CN102808514B - 大跨度预应力混凝土空心开洞梁制作方法 - Google Patents

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Abstract

大跨度预应力混凝土空心开洞梁制作方法,在满足梁纵断面开洞率,即开洞面积占35%以上要求的前提下,准确控制与构件刚度相关的技术参数,包括:洞口抗裂构造技术、高大模板支撑体系施工技术、开洞芯模定位与抗浮技术、预应力孔道定位技术、高强混凝土自密实与振捣技术、有粘结、无粘结、缓粘结预应力技术。大跨度预应力混凝土空心开洞梁施工跨度27m、梁高1.6m、施工面荷载13.9kN/m2、集中线荷载31.04kN/m在梁体纵断面上开洞的做法,开洞面积占35%以上。在国内外尚属首次,给施工带来巨大的技术风险与难度。预应力混凝土开洞梁的施工技术的研究及成果在国内外亦无相关文献报道。

Description

大跨度预应力混凝土空心开洞梁制作方法
技术领域
本发明涉及国际专利分类专利分类E04B一般建筑物构造;尤其是大跨度预应力混凝土空心开洞梁制作方法。
背景技术
公知技术中,传统的梁纵断面开洞以预留、预埋钢套管,断面开洞率有限,施工技术简单易行。对模板、钢筋和预应力施工没有特殊要求。但是对于,大跨度预应力混凝土空心开洞梁施工,例如跨度27m、梁高1.6m、施工面荷载13.9kN/m2、集中线荷载31.04kN/m的大跨度梁施工时,如果要求在梁体纵断面上开洞,且开洞面积占35%以上,在施工技术上尚无先例,按传统做法施工存在巨大的技术风险与难度。
相关专利文献公开较少,如申请号200820124604钢管混凝土-开洞钢板-混凝土组合剪力墙,属于一种剪力墙。钢管混凝土-开洞钢板-混凝土组合剪力墙其特征在于:由钢管混凝土边框柱(1)和钢板混凝土剪力墙板构成;在剪力墙内嵌的钢板上开洞,钢板(2)两侧配置由横向钢筋(4)和纵向钢筋(5)组成的钢筋网,在上述开洞的洞口处用拉接钢筋(7)拉接钢板(2)两侧的钢筋网。尚未发现简明的能够实用的改进技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种大跨度预应力混凝土空心开洞梁制作方法,该施工方法能够根据梁体结构的设计要求,在满足结构载荷和安全等参数前提下,完成较高开洞率施工。
本发明的发明目的是通过如下技术措施实现的:在满足梁纵断面开洞率,即开洞面积占35%以上要求的前提下,准确控制与构件刚度相关的技术参数,包括:洞口抗裂构造技术、高大模板支撑体系施工技术、开洞芯模定位与抗浮技术、预应力孔道定位技术、高强混凝土自密实与振捣技术、有粘结、无粘结、缓粘结预应力技术。
本发明的有益效果是:大跨度预应力混凝土空心开洞梁施工跨度27m、梁高1.6m、施工面荷载13.9kN/m2、集中线荷载31.04kN/m在梁体纵断面上开洞的做法,开洞面积占35%以上。在国内外尚属首次,给施工带来巨大的技术风险与难度。预应力混凝土开洞梁的施工技术的研究及成果在国内外亦无相关文献报道。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
在满足梁纵断面开洞率,即开洞面积占35%以上要求的前提下,准确控制与构件刚度相关的技术参数,包括:
1.洞口抗裂构造技术:通过洞口处的抗裂钢筋的设置、提高洞口模板支撑系统的稳定性、加强混凝土振捣过程控制、及时进行预应力张拉等措施,保证洞口结构裂缝控制的目的;如跨度9m的预应力混凝土梁,开洞1100×900mm;
2.高大模板支撑体系施工技术:对模板、模板支撑系统的主要结构强度和截面特征及各项荷载设计值及荷载组合,梁、板模板支撑系统的强度和刚度计算,梁板下立杆稳定性计算,立杆基础承载力验算,支撑系统支撑层承载力验算,转换层下支撑层承载力验算;如梁断面700×1600mm:跨度27m、梁下支撑高9.5m、线荷载31.04kN/m;支撑体系施工方法要点包括:梁、板模板采用12厚竹胶板、50×100mm木方,脚手架钢管支设,立杆间距均为820mm。施工过程中,严格控制扣件螺栓的力矩,每个扣件螺栓的拧紧力矩控制在45~60N.m,钢管不能选用变形的钢管;在立柱底距地面0.2m处,沿纵横水平方向按纵下横上的程序设扫地杆。可调支托底部的立柱顶端沿纵横方向设置一道水平拉杆;扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距,在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下,进行平均分配确定步距后,在每一步距处纵横向各设一道水平拉杆;满堂模板在中间在纵横向应每隔9m左右(框架梁下)设由下至上的竖向连续剪刀撑,其宽度宜为4~6m,并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑。剪刀撑杆件的底部应与地面顶紧,夹角宜为45°~60°之间。梁的侧模采用两道对拉螺栓固定,对拉螺栓水平间距为500mm。并在对拉螺栓外侧设通长双钢管用“3”形卡紧固。根据设计要求,梁、板的起拱高度根据梁跨L而定,27m跨起拱30mm,严禁反起拱。
3.开洞芯模定位与抗浮技术,采用周边设置钢筋顶撑的方式进行开洞心模定位及抗浮加固;
4.预应力孔道定位技术;按图纸位置铺设波纹管道,用2-3人沿大梁的两侧排开,从一端开始传入波纹管,待管全部传入后,两端要插入已定位的喇叭管中,并用胶带将波纹管与喇叭管的连接处缠绕密封,避免漏浆;铺设波纹管应遵循以下原则:a、铺放时应严格按设计图纸和施工方案要求定位,保证尺寸和直线形状;b、喇叭管定位要准确;c、波纹管横向位置一定要沿中心线或对称于中心线,不准打S弯;d、密封所有连接部位如喇叭管与波纹管处、张拉端预留安装群锚的部位及排气孔端头;在各种接头处要用胶带密封,不得漏浆;e、在铺放中和铺放后及浇筑混凝土过程中,严禁碰扁和损坏波纹管,严禁在波纹管上用气焊;
5.高强混凝土自密实与振捣技术;根据开洞梁的结构特点、施工条件以及环境条件所需要的自密实性能,在综合强度、耐久性和其它必要性要求的基础上,进行配合比设计,配合比设计采用绝对体积法,其中粗骨料的最大粒径不大于20mm,单位体积用水量为155~180kg,含气量为1.5%~4.0%;泵送时考虑自密实混凝土的性能、构件形状、配筋状况,确定混凝土的浇筑速度,浇筑时的最大自由落下高度应在5m以下,最大水平流动距离不得超过7m;
6.有粘结、无粘结、缓粘结预应力技术。缓凝型预应力体系结合了无粘结预应力体系和有粘结预应力体系的优点,施工时与无粘结体系一样,使用中靠包裹于预应力筋上的缓凝材料逐渐硬化,达到有粘结预应力体系的效果。缓凝材料也可以阻断腐蚀介质介人的通道,对钢绞线起到了一定的保护作用;
对于跨度27m、梁高1.6m、施工面荷载13.9kN/m2、集中线荷载31.04kN/m的大跨度预应力混凝土空心开洞梁施工,在梁体纵断面上开洞,开洞面积占35%以上。
本发明实施例在设计时,要求充分了解结构内力和变形的发展和变化情况,与设计单位充分沟通、通力协作,建立施工分析的力学模型;认真进行施工过程分析、力学分析;根据分析结果拟定合理的混凝土开洞梁施工方案:大跨度、高支模体系的稳定性;开洞尺寸、预应力孔道定位、芯模抗浮定位、配筋定位等构造措施;试配、优化混凝土配合比、选择外部辅助振捣,确保芯模底部混凝土密实措施;有粘结、无粘结、缓粘结三种张拉施工工艺方案:确定张拉力、张拉程序等;采取合理的施工方案和构造措施以保证施工过程高大模板支撑系统的稳定性、混凝土开洞梁的各项参数以及竣工后结构的位形和受力状态满足设计要求。施工过程中对开洞尺寸、位置、钢筋及预应力筋的孔道位置等参数进行测量、记录、分析,对施工过程进行严格的监控和及时的动态纠偏;竣工后按计划在足够的时间段内对混凝土开洞梁的位形和受力状态进行测量、记录、分析,确定其满足设计要求。
本发明内容包含大跨度预应力混凝土空心开洞梁涉及高大模板支撑系统施工技术、钢筋混凝土梁模板、钢筋、混凝土施工技术、后张预应力施工技术。适用于系统配套完善,综合管线布置复杂的现代大跨度公共建筑工程,具有广阔的市场应用前景。能够有效节约混凝土、减轻结构构件自重,增加结构跨度和建筑空间利用率,降低工程投资。

