线性可控式预应力梁施工技术

2018-01-08

福建质量管理 2017年24期

(中建三局集团有限公司湖北武汉 430064)

线性可控式预应力梁施工技术

刘欢叶磊熊焕然李广旭

(中建三局集团有限公司湖北武汉430064)

随着社会不断进步，人们对建筑使用功能要求越来越高，建筑形式越来越复杂。大跨度、大空间结构形式逐渐成为常见形式，尤其在公共建筑中，通常通过预应力梁结构来达到设计要求。本文通过采用可调复合型对拉螺杆，将对拉螺杆与波纹管固定卡相结合，并利用BIM技术建立模型进行深化，提高后张法预应力曲线定位精准度，提高预应力施工质量。

预应力梁；BIM技术；波纹管定位；可调复合型对拉螺杆

一、引言

随着社会不断进步，人们对建筑使用功能要求越来越高，建筑形式越来越复杂。大跨度、大空间结构形式逐渐成为常见形式，尤其在公共建筑中，通常通过预应力梁结构来达到设计要求。在预应力梁施工过程中，通常采用专用固定支架进行波纹管的固定。但由于预应力梁钢筋排布较密，梁侧模板采用对拉螺杆进行加固，固定支架不好施工，工人操作难度大，混凝土浇筑过程中容易造成波纹管偏位，导致预应力损失，甚至不利于结构安全。

通过施工前采用BIM技术建立模型进行深化，对结构复杂节点钢筋排布进行优化，准确定位波纹管。波纹管固定采用新型可调复合型对拉螺杆，整个构件采用预制加工，将对拉螺杆与波纹管固定卡相结合，不仅可以有效固定波纹管，保证波纹管相对位置的准确性和稳定性，提高后张法预应力曲线定位精准度，又可以很好的加固梁侧模板，减少施工工序，节省人力、物力。

二、施工工艺流程及操作要点

(一)工艺流程

预应力梁施工流程为;

预应力筋矢高计算→BIM建模深化→梁底支撑架搭设→梁底模铺设、安装→梁钢筋骨架绑扎→预穿复合型对拉螺杆→波纹管及预应力筋穿插固定→预应力筋固定端端部预埋安装→梁其他钢筋绑扎→梁侧模安装、加固→验收→浇灌混凝土→拆除梁侧模、养护→张拉→孔道灌浆。

(二)操作要点

1.预应力筋矢高计算

根据设计给定的预应力曲线方程y=ax2(a=1h÷0.5L2)，计算预应力束定位卡箍的高度，绘制预应力曲线图(单位：mm)。

图1 预应力曲线示意图

2.采用BIM技术建模深化

BIM建模深化，项目部利用BIM技术建立模型，直观反映预应力梁、墙柱与波纹管的位置关系，进行深化设计，对复杂节点钢筋排布进行优化，避免钢筋冲突，并保障波纹管准确定位。

以济宁市文化中心图书馆为例。图书馆三层设计有八根大跨度悬挑预应力梁，悬挑长度12m，梁截面为800mm×2200mm，钢筋密集，尤其是梁柱接头部位，波纹管穿插及定位难度较大。

图2 预应力梁位置示意图

图3 预应力梁钢筋排布示意图

预应力梁与劲性混凝土柱相交，预应力束锚固端在梁柱接头内，并且在固定端周围增加抗裂钢筋网片，钢筋十分密集，施工难度大。同时预应力梁截面较大，箍筋为六肢箍，波纹管很难穿过，影响定位准确性。通过BIM技术建立三维模型，直观反映预应力梁钢筋与波纹管的位置关系，通过与设计院商讨，做出了以下优化：

“1”将预应力钢筋束锚固端向梁柱交接处以外移动700mm，并将抗裂钢筋网形式进行调整，为锚固端施工预留足够空间。

图4 预应力梁原设计钢筋排布图

图5 预应力梁深化后钢筋排布图

(2)将预应力梁部筋形式进行部分调整，给波纹管穿入施工预留足够操作空间，保障波纹管定位准确性。

图6 预应力梁原设计钢筋排布图

图7 预应力梁深化后钢筋排布图

(3)按照预应力矢量曲线，对波纹管位置进行精确定位。尤其注意梁柱节点处柱纵向钢筋与箍筋、梁内箍筋按照BIM放样进行调整，预留出波纹管穿过的空间。

图8 梁柱接头波纹管节点深化示意图

3.梁底支撑架搭设、梁底模铺设、安装

梁底支撑采用碗扣式满堂脚手架，满堂支撑架编制专项施工方案，并进行专家论证，经各方审批通过后进行实施。

图9 梁底支架搭设示意图

4.预穿复合型对拉螺杆

按照事先BIM深化定位，在相应位置固定复合型对拉螺杆，水平间距1000mm。

可调复合型对拉螺杆，主要由对拉螺杆、波纹管固定卡和可调螺母组成。在对拉螺杆一侧水平方向焊接两个钢筋环(采用HPB300Ф6钢筋，直径略大于U型卡钢筋),波纹管固定卡为U型卡(采用U型全丝螺杆)。U型卡螺纹段上部预先放置上螺母，U型卡插入对拉螺杆钢筋环中，下部拧下螺母，上下两个螺母共同将U型卡固定。

可根据梁截面尺寸，在复合对拉螺杆两端相应位置设置梁侧模板定位片，用30mm×30mm钢片与螺杆进行焊接。

若有防水要求，可在复合对拉螺杆中部设置止水钢片，用30mm×30mm钢片与螺杆进行焊接。

图10 可调复合式对拉螺杆实物图

注：1-波纹管;2-U型卡;3-对拉螺杆;4-钢筋固定环;5-螺母;6-模板固定片;7-止水钢片

5.波纹管及预应力筋穿插固定、固定端预埋安装

穿管时避免反复弯曲造成管壁开裂, 波纹管绑扎牢靠, 接头管采用 200 mm～300 mm 长大一号的波纹管将波纹管连接, 其两端用密封胶带封裹。张拉端设置注浆孔, 在靠近锚固端设置排气孔。安装后检查其位置、曲线形状及固定是否符合设计要求, 接头是否完好, 管壁有无破损。合格后即可穿入预应力筋。

6.浇筑混凝土

预应力梁混凝土强度等级C50。由于梁柱节点钢筋密集，直径较粗，可插入振捣棒的空间较小。梁柱接头、梁翼缘下部等位置混凝土不易充分填实饱满。同时，混凝土强度等级较高，黏度较大，也影响混凝土浇筑密实。通过BIM技术建立模型，优化钢筋排布，并且合理砂石级配试配，将石子粒径控制在10cm以下，试配C50自密实混凝土，实现免振捣混凝土施工。自密实混凝土施工工艺简单、操作简便、混凝土成型质量好，适用于钢筋排布较密集的混凝土结构施工。