河南體育場工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)獲獎資料

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)XX體育場項目部2010年11月緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)1）技術(shù)開發(fā)背景《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002對預(yù)應(yīng)力框架梁作了新的規(guī)定：“框架梁宜采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的混合配筋方式”《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001對抗震框架梁也做了規(guī)定“C.1.2抗震設(shè)計時，框架的后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件宜采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋”，這2個規(guī)定都限制了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在參與抗震計算的框架結(jié)構(gòu)中的使用。但有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工需要預(yù)留穿筋孔或預(yù)穿預(yù)應(yīng)力筋及套管、后注漿等施工工藝繁瑣；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在工作中受力幾乎處處相等，易造成預(yù)應(yīng)力筋和錨具疲勞以及受拉區(qū)混凝土裂縫多、寬度大和結(jié)構(gòu)強度利用率低的缺點。直接制約了其適用范圍。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的發(fā)展是工程的迫切需要，緩凝型預(yù)應(yīng)力體系將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系相結(jié)合.緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工方便、造價低和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)所具有的結(jié)構(gòu)延性好、抗震性能優(yōu)等特點，達(dá)到有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的效果。2）工程概況及設(shè)計要求（1）概況：XX體育場工程作為第七屆全國農(nóng)民運動會主場館，是XX市重點工程、至此單體體量最大的工程，更是XX市標(biāo)志性建筑。位于XX高新區(qū)“白河”與“獨山”之間。本工程總用地面積27公頃，建筑面積42500平方米,占地面積29400平方米，可容納觀眾座位數(shù)35000座。工程設(shè)計為大跨度結(jié)構(gòu)，直徑246m，近似圓形。建筑高度為45.3m，地上5層，看臺挑棚結(jié)構(gòu)最高處，建筑高度50.3m。（2）本工程設(shè)計要求：①YKZ表示為預(yù)應(yīng)力框架柱，為配合屋頂鋼結(jié)構(gòu)挑棚，預(yù)應(yīng)力柱主要分布在外環(huán)兩條環(huán)向軸線上，預(yù)應(yīng)力筋分布及設(shè)置進(jìn)行深化設(shè)計，預(yù)應(yīng)力應(yīng)用在豎向結(jié)構(gòu)屬于行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，本工程充分總結(jié)了經(jīng)驗教訓(xùn)。②整個結(jié)構(gòu)雖經(jīng)變形縫分成八個獨立的區(qū)段,但各個區(qū)段混凝土部分仍然超長,針對各個部位采取相應(yīng)措施，看臺部位采取措施為：看臺梁、屋頂環(huán)梁等沿環(huán)向施加預(yù)應(yīng)力，且防止溫度裂縫；緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)提高結(jié)構(gòu)強度及抗裂性能，尤其對涉及抗拔效果的外環(huán)圓柱。有利于降低結(jié)構(gòu)占用層高尺寸和減輕結(jié)構(gòu)自重；改善結(jié)構(gòu)的使用功能，看臺梁板撓度小，幾乎不存在裂縫；施工方便、速度快；節(jié)約鋼材和混凝土，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2、詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容（總體思路、技術(shù)方案、關(guān)鍵技術(shù)、實施效果）2.1總體思路“緩粘結(jié)”釋義：顧名思義：緩凝介質(zhì)→制備工藝→張拉流程→緩粘效應(yīng)環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂鋼絞線外包護(hù)套定位緩粘結(jié)膠粘劑涂覆外包護(hù)套涂裹裸線放料緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的生產(chǎn)流程：定位緩粘結(jié)膠粘劑涂覆外包護(hù)套涂裹裸線放料外包護(hù)套壓痕緩粘結(jié)筋盤料牽引、定位冷卻外包護(hù)套壓痕緩粘結(jié)筋盤料牽引、定位冷卻現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，由于施工的工藝不同，有無粘結(jié)和有粘結(jié)兩種預(yù)應(yīng)力體系之分。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系由于布置靈活方便、無成孔和灌漿等繁瑣和復(fù)雜的施工工序而受到工程界廣泛重視，并得到大量使用。