胡阿平

摘要：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在超長結(jié)構(gòu)混凝土中的應(yīng)用，可提升防裂抗裂效果，應(yīng)科學(xué)開展溫度應(yīng)力的計算工作，并使用后澆帶的方式開展處理工作，通過合理的施工時間安排及采取切實可行的施工措施，在超長結(jié)構(gòu)混凝土防裂抗裂措施是可行的。本工程于2012年10月完成結(jié)構(gòu)施工，2012年12月完成暖封閉并進(jìn)入裝修階段，且已經(jīng)過了高溫、高冷等外界特殊環(huán)境的考驗，截至目前沒有出現(xiàn)裂縫等問題，故，證明此防裂抗裂方式均成功、有效。

Abstract： The application of unbonded prestressing technology in ultra-long structural concrete can improve the anti-cracking effect. The calculation of temperature stress should be carried out scientifically， and the post-casting belt should be used to carry out the treatment work， and the reasonable construction time should be passed.Through reasonable construction schedule and practical construction measures， it is feasible to prevent cracking of super-long structural concrete. The project completed the structural construction in October 2012， completed the warm closure in December 2012 and entered the renovation stage. It has passed the test of special external environment such as high temperature and high cold. So far， there have been no cracks and other problems. The crack prevention and crack resistance methods are successful and effective.

關(guān)鍵詞：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力；超長結(jié)構(gòu)混凝土；防裂抗裂；措施

Key words： unbonded prestress；super long structural concrete；anti-cracking；measures

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0143-03

1 工程背景

為響應(yīng)中央關(guān)于大力發(fā)展文化事業(yè)和文化產(chǎn)業(yè)的號召，貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)<文化產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃>的通知》（國發(fā)〔2009〕30號），大力發(fā)展遼寧省文化事業(yè)的建設(shè)，適應(yīng)社會對文化事業(yè)發(fā)展需求，將遼寧省圖書館新館規(guī)劃于沈陽市渾南新城，從新城總體規(guī)劃，統(tǒng)一其它場館建筑風(fēng)格，本工程建筑高度22m，總建筑面積為103150.45m2，決定了該建筑平面面積較大，按圖書館的使用功能，應(yīng)考慮大空間和開放式要求，建筑形式不宜設(shè)置過多的變形縫，在優(yōu)選的設(shè)計方案中就體現(xiàn)了建筑平面大，為此提出了超長結(jié)構(gòu)混凝土施工及結(jié)構(gòu)抗裂更高要求。

工程位于中國遼寧省沈陽市，屬典型嚴(yán)寒氣候。溫度變化對建筑結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，超長混凝土結(jié)構(gòu)的施工、抗裂是需要解決的一個根本性問題，決定了建筑結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性。

2 本工程特點

整個建筑基底面積28000m2，平面面積大，高度22m；建筑平面劃分為五個區(qū)段，見圖1。上、中、下段東西長度101m，右段南北長190m，超出了規(guī)范規(guī)定的最大允許長度，尤其是右段區(qū)域。溫度荷載作用混凝土結(jié)構(gòu)，對于高度不高，平面尺寸大的結(jié)構(gòu)形式，須考慮水平溫差效應(yīng)，所謂的水平溫差效應(yīng)主要由整體溫差產(chǎn)生。各段之間連接處設(shè)伸縮縫，除左段外，各段長度均超過100m，溫度對結(jié)構(gòu)的影響較大，需進(jìn)行溫度應(yīng)力分析和采取混凝土抗裂措施。

3 設(shè)計控制措施

①依據(jù)既定的建筑設(shè)計方案，在不改變建筑風(fēng)格和平面功能布局的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采取溫度應(yīng)力分析，提出超長混凝土結(jié)構(gòu)抗裂設(shè)計措施。大地溫度變化小，近似恒溫，因此可認(rèn)為地下部分結(jié)構(gòu)溫度保持恒定，可不考慮溫度作用的影響，項目地基為非巖石類，依據(jù)遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《地下混凝土結(jié)構(gòu)防裂技術(shù)規(guī)程》最大允許長度確定地下結(jié)構(gòu)長寬各為100m；地下室結(jié)構(gòu)按照長寬各100m設(shè)計，在上部荷載變化較大處設(shè)兩道沉降后澆帶；在垂直沉降后澆帶方向設(shè)一條溫度后澆帶和混凝土膨脹加強(qiáng)帶，混凝土膨脹加強(qiáng)帶采用高一強(qiáng)度等級的混凝土且摻加12%高效膨脹劑（SY-K）膨脹混凝土；通過試驗室試配，膨脹混凝土膨脹系數(shù)達(dá)到49.9%，滿足混凝土收縮變形。故本工程采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，即解決了結(jié)構(gòu)自重也節(jié)省了工程投資。

