无黏结预应力混凝土结构体系在实际工程中的应用

刘盛辉

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南714000）

0 前言

随着社会的发展，科学的进步，预应力混凝土技术已经广泛地应用到房屋结构、桥梁结构、水工、海港等土木工程领域。预应力混凝土结构的特点是跨度大、结构自重轻、板厚较薄、施工技术有一定的难度。但是凭借着预应力混凝土灵活的结构布置以及良好的使用性能、较强的抗腐蚀能力、较强的抗裂缝能力、较强的抗震性能等特点使其迅速发展普及。下面以某公共建筑为例，阐述无黏结预应力混凝土体系的施工技术及方法。本建筑为六层框架结构，教学楼长108m，宽48m，框架梁最大跨度达12m。

1 材料准备

1.1 钢绞线

无黏结预应力钢绞线是用防腐润滑油脂涂敷在钢绞线上，外包塑料护套制成。无黏结预应力筋的防腐润滑油脂具有良好的化学稳定性，对周围材料无侵蚀作用；不透水、不吸湿；抗腐蚀性能好，摩阻力小；在规定温度范围内高温不流淌低温不变脆，并有一定韧性。本工程无黏结预应力使用1×7结构，直径15.2mm钢绞线，钢绞线抗拉强度标准fptk＝1 860kN／m2。

钢绞线进场后需对外观质量逐盘检查。要求钢绞线的捻距应均匀，切断后不松散，其表面不得带有油污、锈斑或机械损伤。

钢绞线的力学性能应抽样检验。以各单体建筑为单位，每检验批以同一牌号、同一规格、同一生产工艺、重量不大于60t的钢绞线组成。钢绞线外观检查合格后，从同一批中任意选取3盘钢绞线，每盘在任意位置截取一根试件（每根试件长度为900～1 000mm）进行拉伸试验，合格后方可使用。

1.2 预应力锚具

本工程预应力筋锚具使用单孔夹片锚具，单孔夹片锚具由锚环和夹片组成。

锚具进场后首先进行外观检查。本工程锚具以2 000套为一个验收批（不足2 000套亦为一个检验批），从每批中抽10%的锚具且至少不少于10套，检查其外观质量和外形尺寸。要求锚具表面应无污染物、锈蚀、机械损伤和裂纹。如果有一套表面有裂纹则本批应逐套检查，合格者方可进入后续检验组批。

对锚具进行硬度检验。从每批中抽取5套样品，按产品设计规定的表面位置和硬度范围（该表面位置和硬度范围是品质保证条件，由供货方在供货合同中注明）做硬度试验。如有一个零件不合格，则应另取双倍数量的零件重做检验；如仍有一件不合格，则应对本批产品逐个检验，合格者方可进入后续检验组批。

1.3 锚固垫板

因预应力钢绞线张拉需要，在锚具安装部位需设置锚固垫片。本工程采用14mm厚、100mm×100mm钢板锚固垫片。

1.4 静载锚固性能试验

在通过外观检查和硬度检验的锚具中抽取6套样品，与符合试验要求的预应力筋组装成3个预应力筋——锚具组装件，由辽宁省检测中心进行静载锚固性能试验。如有一个试件不符合要求，则应取双倍数量的锚具重做试验；如仍有一个试件不符合要求，则该批锚具为不合格品。

2 设备机具准备

设备机具如表1所示。

表1 设备、机具一览表

3 预应力施工

3.1 主要工艺流程

底模安装 → 绑扎钢筋、制孔穿预应力钢筋、安装锚垫板 →封侧模、端模→浇捣混凝土→混凝土养护、拆模 →清理端部、编号→张拉预应力筋→封堵锚具→拆底模和支撑。

3.2 钢绞线下料长度计算

按图纸设计要求计算钢绞线下料长度。计算下料长度时应综合考虑构件的孔道长度、锚具厚度、张拉伸长值、构件的弹性压缩值以及张拉时所需的工作长度等。下料长度按下列公式进行计算：

式中：L1——孔道曲线长度；

h——锚垫板厚度（本工程取14mm厚）；

L2——张拉端千斤顶的工作长度（本工程取1 100mm长）；

L3——固定端钢绞线露出锚具的长度（本工程取50mm长）。

钢绞线加工完毕，将其存放于场地内干燥、无积水的位置。同一束孔道内的钢绞线长度基本相同；对不同束、不同长度规格的钢绞线按预应力梁、板编号进行分类存放。制作好的钢绞线束，按规格、型号及长度进行编号、分类堆放，运输至作业面时可将其盘成圆圈，以便运输。

3.3 预应力钢绞线铺放

（1）梁预应力钢绞线铺放：一般情况下，梁筋绑扎完主筋和箍筋后，就可以穿插进行预应力钢绞线的安装。安装时，必须按设计根数、设计间距、设计高度进行施工。施工时，首先根据铺放图中标注的钢绞线的矢高，确定支架钢筋高度，然后将支架钢筋绑扎在梁箍筋上，以确保钢绞线位置。

