张拉预应力混凝土结构优化设计与施工探讨摘要：作为现代建筑的主要结构形式，张拉预应力混凝土结构在现今的建设工程中得到了广泛的应用，深入研究这种工艺有利于施工水平的尽快提高。本人在近年的施工中，对这种工艺有了一定程度的认识。本文就对其中几个重点设计与施工环节的质量控制进行一些粗浅的探讨。关键词：预应力混凝土；张拉；建设工程；质量随着现代化步伐的加快，我国基础设施建设正以前所未有的规模在全国展开，同时质量问题越来越成为人们xx的焦点。张拉预应力混凝土结构以其整体性好、大跨度，而在高速公路和城市快速路工程中得到广泛应用。预应力混凝土连续梁的施工方法多种多样，一般有满布支架现浇施工、悬臂浇注、悬臂拼装等施工方法。笔者根据自身的经验，就近几年施工的张拉预应力混凝土结构一下其优化设计与施工的几个关键因素。 1 张拉预应力混凝土结构的特点 1.1 预应力混凝土预应力混凝土能充分发挥材料的效能，在相同条件下，它比普通钢筋混凝土构件截面小，重量轻、刚度大，抗裂性和耐久性好，能有效地控制结构的挠度(甚至无挠度)，节约钢材40%-50%，节约混凝土20%-40%，特别在大跨度结构中更为经济。 1.2 张拉预应力混凝土结构的施工特点在张拉预应力建筑结构中，结构构件在承受外荷载前，预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力，造成人为的压应力状态，预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力，这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态，使混凝土结构不开裂，提高结构的刚度和结构的耐久性。张拉法预应力混凝土施工是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，将其固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度，保证预应力钢筋与混凝土有足够粘结力时放松预应力钢筋，借助预应力筋的弹性回缩及与混凝%26plusmn;的粘结，使混凝土产生预压应力。先张法预应力混凝土施工步骤为预应力筋的铺设、预应力筋的张拉、混凝土的浇筑与养护、预应力筋的放张等。 2 优化张拉预应力混凝土结构的设计与施工措施 2.1 严格材料控制钢筋和钢绞线进货应具有出厂质量证明，并必须符合设计规范要求。进货后要按批量进行自(抽)检，合格后方能使用。对采购来的钢筋按规定分类堆放保管，对钢绞线要加盖保护，防止锈蚀。钢铰线进场后，要求垫高堆放，如露天堆放须用油布遮盖，防止雨淋、浸水。钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，下料时如发现钢铰线表面有电焊接头或机械损伤，应随时剔除。 2.2 预应力钢绞线安装预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。孔道位置不准确，改变了结构受力状态，如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失，因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力度相吻合，对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响。多根钢绞线如果缠绞在一起，张拉时各根钢绞线受力不均匀，增大了钢绞线之间的摩阻，造成预应力损失加大。实际施工中很多施工单位并不重视这些细部工作，固定钢束的井字架位置不准确或不按照规范和设计规定的间距布设，必然造成钢束位置与设计不符、有的还会在曲线变化段产生急弯或孔道局部偏差过大。目前仍有小部分队伍使用人工进行穿束，尤其对多根钢绞线的长束重量很大，人工穿束费时费力，容易造成工人转动钢束穿进，使钢绞线互相缠绞在一起。