②在地上部分結(jié)構(gòu)中，上段、中段、下段沿南北方向居中設(shè)置溫度后澆帶，在右段沿東北向設(shè)四條溫度后澆帶，施工期，各段最大長度分割為不大于50m的獨立施工段，適應(yīng)施工期混凝土收縮變形。

③增加構(gòu)造鋼筋和增大配筋率，設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。在對溫度應(yīng)力進(jìn)行計算的過程中，可以結(jié)合平面框架類型與空間有限元類型的方式開展計算工作，在這兩種方式應(yīng)用的情況下，最大的作用特點較為一致，主要為：底層的結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力很大，層數(shù)越高應(yīng)力就會減少。對稱軸部位的應(yīng)力也會逐漸增加，兩端開始出現(xiàn)效果，會出現(xiàn)拋物線的分布現(xiàn)象。在此期間，使用有限元的方式開展工作，可以通過兩層中間部位最大應(yīng)力的設(shè)置方式開展工作，將應(yīng)力控制在1.4MPa左右，端部結(jié)構(gòu)的最小應(yīng)力在0.4MPa左右。在三層中部結(jié)構(gòu)中，最大的應(yīng)力會在0.5MPa左右，兩端結(jié)構(gòu)中的最小應(yīng)力會在0.3MPa左右。在結(jié)構(gòu)自收縮的情況下，會出現(xiàn)次拉應(yīng)力的現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)超長結(jié)構(gòu)方面的抗裂問題。在此期間，如果可以在結(jié)構(gòu)處理的過程中使用預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行處理，就可以避免出現(xiàn)次拉應(yīng)力的現(xiàn)象。可以滿足抗裂方面的要求。在此期間使用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以全面提升工作有效性，保證靈活進(jìn)行建筑布置，提升張拉錨固結(jié)構(gòu)的施工效果，保證強(qiáng)度符合要求。在此期間，溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原理較為相似，在預(yù)壓應(yīng)力傳遞的過程中，會受到豎向結(jié)構(gòu)的影響，端部到中部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力會降低，此類溫度應(yīng)力的分布會發(fā)生矛盾，為了可以更好的進(jìn)行處理，應(yīng)科學(xué)開展預(yù)應(yīng)力筋的處理工作，提升布置效果。

1）在后澆帶設(shè)置的過程中，可將其分為布筋類型與張拉類型的結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合溫度應(yīng)力的分布情況，發(fā)現(xiàn)中段區(qū)域之內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋逐漸增多，兩端結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋減少，可促進(jìn)應(yīng)力的削弱處理，在一定程度上可建設(shè)大預(yù)壓應(yīng)力，將鋼筋的直徑控制在？準(zhǔn)j15@350范圍之內(nèi)，兩端的預(yù)應(yīng)力筋的直徑控制在？準(zhǔn)j15@500左右。

2）在分段張拉，進(jìn)行前段與后端區(qū)域的處理，保證在后澆帶封閉之前，進(jìn)行中段的張拉預(yù)應(yīng)力處理，在保證設(shè)計強(qiáng)度符合要求的情況下，進(jìn)行合理的張拉預(yù)應(yīng)力處理，預(yù)防損失問題。在實際工作中可以結(jié)合有限元的分析情況，應(yīng)開展預(yù)應(yīng)力計算結(jié)果的分析工作，明確二層中段預(yù)壓應(yīng)力情況，將其控制在1MPa左右，將最大的溫度應(yīng)力控制在1.6MPa左右，在一定程度上，可以通過預(yù)壓應(yīng)力的方式抵消溫度應(yīng)力，不僅可以提升工作效果，還可以進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計值的處理。在此期間，還需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的合理布置，在混凝土材料中合理加入膨脹外加劑材料，以此促進(jìn)混凝土的合理收縮處理，并通過拉通鋼筋結(jié)構(gòu)的方式，預(yù)防裂縫問題。

