《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》主要的工法特點(diǎn)是采用分離式交叉搭接設(shè)置，分批交錯(cuò)分階段張拉。
2008年01月31日，《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》被中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評(píng)定為2005-2006年度國(guó)家一級(jí)工法。
形成原因
環(huán)形預(yù)應(yīng)力應(yīng)用在特種結(jié)構(gòu)中較多，如儲(chǔ)液池、筒倉、核建筑中的安全殼體等，在市政橋梁中亦應(yīng)用到曲線預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。在房屋建筑中，預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)形式大多為直線形，曲線應(yīng)用少。在上海鐵路南站主站屋工程超長(zhǎng)環(huán)形平臺(tái)框架梁預(yù)應(yīng)力施工取得了圓滿的成功，為環(huán)形梁預(yù)應(yīng)力和曲線形預(yù)應(yīng)力的開發(fā)與應(yīng)用提供成熟的施工工藝，并為2005年后此類施工提供借鑒。
工法特點(diǎn)
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的工法特點(diǎn)是：
預(yù)應(yīng)力筋布置采用分離式交叉搭接設(shè)置，分批交錯(cuò)分階段張拉。通過測(cè)試摩阻力，調(diào)整K值（孔道摩阻系數(shù)）和μ值（孔道轉(zhuǎn)角系數(shù)），確定理論伸長(zhǎng)值與張拉力。
操作原理
適用范圍
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》適用于連續(xù)環(huán)形梁預(yù)應(yīng)力和連續(xù)曲線梁預(yù)應(yīng)力施工。
工藝原理
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的工藝原理敘述如下：
1.預(yù)應(yīng)力筋采用分離式交叉搭接法。既便于預(yù)應(yīng)力張拉，又便于施工時(shí)的拆模。預(yù)應(yīng)力建立比較均勻；避免張拉端部過于集中，造成端部預(yù)壓應(yīng)力過大，同時(shí)可以使原跨中的預(yù)應(yīng)力損失得到補(bǔ)充。
2.環(huán)形框架梁同跨預(yù)應(yīng)力筋均分批張拉。
3.張拉伸長(zhǎng)值控制，采用的以張拉力為主，伸長(zhǎng)值校驗(yàn)的方法。調(diào)整采用預(yù)先張拉法。
施工工藝
工藝流程
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的施工工藝流程
操作要點(diǎn)
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的操作要點(diǎn)如下：
一、預(yù)應(yīng)力筋安裝
1.波紋管安裝∶按照設(shè)計(jì)圖紙中預(yù)應(yīng)力筋的曲線坐標(biāo)，以梁底模板為基準(zhǔn)，定出波紋管的位置，固定波紋管。
2.節(jié)點(diǎn)處理
接頭∶必須采用大一號(hào)同類型波紋管作接頭套管，接頭管長(zhǎng)度不小于300毫米，波紋管接口面應(yīng)平整，密封，不得漏漿。
排水孔和灌漿孔∶波紋管按設(shè)計(jì)規(guī)定預(yù)留排氣排水孔和灌漿孔，孔口的引出管與波紋管連接處應(yīng)密實(shí)，避免漏漿。
梁端錨墊板；梁端錨墊板處模板采用定型模板，與錨墊板一起加工，安裝位置要求正確、平整，不得扭曲，波紋管穿過錨墊板處應(yīng)弧順，不得出現(xiàn)拐點(diǎn)。
3.穿束∶可分別采用人工穿束、穿束機(jī)穿束和卷揚(yáng)機(jī)穿束等三種方法進(jìn)行穿束。
4.梁張拉端設(shè)置∶可分為以下幾種∶梁上面或梁底面；梁體側(cè)面；梁柱間加掖，板面設(shè)置張拉混凝土后澆孔。
二、預(yù)應(yīng)力梁混凝土澆筑措施
1.混凝土澆筑前對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行全面的檢查，進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。
2.所有新的振搗棒頭均應(yīng)用砂輪機(jī)磨圓，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)絕對(duì)避免振動(dòng)棒強(qiáng)力撞擊波紋管，以防止振動(dòng)棒將波紋管鑿破后漏漿，破壞其預(yù)應(yīng)力筋的狀態(tài)。