那么我们在设备没有问题的情况下设计单位、监理单位和施工单位就应该开始对问题进行分析，要确定在保证张拉力的情况下，伸长值误差保证在12%以内，从而降低结构安全系数。 2.3 钢筋制作及安装要根据图纸编制配料表，组织专门人员，在钢筋加工场加工。分类堆放，并进行标识，防止混乱。将加工好的各类钢筋搬运到张拉槽旁，先布置钢绞线，在钢绞线张拉完成8 h后，方可进行钢筋绑扎和其他作业。钢筋骨架在槽内绑扎成型。在绑扎钢筋时不要过猛扰动钢绞线。预埋钢筋、预埋件位置准确，绑扎牢固。钢筋加工偏差应符合套用交通桥标准图纸的施工要求。 2.4 选择合理的支护措施对建筑工程条件较差的部位，地基开挖后应采取合理的支护措施及时进行支护，增强围岩稳定性。(1)随机支护。随机支护方法主要有设随机锚杆，架设钢支撑(格栅拱)，挂网，喷护等。在岩石地质条件较差部位，为避免增设随机锚杆施工时出现坍塌，造成人员伤亡，可先架设钢支撑、挂网、喷护完毕后，进行随机锚杆施工。随机锚杆钻孔时可进行干式造孔，锚杆长度则可根据岩石条件结合施工条件确定。在引水发电洞开挖过程中，局部存在千枚岩，支护时采用了随机支护，由于千枚岩遇水后软化，在钻孔时则采用了干式钻孔。(2)超前支护。在不良地质段，为避免岩石可能掉块或塌方，可对掌子面采用超前支护。在引水发电洞开挖过程中，根据围岩地质条件，每开挖循环前，沿顶拱周边设2排或1排超前锚杆，超前锚杆与已架设的钢支撑焊接，角度控制在上仰10%26deg;-15%26deg;、间距50-60 cm。 2.5钢绞线放张预应力工程施工的根本目的就是对构件成功施加张拉力，采取的各种方法和措施都是为此服务的。施加预应力时以张拉力为控制量、张拉伸长值为校核量的操作方法。在张拉时建议采取分级加荷、应力控制、伸长值校核。为了xx钢绞线束不直和初始受力不均的影响，一般应在张拉力达到一定初始值之后，再进行伸长值的计量。如果采用超张锚固方法，其张拉程序及各应力控制为：0-初应力10％%26sigma;k-超张应力103％%26sigma;k持荷5 min控制应力%26sigma;k。根据初应力、超张应力和控制应力所对应的张拉力，参照张拉力与压力表读数关系曲线，找出相应的压力表读数。考虑到张拉设备的摩阻随着张拉次数的增加将会越来越小，同一压力表读数所对应的张拉力将会渐增，故压力表控制读数宜取偏小值。张拉时应分级张拉，分级控制。在张拉过程中，预应力钢绞线断裂、滑脱的数量以及无法张拉的数量不得超过结构同一截面预应力钢绞线总数的3％。钢铰线下料长度应保证预应力张拉和预应力检测的需要，钢绞线编束不得紊乱。同时在预应力梁进行张拉前，应对预应力梁混凝土的外观进行评价，观察其有无裂缝及裂缝发展情况。必要时，进行记录。只有混凝土符合设计要求及规范的规定时，方可进行张拉。在正式张拉前应进行试张拉，预应力检测工作也同时进行，以测定相关数据。根据测定的数据来判定预埋工作的质量并确定相应的张拉方案后方可正式开始张拉工作。在锚固时应检查张拉端预应力筋的内缩值，以免由于锚固引起的预应力损失超过实际值。如实测的预应力筋内缩值大于规定值，则应改善操作工艺，更换锚具或采取超张拉办法弥补。在实际施工中往往只对每个孔道的张拉力和伸长值进行测定和记录，内缩值只做了部分测定。正确的做法是全部测量。 2.6 压浆压浆的目的是使预应力筋与混凝土结成整体。要求张拉工作后应尽快压浆，以防预筋在孔道内因潮湿生锈而降低强度。压浆之前要将夹片，锚环之间的空隙用水泥浆封实，水泥浆达到强度后即可进行压浆。压浆前首要工作是清孔，即用高压水冲洗孔道，使之充分潮湿，以利压浆。规范规定水灰比范围为0.4-0.45水泥浆的泌水率不超过4％，拌和后3h泌水率宜控制在2%，24h泌水应全部被浆吸回。水泥浆稠度宜控制在14-18s之间。采用纯水泥浆时，每一道孔宜于两端先各压浆一次。两次的间隔时间以达到先压住的水泥浆既充分泌水又未初凝为度。