④在實際工作中需針對平面尺寸很大的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，了解豎向構(gòu)件特點，規(guī)避工作問題。在樓層發(fā)生負(fù)溫差問題的過程中，應(yīng)結(jié)合具體的收縮受拉特點開展工作，并進(jìn)行豎向荷載的研究，保證增強(qiáng)各方面工作效果，更好的進(jìn)行剪切變形問題的預(yù)防。在受水平剪力最大的柱設(shè)計成型鋼混凝土，植入H型鋼和增加構(gòu)造鋼筋。

⑤超長混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂措施在現(xiàn)行規(guī)范中并無相關(guān)規(guī)定，抗裂的設(shè)計措施確定后需組織專家論證其可行性、有效性。通過專家組對設(shè)計方案充分論證，對設(shè)計方案把關(guān)，一致認(rèn)為超長混凝土結(jié)構(gòu)抗裂的設(shè)計措施可靠，能滿足結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。

4 組織措施

從超長混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計抗裂措施中可知，混凝土結(jié)構(gòu)抗裂主要是在施工過程中，主要是減少施工過程中溫度極差的影響，避免溫度變化引起早期混凝土裂縫，影響混凝土安全性和耐久性?；炷潦湛s是一種隨時間而增長的變形體，硬化初期發(fā)展較快，二周可完成整體收縮的1/4，一個月可完成1/2，三個月完成60～80%，以后增長較慢，一般兩年后基本達(dá)到穩(wěn)定。

結(jié)合工程總工期目標(biāo)，將混凝土結(jié)構(gòu)施工期安排在3-6月份，利用后澆帶對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分倉，在施工期可以自由變形，混凝土硬化過程中完成60～80%收縮變形，基本趨于穩(wěn)定；3個月后，沈陽秋季溫差進(jìn)一步縮??；該時間段即安排后澆帶合攏，將溫度影響減至最小。

5 施工質(zhì)量控制措施

由設(shè)計階段對超長混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析和采取的抗裂措施來看，在施工階段也應(yīng)結(jié)合設(shè)計技術(shù)措施，合理采取施工技術(shù)措施。主要采取控制混凝土質(zhì)量、關(guān)鍵部位鋼筋施工質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力混凝土分項工程質(zhì)量、鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量、混凝土養(yǎng)護(hù)等措施。

5.1 原材料質(zhì)量控制

混凝土原材料質(zhì)量控制，在滿足混凝土強(qiáng)度要求的同時，還需選用水化熱小、收縮小的水泥；降低級配砂率和水灰比，按試驗結(jié)果摻加高效抗裂膨脹劑；鋼材選用知名品牌優(yōu)質(zhì)高鋼的鋼材、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、型鋼、錨具。

5.1.1 鋼絞線包塑方面的處理措施。在使用此類施工原材料的過程中，需將防腐油脂材料與塑料包裹層材料作為主要內(nèi)容，按照工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與材料的使用原則，科學(xué)的進(jìn)行管理協(xié)調(diào)。在此類材料的應(yīng)用之下，應(yīng)合理的進(jìn)行聚乙烯材料或是聚丙烯材料的處理，預(yù)防聚氯乙烯材料的應(yīng)用，將溫度控制在零下20攝氏度到零上70攝氏度之內(nèi)，在低溫環(huán)境之下不會出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，在提升化學(xué)穩(wěn)定性的情況下，保證具有韌性優(yōu)勢與抗破壞優(yōu)勢，預(yù)防對原材料性能的影響，保證不會出現(xiàn)侵蝕問題，提升防水性能。

5.1.2 鋼絞線涂層防腐油脂，對于此類材料而言，在應(yīng)用期間需將溫度控制在零下20攝氏度到零上70攝氏度左右，不可以出現(xiàn)流淌現(xiàn)象，保證預(yù)防裂變問題，提升韌性并符合要求，在增強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性的情況下，科學(xué)開展混凝土材料與鋼筋材料透水性能的管理工作，預(yù)防滲漏問題，保證抗腐蝕性能，并提升潤滑效果。