3.張拉端、固定端處鋼筋較為集中，混凝土澆搗必須注意振搗密實(shí)。
4.混凝土振搗過程中應(yīng)有專人不停抽動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋，防止漏漿和堵孔。
三、預(yù)應(yīng)力筋張拉力測(cè)試與計(jì)算
在第一塊預(yù)應(yīng)力張拉施工時(shí)，對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力梁的K、μ值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并反演摩擦系數(shù)K和μ。根據(jù)測(cè)試值計(jì)算工程空間曲線預(yù)應(yīng)力的摩阻系數(shù)、錨具的預(yù)應(yīng)力損失以及張拉伸長(zhǎng)值，為預(yù)應(yīng)力的張拉提供張拉伸長(zhǎng)的理論值。
摩擦損失測(cè)試采用傳感器法，如圖4所示。操作時(shí)須保證預(yù)應(yīng)力束為一端張拉，在張拉前，要求預(yù)先在預(yù)應(yīng)力束的兩端各安裝一臺(tái)傳感器。測(cè)試時(shí)，開動(dòng)張拉端千斤頂進(jìn)行張拉（張拉伸長(zhǎng)值大于1個(gè)千斤頂?shù)男谐?，?duì)梁的預(yù)應(yīng)力筋張拉端安裝兩個(gè)千斤頂），待達(dá)到測(cè)試工況要求時(shí)停止進(jìn)油并穩(wěn)定油壓，分別讀出此時(shí)兩端傳感器的壓力讀數(shù)，即可得到預(yù)應(yīng)力孔道摩擦損失。每束預(yù)應(yīng)力筋測(cè)試分七個(gè)工況，分別為0.1σcon、0.2σcon、0.5σcon、0.6σcon、0.8σcon、1.0σcon及持荷3分鐘，讀取每個(gè)工況傳感器的讀數(shù)和量測(cè)預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值。
通過張拉測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，分別采用最小二乘法和假定系數(shù)法反演摩擦系數(shù)，計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋張拉力。
四、施加預(yù)應(yīng)力
1.準(zhǔn)備工作∶在預(yù)應(yīng)力筋張拉前進(jìn)行設(shè)備標(biāo)定，對(duì)構(gòu)件端部預(yù)埋件、灌漿孔、混凝土等進(jìn)行全面檢查，合格后發(fā)出張拉通知單。
2.施加預(yù)應(yīng)力∶施加預(yù)應(yīng)力以張拉力為控制量、張拉伸長(zhǎng)值為校核量。按設(shè)計(jì)圖預(yù)應(yīng)力孔道編號(hào)，按設(shè)計(jì)張拉順序分批張拉。張拉時(shí)應(yīng)做到孔道、錨環(huán)與千斤頂三對(duì)中，張拉過程應(yīng)均勻。張拉完畢后，應(yīng)檢查端部和其他部位是否有裂縫。并填寫張拉記錄表。實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)推算值之和。與理論伸長(zhǎng)相比較誤差不超過+6%、-6%，否則應(yīng)停機(jī)檢查原因，予以調(diào)整后方可張拉。
五、孔道灌漿
1、準(zhǔn)備工作∶ 張拉后應(yīng)及時(shí)檢查張拉記錄及錨固情況，經(jīng)認(rèn)可后再準(zhǔn)備灌漿。預(yù)應(yīng)力張拉完成后48小時(shí)內(nèi)應(yīng)進(jìn)行灌漿。灌漿前全面檢查預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)漿孔。排氣、排水孔是否暢通；檢查灌漿設(shè)備、管道及閥門的可性，壓漿泵壓力表。
2.灌漿采用純水泥漿。水泥應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5，水泥不得含有結(jié)塊物。
3.壓漿∶應(yīng)緩慢、均勻地進(jìn)行。
4.壓漿時(shí)每一班做70.7毫米×70.7毫米×70.7毫米立方體試件一組，每組六塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，其抗壓強(qiáng)度作為水泥漿強(qiáng)度質(zhì)量評(píng)定的依據(jù)。
5.灌漿時(shí)冬季溫度低于0℃或混凝土溫度低于5℃；夏季溫度高于35℃或混凝土溫度高于25℃，停止灌漿。
6.灌漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)如實(shí)填寫現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，每個(gè)構(gòu)件均應(yīng)有灌漿施工記錄。
