预应力技术在建筑大跨度梁中的应用

预应力技术在建筑大跨度梁中的应用

屈道明,魏萧,黄旭,罗宇,蔡勇梅

中建新疆建工集团第三建设工程有限公司  新疆乌鲁木齐市  830000

摘要：大跨度梁的施工，其关键在于减小梁尺寸、自重，模板搭设，避免后期裂缝。通过后张法预应力梁代替普通的钢筋混凝土结构，采用满铺支撑架体系，并通过BIM模型对梁中钢筋模拟排布、对特殊节点深化设计，从而提高房间净高、改善结构受力性能。达到了增加构件刚度、耐久性，提升施工效率和经济性的效果。

关键词：预应力梁 后张法 BIM应用

引言：大跨度梁作为结构的重要构件，在其承受外荷载之前,对受拉模块中的钢筋，施加预拉应力,提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。预应力梁的施工技术难度较大，工艺要求较高，因此对施工单位的技术能力也是一种考验。结合龙华区综合医院项目预应力梁的施工介绍，对之后类似大跨度结构的施工有一定的借鉴作用。
一、现浇混凝土屋面板的支撑体系

合理、安全、可靠的模板对施工支撑体系的影响非常大，其具体模型数据如下：①模型工程高度10.05m，每个梁之间的跨度均为25.6m;②现浇断梁面板工程层应高于各预应力梁，并且在施工时，应注意结构层面的参数变量情况，层面高度为11.15m;③施工模型是现场施工的主要工程依据，在施工过程中，为了保证施工技术有效的落实，应找到施工模型中负载最大的预应力梁，对其墙体进行质量检测;④支撑体系是整个工程模型的重要组成部分，也是现浇混凝土屋面板的施工重点，在设计时应对主梁和次梁之间的距离进行认真测算，现浇混凝土屋面板支撑体系主梁和次梁之间的距离为4.5m，主梁和主梁之间的距离为7m，次梁和次梁之间的距离为2.5m。

二、预应力施工工艺流程

预应力分项工程的施工与钢筋分项、模板分项工程施工交叉重复，各工种施工应进行密切的协作配合。施工工艺流程如下：预应力梁底模安装→预应力梁单边侧模和其它梁板模安装→梁钢筋骨架安装→预应力筋下料、制作固定端→预应力筋曲线放线，焊接固定架→预应力梁套管埋设、定位安装→预应力钢铰线成束穿入套管孔道→预应力固定端和张拉节点安装→预应力分项项工程验收→预应力梁侧板封模→板底筋安装→上翻梁吊模安装→板面筋安装→浇筑砼养护至75%设计强度→清理锚垫板、安装锚具→预应力筋张拉、孔道灌浆→切除端部预应力筋→浇筑砼封闭后浇区域。
三、大跨度预应力混凝土梁的施工控制分析

保证梁工程的质量

在建造大跨度预应力混凝土梁时，需要严格把控各环节的施工流程，进而有效提高梁结构的整体质量，大跨度预应力混凝土的规划和施工过程相对复杂。此外，其结构内部强度难以满足设计要求。有必要分析施工作业形式[1]。并应用科学手段确保梁工程的建造质量。

确保梁的安全使用

在构建和使用梁支撑结构时，其结构的安全性能至关重要。为促进横梁结构的安全使用，提高横梁结构的可靠性和耐久性，为横梁修复建立科学依据，在保证横梁安全的同时，需要对梁结构施工进行合理的把控。

质量控制要点分析

波纹管安装

波纹管放置在基形的底座上，根据预应力包络线的坐标确定相应位置并固定在定位钢上。在穿钢丝束之前，波纹管的所有末端都被密封完好。连接波纹管时，应使用与连接管相同型号的较大波纹管，连接后用密封带进行密封。通常情况下钢框架自重大，梁模板的一侧保留在结构中，钢架贴在天花板表面，完成预应力定位、管梁铺设后，钢架可下。如果有条件的话可以使用手拉葫芦，避免在降低时损坏预张紧的波纹管。固定支架最初是L形的，而支架和波纹管在施工过程中受到轻微的外力，导致晃动，这说明波纹管不够稳定。针对以上问题，设计部门对多个方案进行了对比，最终采用了U型支架。波纹管的定位筋严格固定在80厘米的距离上，由于波纹管的长度超过30米，在结构上采用了比例定位的方法来精确控制每个定位筋的位置，绘制定位筋的位置，然后将定位筋焊接到上、下两排加载钢筋上，这样可以有效保证定位筋的精度。