無粘結(jié)筋中防腐油脂和護(hù)套可起到一些防腐作用，但無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在工作中受力幾乎處處相等，易造成預(yù)應(yīng)力筋和錨具疲勞以及受拉區(qū)混凝土裂縫多、寬度大和結(jié)構(gòu)強度利用率低的缺點。基于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的以上特點，目前只應(yīng)用于板和次梁等非主要承載構(gòu)件中。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系克服了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋工作中表現(xiàn)出來的缺點，但該體系施工工藝要求預(yù)留孔道、壓孔灌漿，造成施工干擾，而灌漿質(zhì)量又難以控制，易造成預(yù)應(yīng)力筋腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，且預(yù)留孔道對構(gòu)件截面削弱較大，特別是在梁柱節(jié)點處由于預(yù)應(yīng)力筋成束布置而較難穿過，這些因素都影響和制約著有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的應(yīng)用。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系由于各自存在一定的缺點，使其應(yīng)用受到限制，工程上迫切需要一種新的預(yù)應(yīng)力體系。緩凝型預(yù)應(yīng)力體系即將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系相結(jié)合，取各自之長，避各自之短，即施工時于無粘結(jié)體系一樣，使用中靠包裹于預(yù)應(yīng)力筋上的緩凝材料逐漸硬化，達(dá)到有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的效果。緩凝材料也可以阻擋腐蝕介質(zhì)介入的通道，對鋼絞線起到了一定的保護(hù)作用。緩凝結(jié)預(yù)應(yīng)力筋單根布置，在梁柱節(jié)點處較易穿過，對節(jié)點削弱也很小。2.2技術(shù)方案XX體育場工程預(yù)應(yīng)力施工方案2.3關(guān)鍵技術(shù)前期技術(shù)支持1原材料加工，關(guān)鍵在于緩凝粘結(jié)劑的配制與灌注；（一）預(yù)應(yīng)力筋示意圖圖1預(yù)應(yīng)力筋示意圖圖1中上圖為緩粘預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造圖，下圖為實體照片。2圖紙深化設(shè)計：根據(jù)設(shè)計意圖,對預(yù)應(yīng)力施工圖進(jìn)行全面的深化,主要包括繪制預(yù)應(yīng)力鋪放圖、張拉端節(jié)點詳圖和確定預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)參數(shù)等。此外,根據(jù)工程的具體要求,編制預(yù)應(yīng)力專項施工組織設(shè)計。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的下料長度參考無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，當(dāng)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋長度超過30m時，宜采取兩端張拉；當(dāng)筋長超過60m時，宜采取分段張拉和錨固[3]。本工程設(shè)計要求：①YKZ表示為預(yù)應(yīng)力框架柱，為配合屋頂鋼結(jié)構(gòu)挑棚，預(yù)應(yīng)力柱主要分布在外環(huán)兩條環(huán)向軸線上，預(yù)應(yīng)力筋分布及設(shè)置進(jìn)行深化設(shè)計，預(yù)應(yīng)力應(yīng)用在豎向結(jié)構(gòu)屬于行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。②整個結(jié)構(gòu)雖經(jīng)變形縫分成八個獨立的區(qū)段,但各個區(qū)段混凝土部分仍然超長,針對各個部位采取相應(yīng)措施，看臺部位采取措施為：看臺梁、屋頂環(huán)梁等沿環(huán)向施加預(yù)應(yīng)力，且防止溫度裂縫；③設(shè)計要求預(yù)應(yīng)力筋均采用JY-BRPC緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由外涂緩粘結(jié)膠粘劑、外包PE組成和鋼絞線。緩粘結(jié)膠粘劑要保證在張拉階段可以自由滑動，2年內(nèi)完全固化；緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外層PE表面必須有凹凸不平的壓痕；緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋重量為1.35kg/m。預(yù)應(yīng)力鋼絞線為直徑15.2高強低松弛鋼鉸線，f?ptk?=1860MPa。④緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝可參照《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ92-2004（J409-2005）中的相關(guān)規(guī)定。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋下料。按照施工圖紙要求進(jìn)行，根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的曲線長度、張拉設(shè)備及不同形式的組裝要求及預(yù)應(yīng)力筋的張拉端預(yù)留張拉長度進(jìn)行下料。預(yù)先做好PE外套，并將緩凝粘結(jié)劑在工廠預(yù)先灌注完成。預(yù)應(yīng)力筋下料應(yīng)用砂輪切割機切割，嚴(yán)禁使用電焊和氣焊。