5.2 預(yù)應(yīng)力筋錨固

在此類施工技術(shù)方式實際應(yīng)用的過程中，應(yīng)科學(xué)進(jìn)行錨環(huán)結(jié)構(gòu)、夾片結(jié)構(gòu)、承壓板結(jié)構(gòu)與螺旋筋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量管理工作，在施工之前應(yīng)做好質(zhì)量驗收工作，通過科學(xué)化與合理化的驗收方式完成任務(wù)，如表2。

5.3 施工過程質(zhì)量控制

施工過程主要控制型鋼、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線加工質(zhì)量，重點控制安裝質(zhì)量，按規(guī)范要求加強(qiáng)關(guān)鍵節(jié)點的施工質(zhì)量，重點控制混凝土的澆筑質(zhì)量，做好養(yǎng)護(hù)工作。

5.3.1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋：在實際工作中，需針對無粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行合理分析，了解長度特點，并在廠家合理分析加工尺寸與長度序號，將其黏貼在端部結(jié)構(gòu)中，結(jié)合施工情況與進(jìn)度等開展包裝處理，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在科學(xué)下料處理的情況下，使用無齒鋸成束進(jìn)行合理的切割處理，避免發(fā)生導(dǎo)電問題。且在實際加工環(huán)節(jié)與運輸環(huán)節(jié)期間，應(yīng)針對外皮進(jìn)行處理達(dá)到保護(hù)作用，以免出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。如果出現(xiàn)破損現(xiàn)象，就要使用密封性能較高的膠帶材料開展修補(bǔ)工作，以此提升整體工作效果。

5.3.2 預(yù)應(yīng)力筋施工期間的鋪設(shè)措施。在實際工作中需要結(jié)合下料組裝的設(shè)計順序開展鋪設(shè)處理工作，檢查原材料規(guī)格特點、尺寸特點、數(shù)量特點，結(jié)合施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行端部配件位置的合理處理，提升準(zhǔn)確性。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋處理的過程中，需結(jié)合具體設(shè)計規(guī)范與位置要求，進(jìn)行垂直偏差的合理處理，在板內(nèi)結(jié)構(gòu)施工中需將偏差控制在5mm左右，梁體之內(nèi)的偏差控制在11mm左右，進(jìn)行水平方向偏差的嚴(yán)格管理。在此期間，還需結(jié)合鋪設(shè)工作特點進(jìn)行合理的處理，保證曲線配置工作符合要求，并進(jìn)行曲線段起點與錨固點位置的處理，保證符合要求。在此期間需預(yù)防曲率過大的問題，保證在預(yù)應(yīng)力筋的伸長處理情況下，結(jié)合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行處理。

5.3.3 承壓板的處理措施。在實際工作中，需結(jié)合梁、板結(jié)構(gòu)的截面尺寸特點與鋼筋排布特點，科學(xué)開展設(shè)計工作，然后根據(jù)實際狀況，進(jìn)行主筋間距的分析，保證梁、板錨筋位置的合理性，錨筋位置正式固定后再澆筑混凝土。澆筑混凝土?xí)r不得碰撞預(yù)應(yīng)力筋并開展合理的綁扎工作，在完成之后要對其進(jìn)行固定處理，保證位置準(zhǔn)確性，并在混凝土材料澆筑完成后，詳細(xì)檢查錨墊板的位置，并在規(guī)范及技術(shù)規(guī)程要求內(nèi)，進(jìn)行合理的矯正處理，保證提升固定效果，符合施工發(fā)展需求。

5.3.4 在混凝土澆筑施工的過程中，不可以出現(xiàn)承壓板的擾動問題，預(yù)防預(yù)應(yīng)力筋的影響。在此期間不可以出現(xiàn)滲漏問題，應(yīng)提升混凝土結(jié)構(gòu)的密實度，在嚴(yán)格管控的情況下，通過試驗方式進(jìn)行處理，以此形成防裂抗裂施工體系與規(guī)模。

5.4 控制后澆帶的合攏時間，需滿足后澆帶兩側(cè)混凝土齡期和室外溫度要求，同時具備后才能澆筑后澆帶混凝土。

5.5 控制預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量，按施工方案要求張拉順序進(jìn)行張拉，張拉過程中控制張拉應(yīng)力和張拉質(zhì)量；張拉后的錨具封閉質(zhì)量控制，確保預(yù)應(yīng)力的可靠性。