一般宜为30-45min．压浆采用压浆泵。压浆的{zd0}压力一般为0.5-0.7MPa，每个孔道压浆至{zd0}压力后，应有一定的稳定时间。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度的水泥浆为止。压浆后，应从检查孔抽查压浆的密实情况。如有不实，应及时纠正和处理。压浆过程中压浆后48h内，结构混凝土湿度不得低于50~C，否则应采取保温措施。当气温高于350℃压浆宜在夜间进行，对应埋置在梁体内的锚具。压浆后应先将其周围冲洗干净并凿毛，然后设置钢筋网和洗筑封锚混凝土。封锚混凝土的标号应符合设计规定，一般不得低于构件混凝土标号的80%。封锚混凝土必须严格控制梁体比度。预制构件在孔道水泥强度达到设计规定后方可进行移运和吊装。设计中若未有规定时，不应低于梁身混凝土设计标号的55%，且不低于20MPa。[1] [2] document.write(''); // 2.7 漏浆处理当施工不当造成波纹管破裂，导致钢绞线和混凝土或水泥浆粘在一起，可采用如下方法处理。当仅出现一处漏浆堵塞时，对采用两端张拉的钢绞线，不必确定孔道堵塞的位置。此时，相当于将一个两端张拉的钢绞线分两段分别按一端张拉而已。堵塞点可当作锚固点。但为确保安全，一端张拉是在另一端必须用千斤顶顶紧，以防张拉过程中堵塞混凝土被松动而使钢绞线从波纹管中脱出伤人。当堵塞几处或单端张拉钢绞线发生堵塞时，则必须确定孔道堵塞点的位置。此时可分两种情况处理。①当堵塞不严重时，可在粱体一端张拉钢绞线。当张拉力达到某一小于控制预应力值的时刻，就可能将漏浆的混凝土拌松动。此时，钢绞线会发生突然的松弛和回弹，油压表读数突然下降。由于漏浆部分已松动，因此不必再确定漏浆位置。但为了减少漏浆加大摩擦而造成的钢绞线应力损失，可对该钢绞线适当地进行超张拉。这样，一般不会对钢绞线的有效应力造成太大的影响，伸长值一般也不会出现太大的偏差。②当孔道堵塞十分严重时。漏浆部分无法被拉松弛，必须确定孔道堵塞位置。在梁上开刀疏通管道。此时可通过实测伸长值比，与钢绞线全长L的伸长值比作比较。当张拉油表等于控制应力的油表时，即停止张拉。 2.8 预应力钢筋的放张放张时，混凝土强度必须符合设计要求：当设计无具体规定时，混凝土强度不得低于设计标准值的75%。放张顺序应符合以下规定：(1)对承受轴心预压力的构件(如压杆、桩等)，所有预应力钢筋应同时放张。(2)对承受偏心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力钢筋，再同时放张预压力较大区域的预应力钢筋。(3)当不能按以上规定放张时，应分为阶段、对称、相互交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹及预应力钢筋断裂现象。对预应力钢筋为钢丝或细钢丝的板类构件，放张时可直接用钢丝钳或氧炔焰切割，且可从生产线中间处切断，以减少回弹量，也有利于脱模：对每一块板，应从外向内对称放张，以免构件扭转，两端开裂。对预应力钢筋数量较少的粗钢筋构件，可采用氧炔焰在烘烤区轮换加热每根粗钢筋，使其同步升温，钢筋内应力均匀徐徐下降，外形慢慢伸长，等钢筋出现颈缩现象时，即可切断。对预应力钢筋配置较多的构件，不允许采用剪断或割断等方式突然放张，以避免{zh1}放张的几根预应力钢筋产生过大的冲击而断裂，致使混凝土构件开裂。因此，应采用千斤顶或在台座与模粱间设置砂箱和楔块、或在准备切割的一端预先浇筑混凝土块等方法，进行缓慢放张。总之，张拉法预应力混凝土结构正日益广泛地应用于工程结构，对大型工程建造做出了不少贡献，但是就我国现阶段张拉预应力混凝土工艺还存在大量的不足，常造成预应力不足、梁体产生裂缝、支座破坏等问题，因此需要建设、设计、监理、施工各方面、各环节齐抓共管，才能使我们的质量有根本的改观，才能建成精品工程