對一端錨固、一端張拉的預(yù)應(yīng)力筋要逐根進(jìn)行組裝，固定端由擠壓錨具、承壓板、螺旋筋組成，固定端的節(jié)點做法見下圖。預(yù)應(yīng)力固定端節(jié)點做法示意緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的材料運輸及存放?，F(xiàn)場抽樣復(fù)試緩粘結(jié)筋采用1860MPa低松馳鋼鉸線，公稱直徑為15.24mm，錨具采用JMl5P型擠壓錨具和PM15-1型夾片錨：在張拉端采用片錨具，固定端采用擠壓套筒錨具。承壓板采用100×100×10鋼板，對鋼鉸線和錨具應(yīng)按現(xiàn)行《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼鉸線》(GB／T5224)及《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》(GB／T14370)的規(guī)定進(jìn)行抽驗檢驗，符合設(shè)計要求后方可使用。進(jìn)場材料如果不能短時間內(nèi)施工，應(yīng)安排固定的場地進(jìn)行堆放，并注意防護(hù)，進(jìn)行遮蓋，避免雨淋及長時間陽光曝曬，以免造成緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外包PE護(hù)套的老化及開裂現(xiàn)象。圖為監(jiān)理見證取樣：切割鋼絞線必須用砂輪切除多余預(yù)應(yīng)力筋，嚴(yán)禁采用電弧燒斷。2.3.4梁、柱緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)。（橫向結(jié)構(gòu)梁內(nèi)、豎向結(jié)構(gòu)柱內(nèi)）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的施工工藝流程、施工操作要點以及一些具體的操作要點與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的施工基本相同。其核心技術(shù)就是緩粘結(jié)劑隨著時間的推移逐漸硬化與混凝土和鋼絞線間形成很強的粘結(jié)力，即按無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋施工，但是卻達(dá)到有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的力學(xué)效果。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力深化設(shè)計→材料加工運至現(xiàn)場→材料驗收復(fù)檢→預(yù)應(yīng)力筋安裝并做好錨固端固定→辦理相應(yīng)手續(xù)澆筑混凝土→滿足條件后張拉→切筋→張拉端封錨。本工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的安裝分為：梁內(nèi)橫向結(jié)構(gòu)按照自然曲線進(jìn)行鋪設(shè)，結(jié)構(gòu)圓柱內(nèi)豎向結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋安裝；預(yù)應(yīng)力筋張拉端有出板面張拉和穴模式兩種做法，本工程柱頂采用出板面張拉，梁內(nèi)及柱搭接采用的穴模式安裝；鋪設(shè)時將承壓板穿在預(yù)應(yīng)力筋上，張拉作用線與承壓板面垂直，承壓板后曲線段的起始點至張拉錨固點應(yīng)有不小于300mm的直線段，在承壓板后設(shè)置一個高強小彈簧螺旋筋。1、梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋安裝：1）看臺梁板預(yù)應(yīng)力筋的分段該工程預(yù)應(yīng)力混凝土樓面屬于超長、大面積環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土樓面。超長預(yù)應(yīng)力混凝土樓面必須分段布置預(yù)應(yīng)力筋，分段張拉。分段過長，預(yù)應(yīng)力損失較大；分段過短，張拉次數(shù)多、效率低，錨具費用大。因此，預(yù)應(yīng)力筋的分段是否合理是一個考慮的重點。體育場結(jié)構(gòu)分為八個分區(qū)，分區(qū)內(nèi)側(cè)弧長約76m，外側(cè)弧長約100m?？紤]到溫度作用的影響，沿結(jié)構(gòu)環(huán)向設(shè)置了18道800mm寬的后澆帶。參考《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中第條的規(guī)定，在每個分區(qū)的端部設(shè)置小于30m長的緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，單端張拉。在分區(qū)中部設(shè)置采用兩端張拉的預(yù)應(yīng)力筋，板中部預(yù)應(yīng)力筋與端部預(yù)應(yīng)力筋直接搭接或者在后澆帶處設(shè)置短預(yù)應(yīng)力筋相搭接，在保證預(yù)應(yīng)力損失較小的同時，降低張拉次數(shù)，減小錨具費用。大面積預(yù)應(yīng)力混凝土樓面施工周期長，后澆帶處緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)加強保護(hù)。圖中表示張拉端,表示固定端。預(yù)應(yīng)力筋超過25米長需要進(jìn)行分段張拉。2）梁內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋錨固端固定3）梁內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋分布：4）梁內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉端固定2、柱內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)YKZ表示為預(yù)應(yīng)力框架柱，為配合屋頂鋼結(jié)構(gòu)挑棚，預(yù)應(yīng)力柱主要分布在外環(huán)兩條環(huán)向軸線上，預(yù)應(yīng)力筋分布及設(shè)置進(jìn)行深化設(shè)計，預(yù)應(yīng)力應(yīng)用在豎向結(jié)構(gòu)屬于行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。