施工驗(yàn)收
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50204—2002。
一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)驗(yàn)收時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力專項(xiàng)施工應(yīng)提供下列文件和記錄∶
1.預(yù)應(yīng)力鋼材合格證和檢驗(yàn)報(bào)告。
2.預(yù)應(yīng)力用錨具合格證、抽檢記錄或檢驗(yàn)報(bào)告。
3.金屬波紋管合格證和抽檢記錄。
4.張拉千斤頂及油壓表的配套檢驗(yàn)記錄。
5.金屬波紋管鋪設(shè)的隱蔽工程驗(yàn)收記錄。
6.預(yù)應(yīng)力筋張拉記錄。
7.孔道灌漿記錄及水泥漿試塊立方強(qiáng)度試驗(yàn)記錄。
二、預(yù)應(yīng)力施工驗(yàn)收，除檢查文件、記錄外，還應(yīng)進(jìn)行外觀抽查。
三、當(dāng)提供的文件、記錄及外觀抽查，均符合規(guī)范時(shí)即可進(jìn)行驗(yàn)收。
材料設(shè)備
一、施工材料
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》所用的材料明細(xì)如下：
1.預(yù)應(yīng)力鋼材
預(yù)應(yīng)力鋼材應(yīng)有產(chǎn)品合格證、出廠質(zhì)量證明書和進(jìn)場(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告單。預(yù)應(yīng)力鋼材進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)按型號(hào)、種類分批檢驗(yàn)。檢驗(yàn)內(nèi)容包括查對(duì)標(biāo)牌，外觀檢查，抽取試樣做力學(xué)性能試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用。
2.錨具
預(yù)應(yīng)力錨具應(yīng)有出廠合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和試驗(yàn)報(bào)告單。按批檢查錨環(huán)、夾片外形尺寸及表面質(zhì)量，對(duì)其中有硬度要求的錨環(huán)和夾片做硬度試驗(yàn)及靜載錨固性能試驗(yàn)。
3.制孔材料
檢查出廠合格證，外觀及尺寸檢查，灌水試驗(yàn)等檢驗(yàn)。
4.灌漿料檢驗(yàn)
按《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB 175的規(guī)定。
二、機(jī)具設(shè)備
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》所用的機(jī)具設(shè)備。
機(jī)具設(shè)備表序號(hào) | 主要設(shè)備名稱 | 型號(hào) | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 穿心式千斤頂 | YCW-250 | 臺(tái) | 2 | 備用1臺(tái) |
2 | ╱ | YCW-150 | 臺(tái) | 2 | 備用1臺(tái) |
3 | 電動(dòng)油泵 | ZB-500 | 臺(tái) | 2 | ╱ |
4 | 砂輪切割機(jī) | ф400 | 臺(tái) | 2 | ╱ |
5 | 手提式砂輪切割機(jī) | ф180 | 臺(tái) | 1 | ╱ |
6 | 高壓油管 | 6米 | 根 | 4 | 備用2根 |
7 | 開關(guān)電箱（一機(jī)一閘） | 380伏 | 臺(tái) | 4 | 備用2臺(tái) |
8 | 開關(guān)電箱（一機(jī)一閘） | 220伏 | 臺(tái) | 2 | 備用1臺(tái) |
9 | 螺桿式灌漿機(jī) | J2GG | 臺(tái) | 1 | 備用1臺(tái) |
10 | 手動(dòng)葫蘆 | 1.0噸 | 臺(tái) | 4 | 備用2臺(tái) |
11 | 水泥灌漿料拌合機(jī) | 0.3 | 臺(tái) | 1 | ╱ |
12 | 壓力灌漿輸送管 | 2.0兆帕 | 米 | 120 | 備用20米 |
13 | 灌漿保壓閥門 | ╱ | 套 | 2 | ╱ |
14 | 常用工具箱 | ╱ | 套 | 2 | ╱ |
質(zhì)量控制
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：
