì)算，檢查撓度計(jì)算結(jié)果。反拱撓度不大于梁凈跨的1/300。
7)復(fù)核施工階段預(yù)應(yīng)力梁普通鋼筋配筋通過(guò)模型計(jì)算，得出施工階段的梁普通鋼筋計(jì)算結(jié)果，并與施工圖進(jìn)行對(duì)比，如施工圖中的預(yù)應(yīng)力梁跨中上部或支座下部配筋小于計(jì)算結(jié)果，給出需要增加的鋼筋。
Part 05 結(jié)語(yǔ)
長(zhǎng)沙冰雪世界工程預(yù)應(yīng)力混凝土平臺(tái)由380多根大截面工字形及箱形梁組成，形成1個(gè)巨型梁網(wǎng)，其預(yù)應(yīng)力筋布置縱橫交錯(cuò)。根據(jù)整體施工部署，該平臺(tái)分為9個(gè)區(qū)域流水施工，預(yù)應(yīng)力需按分區(qū)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)張拉和驗(yàn)算，確保張拉過(guò)程及成型后的受力模式滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。由于混凝土梁截面大，鋼筋密集，各專(zhuān)業(yè)工程交叉繁多，且在深礦坑中部位置施工作業(yè)，空間受限，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力實(shí)施難度大。項(xiàng)目通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)及合理的施工方案、施工順序，并聯(lián)合專(zhuān)業(yè)單位、設(shè)計(jì)院多次驗(yàn)算與論證，順利完成預(yù)應(yīng)力筋張拉實(shí)施工作。