5.5.1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

①無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前應(yīng)有同條件試塊、標(biāo)樣試塊的砼強(qiáng)度試驗報告，且砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計規(guī)定強(qiáng)度100%時方可進(jìn)行張拉。

②無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉設(shè)備和儀表必須滿足無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉要求，且有國家檢測機(jī)構(gòu)的標(biāo)定合格證和定期維護(hù)記錄。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉所使用的千斤頂和壓力表，必須配套標(biāo)定、配套使用。標(biāo)定的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉千斤頂活塞的運動方向應(yīng)與實際張拉工作狀態(tài)一致，張拉設(shè)備的標(biāo)定期限均在有效期內(nèi)。

③無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉要嚴(yán)格按設(shè)計要求和已審批的施工方案進(jìn)行張拉，避免因張拉順序問題對結(jié)構(gòu)造成質(zhì)量影響，在張拉過程必須逐束詳細(xì)填寫張拉記錄表，在張拉過程中如出現(xiàn)張拉數(shù)據(jù)異常或鋼絞線伸長值超標(biāo)等現(xiàn)象時必須立即停止張拉，對問題數(shù)據(jù)做好記錄，并詳細(xì)查明問題出現(xiàn)原因，制定切實可行的措施后，方可繼續(xù)張拉。如發(fā)現(xiàn)加片出現(xiàn)傾斜情況，根據(jù)經(jīng)驗其原因為千斤頂與錨板不垂直造成的，需改變張拉方法，采用張拉器將預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉出5mm，卸載已加載的力是夾片松動，然后調(diào)整設(shè)備位置將傾斜的夾片位子校正后頂牢頂緊，再次進(jìn)行頂進(jìn)張拉，如調(diào)整后問題未得到解決，則需更換整套錨拉配件。

④無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉時，在張拉端必須設(shè)有面積足夠大的操作平臺（腳手架），操作平臺設(shè)在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉端以下0.5m為處。

⑤無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉時，需提前將其張拉端模板及雜物清理干凈，采用專業(yè)工具剝掉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線塑料套，安裝上單孔錨，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線塑料皮不得進(jìn)入夾片內(nèi)，防止滑絲。按施工圖要求確定預(yù)應(yīng)力砼板中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力F=0.75*1860MPa*140mm2=195kN。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線實際伸長值與理論伸長值允許偏差為（-6～+6）%范圍之內(nèi)。

5.5.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束后，對其錨固區(qū)進(jìn)行封閉保護(hù)是一道十分重要的環(huán)節(jié)，首先對張拉后的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力采用砂輪機(jī)切除多余部分的預(yù)應(yīng)力筋，嚴(yán)禁采用電弧焊切除，且預(yù)應(yīng)力筋的外露長度不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力筋直徑的1.5倍，且不應(yīng)小于30mm；再對無粘結(jié)筋端頭和錨具夾片應(yīng)套上內(nèi)涂防腐蝕油脂的塑料帽；然后采用與構(gòu)件同強(qiáng)度等級的細(xì)石混凝土、微膨脹混凝土、同標(biāo)號砂漿對錨固區(qū)的錨具進(jìn)行封閉保護(hù)，并做好養(yǎng)生保護(hù)防止收縮裂縫，影響后期保護(hù)層作用。

5.6 加強(qiáng)施工過程中實體的變形監(jiān)測工作，并由具有監(jiān)測資質(zhì)的單位完成，過程數(shù)據(jù)為論證設(shè)計措施的合理性和后澆帶合攏時間提供參考依據(jù)。

6 結(jié)論

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于超長結(jié)構(gòu)是防裂抗裂的有效措施，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)通過溫度應(yīng)力的計算確定。合理的留設(shè)后澆帶是必要的，通過合理的施工時間安排及采取切實可行的施工措施，在超長結(jié)構(gòu)混凝土抗裂措施是可行的。本工程于2012年10月完成結(jié)構(gòu)施工，2012年12月完成暖封閉并進(jìn)入裝修階段，已經(jīng)受了高溫與寒冬季節(jié)等特殊環(huán)境的考驗，目前未發(fā)現(xiàn)裂縫，證明各項抗裂措施均成功、有效。

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