一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)驗(yàn)收時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力專項(xiàng)施工應(yīng)提供下列文件和記錄：
1.預(yù)應(yīng)力鋼材合格證和檢驗(yàn)報(bào)告。
2.預(yù)應(yīng)力用錨具合格證、抽檢記錄或檢驗(yàn)報(bào)告。
3.金屬波紋管合格證和抽檢記錄。
4.張拉千斤頂及油壓表的配套檢驗(yàn)記錄。
5.金屬波紋管鋪設(shè)的隱蔽工程驗(yàn)收記錄。
6.預(yù)應(yīng)力筋張拉記錄。
7.孔道灌漿記錄及水泥漿試塊立方強(qiáng)度試驗(yàn)記錄。
二、預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制，除檢查文件、記錄外，還應(yīng)進(jìn)行外觀抽查和關(guān)鍵過程控制。
1.鋼絞線的外觀檢查應(yīng)逐盤（卷）進(jìn)行。鋼絞線的捻距應(yīng)均勻，切斷后不松散，其表面不得帶有油污、銹斑或機(jī)械損傷。
2.預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具使用前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，其表面因應(yīng)無污物、銹蝕、機(jī)械損傷和裂紋。
3.波紋管安裝后，應(yīng)檢查曲線標(biāo)高、平面位置、固定松緊、接頭密封和有無破損，及時(shí)糾正偏差，破損處應(yīng)用波紋管管片覆蓋修補(bǔ)。端口處防止灰漿進(jìn)入。
4.混凝土澆灌前新的振搗棒頭均應(yīng)用砂輪機(jī)磨圓，澆灌混凝十時(shí)應(yīng)絕對(duì)避免振動(dòng)棒強(qiáng)力撞擊波紋管。以防止振動(dòng)棒將波紋管鑿破后漏漿。破壞其預(yù)應(yīng)力筋的狀態(tài)。張拉端、固定端處鋼筋較為集中，混凝土澆搗必須注意振搗密實(shí)。
5.預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時(shí)，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%。
6.孔道灌漿后在水泥初凝后，終凝前應(yīng)從出漿孔、秘水孔等處用探棒檢查孔道密實(shí)情況。如有局部不密實(shí)之處，可采用人工或機(jī)械補(bǔ)漿填實(shí)。
三、質(zhì)量驗(yàn)收按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50204、《建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50300、《預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬螺旋管》JG/T 3014、《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224、《預(yù)應(yīng)力筋用錨具，夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ 85、《預(yù)應(yīng)力筋用錨具，夾具和連接器》GB/T 14370、《預(yù)應(yīng)力液壓千斤頂》JG/T 5028、《預(yù)應(yīng)力用電油泵》GB/T 5224、《建筑工程預(yù)應(yīng)力施工規(guī)程》CECS 180、《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 59等有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
安全措施
采用《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：
1.現(xiàn)場(chǎng)放線切割預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線，應(yīng)設(shè)置專用放線架，避免放線時(shí)鋼絲、鋼絞線跳彈傷人。
2.張拉時(shí)嚴(yán)禁踩踏預(yù)應(yīng)力筋、千斤頂后面不得站人，在測(cè)量鋼筋伸長(zhǎng)值或擰緊錨具螺帽時(shí)，應(yīng)停止張拉，操作人員必須站在千斤頂側(cè)面操作。
3.如遇斷絲、滑絲或錨具碎裂、混凝土破碎、孔道中有異常聲響時(shí)應(yīng)立即放松千斤頂，查明原因，采取措施后方可再張拉。
4.孔道灌漿時(shí)，操作人員應(yīng)戴防護(hù)眼鏡，以防水泥漿噴傷眼睛。
5.高空、臨邊張拉作業(yè)應(yīng)搭設(shè)腳手架或操作平臺(tái)，腳手架應(yīng)牢固可靠、有裝卸操作千斤頂用面積，并有可靠的護(hù)欄。雨天張拉時(shí)，應(yīng)架設(shè)防雨棚。