（2）板预应力钢绞线铺放：按设计图纸设计间距、长度铺放板面预应力钢绞线。铺设时与安装预留预埋协调施工，以确保钢绞线竖向位置正确。本工程板面钢绞线铺设于板底筋上皮，并用扎丝与底筋绑扎固定。梁钢绞线安装示意图如图1、图2所示。

图1 梁钢绞线安装示意图

图2 板钢绞线安装示意图

3.4 锚垫安装

本工程采用单向张拉施工工艺，故钢绞线位置固定结束后，可安装锚垫板，端部模板应紧压端部锚垫板。同时应采用普通钢筋焊接固定，以防止在浇捣混凝土时，发生偏位等现象。

3.5 预应力筋张拉

3.5.1 张拉前的准备工作

预应力钢绞线张拉前，结构混凝土强度已达到设计要求；预应力钢绞线张拉前，保留预应力梁底模板及支撑，待预应力张拉完毕方可拆除；预应力钢绞线张拉前，需先清理预埋锚垫板上的灰浆，把锚环对准孔道中心套入预应力钢绞线；塞放夹片时，夹片间隙及留出长度应均匀，并用钢管及小锤轻轻敲紧，不致脱落；预应力钢绞线张拉前，对张拉设备进行标定。

3.5.2 张拉施工

预应力钢绞线分2次张拉，张拉采用应力和变形双重控制。操作如下：

安装千斤顶。千斤顶应用安全带吊挂在稳固的支架上，便于推动千斤顶靠拢锚具；张拉时应做到孔道、锚环与千斤顶三对中，张拉过程应均匀。预应力梁的张拉程序为：0→10%σcon（读初始伸长值L1并作记录）→σcon→持荷2min→σcon（量测伸长值L2作记录）→卸荷至0。张拉控制以预应力钢绞线的张拉控制力σcon（根据图纸设计确定）为主、伸长值校验为辅的方法。

用应力控制方法张拉时应校核预应力钢绞线的伸长值。如实际伸长值比计算伸长值大于或小于6%时，应暂停张拉，查明原因并调整后方可继续张拉。实际伸长值ΔL＝L2－L1（L1在初应力为10%σcon时开始测量）。

计算伸长值ΔL＝Fp·L／Ap·Es

式中：Fp——平均张拉力（Fp＝1.03·σcon·Ap）；

L——钢绞线长度；

Ap——钢绞线截面面积；

Es——钢绞线弹性模量。

张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表。在预应力张拉完毕之后观察钢绞线的锚固情况。张拉完毕24h后方可拆除底模板及支撑。

3.5.3 锚具保护

无黏结预应力张拉完后，采用手提式切割机或其他机械方式切割多余钢绞线，露出锚具外的钢绞线长度不小于30mm。然后在锚具及锚垫板表面涂以防水涂料。

按上述方法处理后的无黏结预应力钢绞线锚固区，用后浇膨胀混凝土密封。对不能使用混凝土密封的部位，应对无黏结预应力钢绞线的锚具全部涂以与无黏结预应力筋涂料层相同的防腐油脂，并用具有可靠防腐和防火性能的保护套将锚具全部密闭。

3.6 注意事项

3.6.1 木工作业注意事项

预应力施工前，首先要根据图纸设计要求对木工作业人员进行交底，使其明确梁、板模板需开孔部位及梁侧模或梁端模板封闭时间，以保证预应力钢绞线正确铺放及预应力锚具正确安装。

3.6.2 钢筋作业注意事项

在预应力施工前，首先要根据图纸设计要求对钢筋作业人员进行交底，使其明确预应力施工工艺。预应力钢绞线铺设时，已绑扎成型梁筋、板底钢筋经踩踏后，钢筋作业人员应及时修复。

3.6.3 安装作业注意事项

按设计图纸要求，在梁板的施工过程中，如果遇到预留预埋管线位置与预应力位置发生矛盾时，首先须保证预应力位置的正确。因此，安装作业人员在施工过程中必须配合预应力施工。

3.6.4 混凝土作业注意事项

混凝土浇筑施工前，对混凝土作业人员进行技术交底。严禁混凝土过程中将预应力钢绞线破坏或因振捣原因导致预应力钢绞线发生偏位。

3.6.5 预应力作业注意事项

预应力作业过程中必须与各工种作业人员及时沟通，并保护其他工种作业成品。混凝土浇筑施工时，预应力作业人员应在现场随时检查钢绞线有无位移及有无破损等现象，发现问题及时整改，以保证施工质量。

4 结语

预应力钢筋与钢筋混凝土相比增强了建筑功能的适用性，节约了大量的钢材，明显地改善了结构受力性能。在大跨度结构中，预应力混凝土更加显示出其在结构受力性能、适用性能、经济性方面的优越性。我相信在以后的土木结构中，预应力混凝土将被更加广泛地应用，得到社会的一致认可。

［1］GB／T 5224—2003，预应力混凝土用钢绞线［S］.

［2］GB／T 14370—2007，预应力筋用锚具、夹具和连接器［S］.

［3］蔡晶泽.预应力钢筋混凝土结构技术在建筑中的应用［J］.建筑技术，2010（17）：183.