预应力张拉

张拉前应核对混凝土强度数据进行严格核对，强度达到设计要求后方可张拉。预张拉钢绞线张拉时注意隧道中心线，锚杆中心线与千斤顶中心线必须在同一条直线上，只有这样才能保证两端同时同步执行，通常情况下预应力梁为分层浇筑，隧道按楼板高度安装预应力钢筋，两层梁混凝土强度达到设计要求后，由21.60m层拉伸至15.6m层；张拉完毕后，灌浆强度将满足设计要求，从支撑模板上取下框架材料。两端用于张拉，两个YCW 250型千斤顶用于将两端分开。检查钢带的伸长率值，并检查张紧时测得的伸长率值与计算值的差值。误差按照规范控制在±6%以内。如遇异常情况，应暂停电压，未完成的电压调查在查明原因和措施后方可继续进行。钢绞线张紧后，严禁接触桁架头和钢绞线。锚固后预应力钢筋的开口长度必须至少为30毫米，必须使用氧乙炔火焰切断多余的钢绞线，严禁使用电弧。切割时，用浸渍过的棉线包裹锚杆，切割时加水冷却锚杆。

四、大跨度预应力梁现浇混凝土屋面板的施工技术

1.混凝土施工技术

因为不同预应力混凝土的材料强度不同，所以在对其主梁和次梁进行材料设计时，应首先考虑它们的受力情况，根据其具体受力情况选择合理的工程材料，工程材料是实现混凝土施工技术效果的主要助力。本工程的预应力梁应用的混凝土类型为C40、主梁应用的混凝土类型为C45、次梁应用的混凝土类型为C25。面板层应用的混凝土类型为C50。因为本工程的面板层横截面积很大，面板层横截面积为655×1655mm，所以在施工过程中，要对每个梁的受力情况进行实时监控，在施工工作较多的地方建立支撑构架，让支撑构架分担预应力梁的负载力。施工所需要的预应力混凝土总量为246m³，每个预应力梁所用的混凝土量为25.25m³。由此可见，面板层的混凝土成分很少，因为其受到的负载力很小，预应力梁混凝土的成分很多，因为其受到的负载力很大。在混凝土浇筑过程中，应特别注意振动棒不要直接接触波纹管。张拉端及梁柱节点等重点部位宜采用小直径振动棒振捣密实，以免出现蜂窝，张拉时造成事故。

2.后张法施工技术

后张法施工技术将不同类型的钢绞线通过曲线布置，可以有效增加工程的安全性和实用性。要想提高后张法施工技术的应用效果，还应与其他技术进行有机的结合，并严格按照技术应用顺序进行施工，其具体施工步骤如下。

（1）孔道留设

在施工过程中，要在预应力梁中设置三个平行并列的孔，将直径为90mm的波纹管留在孔中。预应力筋（波纹管）在梁中按设计要求的曲线布置，曲线形状由反弯点及最低点、最高点等几个特征点控制，梁中预应力筋根据图纸的放线图，每间隔1.5m左右设一个控制点。为防止在浇砼时变位，梁中固定架点焊在梁箍筋上，固定架必须有足够的支承力，采用Φ10钢筋，位置及高度必须准确。

（2）下料与穿束

预应力梁的长度是表现预应力梁工程质量的重要参考资料，工程人员在设计其预应力钢筋比例和长度时，应考虑设计曲线长度、张拉设备、施工方法等因素。预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。为了保证下料长度和宽度的准确性，工程人员会在现场下料，采用钢卷尺对其进行长度测量，确认下料长度尺寸无误后，再下料。