閱讀 2624 次 超長預(yù)應(yīng)力樓板綜合控制抗裂措施

超長預(yù)應(yīng)力樓板綜合控制抗裂措施

林振中

(福建省建筑科學(xué)研究院350025)

1.概述

    近年我國各地出現(xiàn)了大批超長超大混凝土結(jié)構(gòu)，如何抵抗大面積超長混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力及控制混凝土收縮裂縫，成為這類工程首要解決的問題。    英、美、法、日等國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對伸縮縫間距無嚴(yán)格規(guī)定，只要求超過一定長度后計算溫度引起的應(yīng)力并采取必要的措施。我國規(guī)范(GB50010—2002)規(guī)定了伸縮縫的最大間距(不同結(jié)構(gòu)形式的間距不同)，同時規(guī)定，采取一定措施后可以超過規(guī)范規(guī)定的限值。

    本文通過江南水都工程超長結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，提出了利用預(yù)應(yīng)力進(jìn)行裂縫控制的設(shè)計與施工的一些技術(shù)措施。實踐證明，本文提出的綜合集成技術(shù)對多層大跨結(jié)構(gòu)和超長結(jié)構(gòu)裂縫控制是行之有效的，具有普遍意義，可適用于各種類型的大跨超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的全過程控制。

2.工程概況

    江南水都位于尤溪洲大橋邊，南臨閩江大道，占地2800畝。該工程一期高層部分±0.0以上有6座塔樓。±0.0以下設(shè)有二層人防地下室，地下室平時主要作為停車庫使用及設(shè)備用房，地下室長約230m，寬約120m，總面積約為3萬m2。整個地下室不設(shè)永久性縫。

3.超長結(jié)構(gòu)設(shè)計簡述

    超長結(jié)構(gòu)，尤其是地下室頂板，需考慮溫度、收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。混凝土收縮是一種隨時間而增長的變形，結(jié)硬初期發(fā)展較快：二周可完成全部收縮的20％；一個月可完成50％：三個月完成80％；以后增長緩慢，一般兩年后趨于穩(wěn)定。最終的收縮應(yīng)變約為(200—400)10e-6。由于本工程預(yù)留了后澆帶，在后澆帶未澆注之前，超長板可視為一種能接近于自由變形的構(gòu)件，后澆帶三個月以后澆注，可認(rèn)為收縮變形中已完成80％的自由變形，即收縮變形只有20％的殘余應(yīng)變才在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力。

    此外，環(huán)境的溫度變化也在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生溫度應(yīng)力。本工程考慮整體溫度變化及當(dāng)量溫差的作用，認(rèn)為結(jié)構(gòu)在大氣中溫度均勻，并隨大氣溫度變化而變化。結(jié)構(gòu)分別在縱橫方向設(shè)三條后澆帶，可認(rèn)為閉合前各分塊自由變形，因此不考慮后澆帶閉合前各單元的溫度應(yīng)力。從有關(guān)文獻(xiàn)知，溫度應(yīng)力只按彈性計算太過保守，造成材料浪費。由于結(jié)構(gòu)遭受的年溫差都是在相當(dāng)長的時段變化中進(jìn)行，必須考慮徐變引起的應(yīng)力松弛，從而大幅度降低彈性應(yīng)力。

4.施工控制及構(gòu)造措施

    目前較多采用的技術(shù)措施主要有：①采用低收縮高防裂混凝土，控制混凝土入模塌落度及入模溫度，注重混凝土養(yǎng)護(hù)措施及拆模時間；②采用后澆帶分段施工；③添加外加膨脹劑；④摻加抗拉纖維；⑤采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

    在上述措施中，設(shè)置后澆帶的分段施工可減小施工階段由于溫度降低和混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，但剩余的混凝土收縮和負(fù)溫差仍會在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，根據(jù)工程經(jīng)驗，在結(jié)構(gòu)中間跨的拉應(yīng)力可達(dá)4—6MPa，必然會使結(jié)  構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫；采用外加劑是控制溫度收縮裂縫的最常規(guī)作法，但其效果受到很多不確定因素的影響(如膨脹劑質(zhì)量，施工和管理水平等)，效果很難保證。混凝土中摻加抗拉纖維雖然較有效，但造價較高。這些措施各有各的特點，但單一解決效果有限。

    因此本工程采用設(shè)后澆帶，施加無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力和摻加膨脹劑相結(jié)合方法來綜合解決這一問題。

    預(yù)應(yīng)力技術(shù)是目前國內(nèi)最常用的，最直接而有效的做法，是抵抗混凝土溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的較成熟且有效的措施。眾多工程實踐證明在超長板中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)是抵抗溫度變形及裂縫的有效措施之一。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋具有布置靈活、張拉錨固方便、強(qiáng)度高等特點，適用于超長結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加。同溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原理一樣，預(yù)壓應(yīng)力的傳遞也同樣受到柱子等豎向構(gòu)件的約束，由端部到中部逐漸減小。這種分布特點與溫度應(yīng)力的分布產(chǎn)生矛盾。為盡量減小兩者之間的矛盾，在預(yù)應(yīng)力筋的布置和施工要求上采取相應(yīng)措施如下：

    合理設(shè)置后澆帶劃分布筋區(qū)段和張拉區(qū)段，根據(jù)溫度應(yīng)力分布特點，中段預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)，兩端減少，以減小對中段預(yù)應(yīng)力的削弱。

    分段張拉。先中段后兩端。這樣還可以兼顧縮短工期和節(jié)約模板的要求，將穿過后澆帶的預(yù)應(yīng)力筋單獨分段處理，待混凝土澆搗完畢強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉兩端預(yù)應(yīng)力筋，除后澆帶外，其余梁模板均可拆除；待后澆帶封  閉、混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉中間跨預(yù)應(yīng)力筋，拆除后澆帶處梁模板。

5.預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)措施

    5.1材料

    所有材料均采用通過IS09000質(zhì)量體系認(rèn)證的生產(chǎn)廠家  的產(chǎn)品。預(yù)應(yīng)力筋采用直徑l5.24mm，極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860Mpa的低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線；張拉端和固定端錨具分別采用QMl5系列夾片式錨具和擠壓錨。

    5.2  預(yù)應(yīng)力筋穿設(shè)

    在土建施工單位支好板底模板并綁扎好板底普通鋼筋的同時穿設(shè)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，矢高控制根據(jù)設(shè)計圖紙曲線控制要求，設(shè)置馬凳。張拉端和固定端的定位，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙要求的水平和垂直位置固定牢固。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉端錨墊板按設(shè)計要求和實際施工情況固定；固定端的承壓板、擠壓套埋設(shè)在混凝土中，不能外露，并按設(shè)計要求焊接螺旋筋和承壓板。

    為保證張拉的順利進(jìn)行，無粘結(jié)筋在靠近端模板處要有不小于30cm的平直段。

    5.3張拉順序與工藝

    在混凝土強(qiáng)度達(dá)到80％設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉。張拉時分束進(jìn)行。采用雙控，以控制張拉力為主，伸長值作校核。構(gòu)件張拉完畢后，檢查端部和其他部位是否有裂縫，用手提砂輪鋸切割掉多余外露筋(預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長度不小于30mm)，然后用C40微膨脹混凝土封閉。

6.結(jié)語

    從技術(shù)方面看來，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以克服混凝土的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，控制構(gòu)件撓度和裂縫開展寬度，改善結(jié)構(gòu)受力性能，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性；從經(jīng)濟(jì)方面看來，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以減小構(gòu)件截面高度，減低層高，降低造價。本工程自結(jié)構(gòu)封頂至今已有兩年時間，從使用情況看來地下室底板、外墻以及各層梁板至今仍未發(fā)現(xiàn)較大的收縮裂縫，因此可以說預(yù)應(yīng)力技術(shù)在本工程中的應(yīng)用是相當(dāng)成功的，值得同類工程參考。

參考文獻(xiàn)

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(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)