環(huán)保措施
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的環(huán)保措施如下：
1.張拉施工過程中，采取隔離措施，防止油泵油污污染。
2.灌漿施工時(shí)，對(duì)灌漿料進(jìn)行廢料回收。
效益分析
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》的效益分析如下：
1.圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)不設(shè)變形縫，通過設(shè)置預(yù)應(yīng)力，解決結(jié)構(gòu)大跨度受力及控制結(jié)構(gòu)變形裂縫產(chǎn)生，減少控制裂縫的其他費(fèi)用。
2.在施工時(shí)根據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉分段設(shè)置施工縫，每一施工段都能滿足預(yù)應(yīng)力分段張拉。預(yù)應(yīng)力筋采用每二跨按50%的分離式交叉搭接設(shè)置，分階段張拉，第一批50%預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后即可拆除模板。
3.張拉順序?yàn)椴捎梅峙鷱埨徒诲e(cuò)張拉，分散預(yù)應(yīng)力損失和張拉端錨固局部承壓的作用效應(yīng)。
應(yīng)用實(shí)例
《環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法》先后應(yīng)用于上海鐵路南站主站屋工程、上海光源工程主體建筑和上海市南匯區(qū)機(jī)關(guān)辦公中心工程。
實(shí)例1
上海鐵路南站主站屋工程9.90米平臺(tái)為寬56.35米，外徑270米的圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)超寬，不留變形縫?？蚣芷脚_(tái)由五條環(huán)形預(yù)應(yīng)力工字梁、徑向次梁及水平梁組成。五條超大直徑預(yù)應(yīng)力環(huán)形工字梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力寬扁梁，梁截面為∶高1560～2100毫米，腹板寬700～1950毫米，翼板寬2500毫米。
結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋一般按兩垮長(zhǎng)度設(shè)置，交錯(cuò)搭接。在施工分塊中按柱網(wǎng)每塊至少有兩跨，保證有50%預(yù)應(yīng)力筋能夠在本塊張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉逐塊連續(xù)進(jìn)行，分批張拉，分批拆模。通過該工法工藝，成功實(shí)現(xiàn)了主站屋超長(zhǎng)圓環(huán)形梁預(yù)應(yīng)力的施工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量效果，該工程于2003年7月開工，2004年9月結(jié)構(gòu)全面建成，結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量被評(píng)為上海優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)
實(shí)例2
上海光源工程主體建筑為圓環(huán)形建筑，其外圍為圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)采用環(huán)形預(yù)應(yīng)力梁施工工法，結(jié)構(gòu)施工取得圓滿成功。工程2004年12月開工，2006年12月全面建成，結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量被評(píng)為上海優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)。
實(shí)例3
上海市南匯區(qū)機(jī)關(guān)辦公中心工程中環(huán)形預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)主要分布于F區(qū)+8.500、＋17.200標(biāo)高的會(huì)議中心環(huán)形圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及屋面的屋蓋支撐梁中。該工法在該工程中應(yīng)用良好。
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