63赵公华-现代预应力混凝土施工应注意的若干问题.doc

中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 现代预应力混凝土施工应注意的若干问题 赵公华 于治磐 张大航 刘湛 （沈阳现代预应力工程有限公司，沈阳110001 摘要 预应力混凝土是当今建筑行业里技术最先进、用途最广、强度最高、最有发展前景的一种结构材料。本文就现代预应力混凝土施工中易出现的质量问题张拉时混凝土强度、锚具质量、无粘结预应力固定端、有粘结预应力固定端、预应力筋铺放、张拉设备校验、预应力“双控”、有粘结预应力整束张拉与单根张拉、孔道灌浆、张拉端锚具保护等问题进行探讨 关键词 预应力 有粘结预应力 无粘结预应力 预应力固定端 预应力张拉端 预应力“双控” 孔道灌浆 锚具保护 1 前言 预应力混凝土是当今建筑行业里技术最先进、用途最广、强度最高、最有发展前景的一种结构材料。现代预应力混凝土结构是指近几十年来采用高强预应力钢材配筋的混凝土结构。由于它具有“三高”、“三新”（高强度、高效率、高效益、新理论、新结构、新工艺）的特点，因此它又称谓高效预应力混凝土结构。预应力混凝土结构主要有现浇无粘结预应力混凝土结构、现浇有粘结预应混凝土结构、装配式预应混凝土结构。前二种预应力混凝土结构应用范围最广，它不仅适应工业与民用建筑大开间、重荷载、大跨度、大柱网现浇梁、板结构，而且在大跨度桥梁、大型公共建筑、电视塔、核电站安全壳、海洋平台、机场跑道等工程中也得到广泛应用。它具有明显的节材、节能、节地、使用功能好的综合经济效益与社会效益，是国家新技术重点推广应用的项目。因而此项技术发展迅猛，为国家经济建设做出了贡献。 为了推动预应力技术健康向前发展，本文就预应力混凝土施工中易出现的若干质量问题提出来进行探讨。 赵公华，男，1959年8月出生，教授级高级工程师 2 张拉时混凝土强度 预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土，这是法国著名工程师弗雷西奈（F.Freyssinet）在进行大量研究和总结前人经验的基础上，考虑到混凝土收缩和徐变产生的损失，于1928年提出的预应力理论。现在这二种材料强度都达到了很高的程度预应力钢绞线强度已达到1860 MPa，甚至达2000 MPa，预应力钢绞线松弛损失也很低；混凝土强度等级从C40～C80已达到商品化，工程实践中C100商品混凝土也时常应用。虽然这二种材料强度很高，但问题是在工程实践中施工单位浇筑完混凝土三、四天就开始张拉预应力，这是不可取的。即使通过掺加早强剂，使混凝土早期强度很高，也是不符合预应力理论的。大家知道混凝土强度增长和弹性模量增长是不同步的，混凝土强度增长快，弹性模量增长慢，早期混凝土变形大，过早张拉预应力使预应力损失增大，造成结构变形大，影响结构正常使用。 3 锚具质量 锚具质量对现代预应力混凝土结构的重要性是不言而喻的。在2003年1月1日起开始实施的国家行业标准预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程与国际预应力混凝土协（FIP）建议标准保持一致，这说明了我国在生产高质量锚具方面、产品技术标准和技术规程方面都与国际标准接轨。但遗憾的是管理落后或不完善，致使大量伪劣产品进人市场，某些个别大生产厂家的锚具质量控制水平也不高，产品质量不稳定。这是现代预应力混凝土结构施工的重大隐患，必须引起有关各方面高度重视，严格控制锚具质量。 4 无粘结预应力固定端 无粘结预应力固定端包括无粘结筋、挤压锚具、承压板、螺旋筋。其标准做法在国家行业标准无粘结预应力混凝土结构技术规程（JGJ92-2004）中已有明确要求，其中承压板采用在工厂已加工好的标准件。但令人遗憾的是，由于受低价中标影响，一些施工单位使用的承压板不是标准件，而是采用自己加工的10010010 A3钢。这给工程带来了隐患① 为了使挤压件与承压板垂直，施工单位使用一个铁环采用点焊方式把挤压件与承压板连接起来，这是不允许的。因为预应力钢筋在全长范围内是不允许通电流的。② 由于承压板厚度薄，而挤压后的挤压件直径又小，这势必造成承压板集中受力，钢板翘曲，导致受力不合理。③ 由于承压板没有凹槽，无法使挤压件与承压板靠紧，中间有一定距离，张拉时挤压件须移动一段距离才能靠紧承压板，势必把混凝土压碎，这也是不合理的。 5 有粘结预应力张拉端、固定端 有粘结预应力张拉端包括预应力筋、波纹管、锚垫板、网片钢筋（螺旋筋）、多孔锚具；有粘结预应力固定端包括预应力筋、波纹管、约束圈、固定垫板、网片钢筋（螺旋筋）、挤 压锚具。这二种锚固系统目前在工程上都使用。从保证工程质量及施工方便程度上来说，预应力筋两头都宜提倡使用张拉端锚固系统。 6 预应力钢筋的铺放 在施工蓝图里，预应力钢筋走向与弯矩图相适应，它是曲线布置的。蓝图上预应力钢筋曲线走向既满足最低点与最高点要求，又顺直光滑，这与计算理论相当吻合。实际施工中预应力钢筋曲线走向往往与蓝图要求相差较大。产生此种原因是预应力钢筋周边障碍物太多，且不讲普通钢筋施工偏差的影响，单讲各种电气管线就纵横交错，如果不加强配合和施工各工种间协调，这就很难保证预应力钢筋曲线形状，更有甚者曲线形状反向，没有对结构施加有效的预应力，造成结构承载力不足，这是不允许的。正确做法是在底层普通钢筋铺完后，应该铺预应力钢筋，并保证预应力钢筋在最低点、最高点、反弯点、固定端、张拉端位置准确性，然后再铺放各种管线，以确保预应力筋达到设计受力状态。 7 张拉设备的校验 无粘结预应力混凝土结构技术规程（JGJ92-2004）规定无粘结预应力筋张拉机具及仪表，应用专人使用和保管，并定期维护和校验。人们在定期维护和校验上往往不重视，甚至被忽视，这是不应该的。在施工现场一套张拉设备在标定的有效期内能张拉几百根至几千根，甚至上万根，再考虑到张拉设备在施工现场频繁搬运，这使得千斤顶上油管、油泵上压力表很容易损坏。而预应力筋张拉力值是否达到设计预应力值主要是看张拉设备上的压力表值，如果张拉设备有问题，势必发生张拉力忽高忽低，张拉应力与伸长值都不满足设计与施工规程要求，这是不允许的。 8 预应力张拉“双控” 在实际工程中经常发现施工单位对张拉控制应力、张拉力、超张拉力、伸长值没搞清楚，有些监理人员也掌握不准，这样对结构施加预应力值时就产生偏差。造成这种现象的原因除了设计人员在图纸上对张拉应力、张拉力、超张拉力、伸长值等参数没有明确标注外，更重要是施工人员对预应力知识掌握不够。“预应力”是施加于结构的用于平衡全部或部分外荷载的反向荷载。预应力结构设计的目的就在于保证结构的使用性能，在使用期间提高预应力的准确性对预应力混凝土结构就显得十分重要。一般来说，预应力张拉控制应力、超张拉力是设计人员确定的事。在超张拉时，有两种超张拉方法 （1）零应力～1.05scon ,持荷2分钟一卸荷至预应力筋的张拉控制应力并锚固； （2）零应力～1.03scon ,并即时锚固。 很多人不知道何种情况用何种超张拉方法，更有甚者，本应采用第2种张拉方法，却按第（1种方法超张拉。出现这种情况是不了解第（1种张拉方法由来。这是50年代我国刚出现预应力结构时从前苏联学来的。那时的预应力筋用的锚具多是螺丝端杆的，拉至 1.05a。后，只要不拧紧螺母，拉力还可放回去、就可持荷2分钟，以消除预应力部分松弛损失，求得提高一点永存预应力值。现在，用于钢绞线的锚其绝大部分为夹片式锚其、这种 锚其的特点是“可拉不可放”，即当放回拉力时，夹片可能立即将预应力筋予以锚固，造成干斤顶降压而预应力筋并未降低应力的现象。从现时的高强低松弛钢绞线来说，持荷2分钟已没有明显的实际意义。因此，现在施工规程、规范规定都按第（2种方法进行超张拉。 9 有粘结预应力整束张拉与单根张拉 大跨度框架梁或多层框架结构大部分都采用有粘结预应力混凝土结构，多根钢绞线整束放置于曲线波纹管孔道里，根据预应力张拉采取“双控”原则，有粘结预应力应整束张拉，不应采取单根张拉。因为在一个孔道里单根后张拉的预应力钢绞线被先张拉的预应力钢绞线挤压住，后张拉的预应力钢绞线在全长范围内张拉应力相差很大，达不到设计张拉应力值，预应力钢绞线伸长值自然也不满足施工规程要求。 10 孔道灌浆 预应力孔道灌浆有三个作用一是保护预应力筋不被锈蚀；二是保证预应力筋与结构共同工作，提高预应力筋在构件极限抗弯能力上的作用；三是减轻锚具应力的波动。由此可见，预应力孔道灌浆有着重要作用，然而实际工程中没有引起足够重视，预应力孔道灌浆很多只是流于形式，孔道灌浆不饱满、不密实、存水、存气、漏浆等现象，已形成预应力结构的通病，必须引起高度重视。 11 应高度重视锚固区的保护工作 预应力混凝土耐久性问题是学术界讨论最多的议题，其中预应力筋与锚具的锈蚀不失为一个很重要原因。有粘结预应力钢筋在灌浆质量能保证的前提下，其防锈蚀作用是能够得到保证的。对无粘结预应力钢筋塑料皮破损处及时修补，其防锈蚀作用也是有保证的。关键是锚固端和张拉端（包括承压板、锚具、钢绞线末端），这是最容易受腐蚀的位置，要高度重视，认真对待，严格保护，防止锈蚀。一般情况下用环氧树脂涂刷于锚固端的整个部分，包括承压板、锚具、钢绞线末端，或用塑料封端罩填油脂后封盖锚具，然后再用细石混凝土或防水砂浆封闭。 参考文献 [1] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002） [2] 无粘结预应力混凝土结构技术规程（JGJ92-2004） [3] 裴彇，当前无粘结预应力混凝土结构设计与施工中若干问题的探讨，第九届全国混凝土及预应 力混凝土学术交流会论文集，1996 [4] 杨宗放、方先和编著现代预应力混凝土施工 中国建筑工业出版社，1993 [5] 杜拱辰编著现代预应力混凝土结构 中国建筑工业出版社，1988