1）柱內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固端固定2）柱內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋分布：3）柱內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉端固定4）柱模板對預(yù)應(yīng)力筋分段張拉的影響。摩擦損失是預(yù)應(yīng)力損失中比較大的一個部分，一般來說，摩擦損失隨著預(yù)應(yīng)力構(gòu)件長度的增加而增加?！稛o粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中第條規(guī)定：當(dāng)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋長度超過30m時，宜采取兩端張拉；當(dāng)筋長超過60m時，宜采取分段張拉和錨固。本工程預(yù)應(yīng)力柱最高高度達(dá)到37m，由于柱施工有其自身的特點，預(yù)應(yīng)力筋只能采用單端張拉的方式，在柱頂張拉會使得緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線摩擦損失大大增加，影響柱預(yù)應(yīng)力的施加效果?？紤]將預(yù)應(yīng)力筋分為兩段張拉，第一段張拉位置設(shè)在中間層的結(jié)構(gòu)梁頂標(biāo)高處，第二段張拉位置設(shè)置在柱頂。但對于外側(cè)柱子而言，有一側(cè)是沒有約束的，柱模板從底部直接到達(dá)頂部，對第一段預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留張拉端帶來了困難。為解決這一問題，考慮了以下兩個方案：方案一：預(yù)應(yīng)力筋靠近柱子形心位置處布置，并且在柱第一段張拉端處設(shè)置張拉盒，將張拉端預(yù)應(yīng)力筋置于張拉盒中，利用聚苯板等對張拉盒進(jìn)行臨時填充，待柱拆模后進(jìn)行張拉。如圖3所示。方案二：預(yù)應(yīng)力筋在柱主筋范圍內(nèi)盡量沿柱截面外圍布置，并且根據(jù)現(xiàn)場情況，將緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋繞過鋼骨或者在鋼骨上打孔后穿過鋼骨錨固在兩側(cè)的梁頂上。方案一對柱子預(yù)應(yīng)力施加效果較好，但是設(shè)置張拉盒需要切斷部分箍筋和縱筋，對柱子的受力性能影響較大。方案二不需要破壞柱子的箍筋，但是預(yù)應(yīng)力筋布置離柱形心較遠(yuǎn)，且甩到梁中錨固會使得預(yù)應(yīng)力筋摩擦損失有所加大。通過綜合考慮及現(xiàn)場施工情況，本工程采用第二種方案，避免方案一對柱子節(jié)點區(qū)的削弱，而影響柱子的受力性能。方案圖示緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉在混凝土強度達(dá)到張拉要求之后，開始預(yù)應(yīng)力筋的張拉。預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力及伸長值應(yīng)滿足設(shè)計要求。預(yù)應(yīng)力筋張拉采用張拉力與伸長值雙控進(jìn)行，如發(fā)現(xiàn)伸長值不滿足規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)立即停止張拉，并查明原因，采取相應(yīng)的措施，然后完成張拉程序?；炷翉姸冗_(dá)到90%的設(shè)計強度后可無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力筋的張拉采用雙控，即以控制張拉力為主，以伸長值作為校核。張拉程序為：0—1.03σcon—錨固。預(yù)應(yīng)力張拉采用YCN-25液壓式千斤頂及其油泵，板中預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力系數(shù)為0.70,張拉控制應(yīng)力σcon=1302Mpa，實際張拉力根據(jù)實際狀況進(jìn)行3%的超張拉。本工程預(yù)應(yīng)力每根鋼絞線的設(shè)計張拉力為182kN，考慮超張拉3%，每根鋼絞線的實際張拉力為187.7kN。1、看臺梁內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉現(xiàn)場2、柱內(nèi)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉現(xiàn)場張拉后緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉端處理緩粘結(jié)筋的錨固區(qū)，必須有嚴(yán)格的密封防護(hù)措施，嚴(yán)防水汽進(jìn)入，銹蝕預(yù)應(yīng)力筋。因此，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后，應(yīng)立即對緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行封端保護(hù)。張拉端封錨情況示意：張拉完成經(jīng)監(jiān)理驗收合格后，用機械方法將外露預(yù)應(yīng)力筋切斷，剩余預(yù)應(yīng)力筋長度控制在3-5cm，然后及時對張拉端頭涂刷防銹漆進(jìn)行防腐防銹處理，最后用同標(biāo)號微膨脹混凝土將錨具封堵好，封堵一定要密實，防止孔內(nèi)有蜂窩,錨具的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm