复杂预应力混凝土梁施工技术分析

复杂预应力混凝土梁施工技术分析

张康康,曹枢,樊杰,刘孟豪,刘浪

中国建筑一局（集团）有限公司西北分公司，陕西 西安710000 

摘要：预应力混凝土结构以能够有效抵抗大跨度和重荷载作用下产生的裂缝，提高结构整体安全而在建筑的复杂区域应用越来越普遍，其施工的质量直接关系到建筑主体结构安全。基于此，本文就复杂预应力混凝土梁施工技术进行简要分析。

关键词：复杂预应力；混凝土梁；施工技术；

1 预应力混凝土梁施工技术实践的原理及背景

在现代建筑工程的建设实践中，预应力技术的应用较为常见，且对综合施工质量有很强的保障与提升作用。普通的钢筋混凝土构件在结构刚度、应力抗性等方面相对有限，一旦受到过大的拉力作用，很容易出现开裂问题，进而导致受拉部位乃至建筑整体的结构稳定性、使用安全性及使用耐久性大打折扣。通常情况下，为了有效解决此类问题，人们倾向于通过增加构件的钢筋含量、增大构件面积尺寸的手段实现构件的结构强化，从而提升其对外部作用力的抵抗能力。但结合业内经验来看，钢筋量的增加与构件体积的增大，势必会增加大量的额外成本，且会导致建筑整体重量和规模的变化，既不利于保障房建工程的经济效益，也不利于实际施工。除此之外，虽然通过调整混凝土型号、优化混凝土配比的方式也能在一定程度上提高建筑构件的力学性能与结构强度，但实际提升量往往较小。相比之下，通过应用预应力技术不仅能达到有效强化建筑构件的效果，还能将房建工程的综合效益控制在较高水平。具体来讲，预应力施工时，需要对建筑构件先进行加压处理，从而在混凝土结构内部形成预压力，这种压力可以为建筑构件提供较大的对外作用力。当构件受到外力影响时，外部作用力首先需要与预应压力相互抵消，才能真正作用于构件结构本身。这样一来，便能有效缓冲和推迟建筑构件受到的荷载的影响，为构件的结构稳定性与使用耐久性提供充分保障。同时，混凝土内部预应力越大，建筑构件的应力抗性也就越强。所以，将预应力技术应用到房建大跨度混凝土梁的施工实践中有较强的可行性与优势。

2 工程概况

某教学科研楼的 -1层中，为承载地面上的大面积下凹式绿地面和市政道路，设计成大面积复杂预应力混凝土梁区。梁区面积合计约 1002 m2，混凝土强度等级 C40，包括 16 根净跨度为 16.8 m 长的预应力混凝土梁，混凝土梁规格尺寸为 700 mm×1 300 mm。预应力筋采用有粘结预应力筋，穿 2 孔，每孔 7 根直径 15.2 mm 的预应力钢绞线，预应力筋孔道采用壁厚 0.3 mm 的内径 70 mm 的镀锌波纹管。

3　施工技术应用

3.1　施工工艺流程

预应力混凝土梁施工的主要工艺流程，如图 1 所示。

图 1　施工工艺流程

3.2　预应力梁钢筋 BIM 三维深化和预制加工一体化技术

在 revit 软件中以 CAD 原设计图纸为底图并依据现行图集，实现钢筋空间三维排布模型的构建［2］，重点控制预应力梁柱节点，钢筋伸入支座的节点位置，钢筋锚固和搭接方式和波纹管位置钢筋空间排布以及振捣引导器的大小与钢筋的相对合理位置。其中预应力梁钢筋 BIM 三维整体深化排布情况，如图 2所示。基于 BIM 技术的钢筋三维深化和优化排布，能够三维可视化清晰展示钢筋的三维空间排布位置关系，并导出钢筋的明细清单，由 BIM 技术人员辅助指导作业人员进行工厂精细化加工，实现预应力混凝土梁钢筋三维深化设计和工厂加工一体化的精益建造管理模式［3］。

图 2　预应力梁区域钢筋 BIM 三维深化

3.3　超限梁模板定位安装技术

借助预应力梁的 BIM 三维结构模型，核查并校验设计图纸坐标与高程系统，精准获取预应力梁、框架柱、梁中心线及梁的两侧边的关键点位的立体坐标，辅助指导现场施工测量放线，实现预应力梁的底模板精确定位。

3.4　大面积混凝土浇筑引入一种新型振捣引导器施工技术

3.4.1　振捣引导器深化和预制加工一体化应用

一种振捣引导器辅助振捣棒完成预应力梁混凝土浇筑是一项自主创新技术。通过应用 BIM 的三维可视化技术，针对 700 mm×1 300 mm 规格预应力混凝土梁，模拟引导器与振捣棒之间的规格大小匹配关系，将振捣引导器深化设计成每根引导器由 6 根竖向钢丝和直径100 mm 的钢圈构成，竖向钢丝通过点焊与外围钢圈牢固连接，外围钢圈直径 80 mm，钢圈间距 150 mm，振捣引导器长度深化设计成 1 250 mm。

3.4.2　钢筋安装与振捣引导器穿插施工技术

通过预先与设计沟通并经设计受力核算，将预应力梁位于中间位置的上部一排 3 根及下部三排 3 根的受力主筋钢筋净距调整为 100 mm，能够有效顺利地实现直径 80 mm 振捣引导器顺利放置预应力梁体内，而避免钢筋穿插造成振捣引导器产生破坏，振捣引导器起步在距离框架柱边 200 mm，中间按照每隔 1 m 的“之”字形布置。

3.4.3　大面积混凝土浇筑施工技术

预应力混凝土梁所在区域为超限梁区域，必须依据审批完成的超限高大模板支撑加固安全专项施工方案，完成模板支撑和加固体系后，经验收通过后，方可浇筑混凝土。借助 BIM 可视化的特性，对混凝土浇筑顺序和施工操作要点进行动态化模拟演示，特别是对预应力梁和框架梁相交部位钢筋、波纹管矢高布置图，振捣引导器所在位置的浇筑顺序进行详细地模拟分析并明确预应力混凝土浇筑，有效实现预应力梁区域超限梁支撑体系受力相对均衡。借助 BIM 三维模型，进行三维可视化混凝土浇筑技术交底，提高浇筑作业人员的操作能力。施工要点如下。1）施工前，进场拌合物的坍落度和扩展度，经检验合格后，方可浇筑。2）浇筑前，注意预应力张拉端进行覆盖保护并做好标识，避免混凝土浇筑造成破坏，并在振捣过程中，对于张拉端垫板后混凝土必须振捣密实以防后期预应力张拉时发生端部混凝土出现开裂现象。3）按照浇筑方案划分 I、II、III 标段，每标段分三层从中心向两侧对称依次浇筑、振捣，确保振捣到位。4）浇筑时，将振动棒插入预先安装好的振捣引导器内，采取快插慢拔的原则，充分振捣，实现预应力梁底部混凝土振捣密实。5）加强对预应力混凝土梁的薄膜养护，防止张拉前出现早期收缩裂缝。

结束语

综上所述，通过对大面积复杂预应力混凝土梁施工过程进行应用总结，并创新性地应用一种振捣引导器在预应力混凝土梁区内的施工技术，有效地解决了大面积复杂预应力梁区域混凝土施工中，梁底部因钢筋和波纹管密集排布而施工质量难以有效得到保证的难题，为有效地降低预应力混凝土在抵抗重荷载和大跨度结构等效应而产生的裂缝提供技术保证，在超深预应力混凝土梁结构浇筑过程中可作为一项大力推广应用的创新技术。

参考文献：

[1] 李听雨.建筑施工预应力技术应用及问题分析[J].住宅产业,2022(01):166-169.

[2] 陈燕玲.房建大跨度预应力混凝土梁施工技术实践研究[J].江西建材,2021(11):133-134.

[3] 岳粹歌.大跨度预应力钢-混凝土混合梁施工技术探讨[J].安徽建筑,2021,28(08):175-176.