无粘结预应力技术在圆形水池的应用

　　摘要：通过无粘结预应力技术在水池上的应用，浅谈无粘结预应力张拉过程中的施工准备及施工工艺。
　　关键词：无粘结预应力，施工工艺，应用总结
　　
　　无粘结预应力技术解决了大跨度或超混凝土结构在荷载、温度或收缩等效应下产生的裂缝，能提高结构、构件的性能，降低造价。
　　石家庄桥西污水处理厂二沉池共4座，整池为圆形无粘结预应力砼结构，池内径50米，高5.55m，池壁厚为350mm，池壁采用120o包角环向无粘结预应力钢绞线环锚张拉。设计沿圆周均匀设置3个锚固槽，用以进行预应力筋的锚固。钢绞线环形布置，每环2根张拉时，同时用6台千斤顶对3端同时张拉。
　　无粘结预应力钢绞线采用低松弛预应力钢绞线，其公称直径d=15.2mm（7φ5），抗拉强度标准值为1870MPa。无粘结预应力筋的锚具OVM，HM15-2T环锚，并做好锚具及无粘结筋的复试报告。预应力锚具采用与预应力钢绞线对应的夹片锚具，与锚具配套使用的垫板尺寸为100mm×100mm，厚度为14mm，材质为Q235B。
　　1、 施工准备
　　1.1. 技术准备
　　根据本工程预应力施工特点，确定合理的施工方案，编制详细的施工作业指导书，做好技术交底工作，并对预应力施工人员进行专业技术培训。
　　1.2. 材料准备：
　　预应力钢绞线进场后要成批验收，每批数量不大于60t，从每批钢绞线中任取3盘，每盘所选的钢绞线端部正常部位取一根试样进行试验，如有一项不合格时则不合格盘报废。再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行不合格项的复验。如仍有一项不合格，则该批判为不合格品。
　　本工程池壁为无粘结预应力混凝土，钢绞线必须是通长的，严禁有接头。无粘结钢绞线护套轻微破损者应外报防水塑料胶带修补，严重破损者不得使用。
　　1.3. 机具准备：
　　采用YCN-25油压千斤顶及夹片锚具6套，每台千斤顶配校两块压力表，压力表精度等级等于或高于1.5级；校验张拉设备用的测力计，其精度不低于±2%。
　　2、 施工工艺
　　2.1. 工艺流程：
　　池壁非预应力钢筋绑扎→按预应力布筋标高焊接支架→铺设无粘结预应力筋并绑扎→检查、调整及固定预应力筋→锚固槽安装固定→支设模板并浇筑砼、养护→砼强度100%后预应力张拉→锚具密封及锚固槽封堵
　　2.2. 预应力钢筋绑扎
　　预应力钢筋运至现场后，要及时检查规格、尺寸和数量，并逐根检查其端部配件无误后，方可分类堆放。
　　预应力钢筋绑扎顺序：先由下向上绑扎水平环向钢筋，钢筋绑扎时，将钢绞线的两端要扎紧并裹塑胶布。同时，要将钢绞线托起，避免其被钢筋破坏，以利于通过，施工时设专人前端牵引，后端推送，然后将预应力钢筋绑扎在预应力定位钢筋上。其绑扎方法与普通钢筋相同，钢筋安装前要认真测量、定位，做好预应力钢筋位置标志。
　　环向钢绞线铺放时，要用钢筋做成定位支架，用以控制钢绞线位置。施工时要特别注意预应力筋外包塑皮的保护，严禁在周围施焊，如塑皮破损后，应用防水胶带进行缠绕包裹保护。预应力钢绞线伸出锚固槽的长度应满足张拉要求。下图为预应力筋平面及立面布置图。
　　
　　2.3. 混凝土浇筑
　　钢绞线铺放、安装完毕后，填写分项工程报验单和隐蔽工程验收记录及时报请监理工程师进行隐蔽工程验收，确认钢绞线安装质量合格后，方可浇筑混凝土。
　　混凝土浇筑时，搭设马凳以避免踏压碰撞钢绞线、支撑架以及端部预埋部件，防止其位置发生变化。池壁混凝土必须振捣密实。
　　2.4. 混凝土养护：
　　混凝土浇筑完毕对混凝土进行保湿养护。可在池壁侧面满挂旧毡布，在混凝土强度达到100%前保持表面湿润状态。
　　锚具系统安装：环状钢绞线末端的切线要与锚具的承压板相垂直。
　　2.5. 预应力钢绞线张拉
　　张拉前要对同条件混凝土试块进行抗压强度试验，当混凝土立方抗压强度达到设计要求强度的100%后，方可进行预应力钢绞线的张拉。张拉前混凝土要保持湿润，并要清理干净承压板板面，并检查承压板下面的混凝土质量，如有局部缺陷，要认真处理至符合要求。
　　对千斤顶、液压机进行试验，检测其运行状态是否正常。
　　安装千斤顶支撑架，并检查张拉所用的工具如扳手、锤子、卡具等是否准备齐全。
　　2.5.1 试张拉
　　正式张拉开始前，先进行试张拉，用以检测张拉机械、设备的情况；测试预应力筋的摩擦阻力；检测预应力筋的应力变形是否符合要求。
　　试张拉方法：在预应力筋的两端各安装一台千斤顶，测试时首先将固定端的千斤顶油缸拉出少许，并将回油阀关死；然后开动千斤顶进行张拉，当张拉端压力表读数达到预定张拉力时固定端压力读数并换算成张拉力。两端张拉力之差即为预应力筋的摩擦阻力。
　　2.5.2 张拉
　　张拉方式：预应力钢筋张拉采用单端张拉，由下向上隔圈依次张拉，每圆周有三个张拉端，每端配有2套张拉设备要同时张拉。
　　张拉顺序：池壁采用包角120°预应力钢绞线，张拉时配备6套张拉设备同时进行张拉、同时回顶，每束钢绞线的两端同时张拉，每圈的两束也同时张拉，张拉施工人员并做好记录。
　　张拉程序：0→1.05%ócon（持荷2min）→ócon
　　安装张拉设备：安装时对水平环状预应力筋应使张拉力的作用线与钢绞线中心线末端的切线重合。
　　张拉方式采用分级张拉，第一级张拉至设计张拉力的10%，第二级张拉至设计张拉力。圆周处三个张拉端的千斤顶要同步给压，超张拉达到设计要求后，稳压2分钟不降压，可以进行回油退顶。
　　张拉时密切观察压力表读数用以控制张拉力。张拉时采用双控制，张拉过程中以应力控制为主，伸长值进行校核，如果实际伸长值大于计算值的10%或小于计算值的5%，要暂停张拉，查明原因，采取措施予以调整后再继续张拉。
　　预应力筋张拉过程中，认真填写无粘结预应力张拉记录表，记录好各项数据。
　　2.6. 锚固与封锚
　　待千斤顶同时达到设计张拉力后，各千斤顶同时回油退顶，预应力筋锚具自动锚固。张拉锚固后，采用砂轮锯切除超长部分的预应力筋，严禁采用电弧焊切割。无粘结预应力筋切断后露出锚具夹片外的长度不得大于30mm。
　　锚具密封：张拉锚固后及时对锚具进行全封闭防腐处理，裸露的钢绞线采用塑料护套进行包裹。
　　封端砼浇筑：首先将锚固槽砼接触面进行凿毛处理，将浮尘、杂物清理干净，然后安装模板，浇水湿润，采用C45细石膨胀砼封堵锚固槽。
　　
　　3、 计算
　　1.已知条件：钢绞线长度：二沉池53.91米；
　　钢绞线截面面积：Ap=139mm2；
　　钢绞线弹性模量：Ep=195KN/mm2；
　　张拉控制应力：σcon=1302MPa；
　　张拉力：187KN。
　　2.孔道摩擦引起的预应力损失σl2计算：
　　σl2=σcon×（1-1/ekx＋μθ）式1
　　其中x为张拉端至计算截面长度
　　取：26.96米；
　　θ为包角角度，取：θ=60°=1.047rad
　　查表可知：k=0.0040;μ=0.12
　　计算kx+μθ=0.0040×26.96+0.12×1.047=0.233＞0.2
　　式1=1302×（1-1/e0.233）=271MPa
　　3.伸长值计算：（一端）
　　△Lp=FpmLp/ApEp式2
　　其中：Fpm=0.5×187+0.5×（1302-271）×139×10-3=165KN
　　式2=（165×26960）÷（139×195）=164mm
　　4、 成品保护
　　1） 预应力筋成盘运输时，盘径不宜小于2米，每盘长度不宜超过200米，长途运输必须采取有效的包装措施。
　　2） 预应力筋装卸吊装时，应保持在成盘或顺直状态下起吊、搬运，不得摔、砸、踩、踏，严禁钢丝绳或其他坚硬吊具与预应力筋外包层直接接触。
　　3） 安装锚具时严禁用铁器敲砸。
　　4） 张拉前，预应力筋应避免破皮、漏油，发现问题及时用防水胶布包缠。
　　5） 避免磕碰砼棱角。
　　5、 应用总结
　　本工程二沉池通过采用无粘结预应力技术，有效防止了超长结构砼裂缝的出现。通过水池满水试验观察，未发现渗漏。可以预计，随着无粘结预应力技术的日渐成熟和完善，它必将在更多的工程中发挥越来越大的作用。 发表论文