Claims (1)

1.大跨度预应力混凝土空心开洞梁制作方法,其特征是:在满足梁纵断面开洞率,即开洞面积占35%以上要求的前提下,准确控制与构件刚度相关的技术参数,包括:洞口抗裂构造技术、高大模板支撑体系施工技术、开洞芯模定位与抗浮技术、预应力孔道定位技术、高强混凝土自密实与振捣技术、有粘结、无粘结、缓粘结预应力技术;其中,洞口抗裂构造技术:通过洞口处的抗裂钢筋的设置、提高洞口模板支撑系统的稳定性、加强混凝土振捣过程控制、及时进行预应力张拉措施,保证洞口结构裂缝控制的目的;高大模板支撑体系施工技术:对模板、模板支撑系统的主要结构强度和截面特征及各项荷载设计值及荷载组合,梁、板模板支撑系统的强度和刚度计算,梁板下立杆稳定性计算,立杆基础承载力验算,支撑系统支撑层承载力验算,转换层下支撑层承载力验算;梁断面700×1600mm:跨度27m、梁下支撑高9.5m、线荷载31.04kN/m;支撑体系施工方法要点包括:梁、板模板采用12厚竹胶板、50×100mm木方,脚手架钢管支设,立杆间距均为820mm;施工过程中,严格控制扣件螺栓的力矩,每个扣件螺栓的拧紧力矩控制在45-60N·m,钢管不能选用变形的钢管;在立柱底距地面0.2m处,沿纵横水平方向按纵下横上的程序设扫地杆;可调支托底部的立柱顶端沿纵或横方向设置一道水平拉杆;扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距,在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下,进行平均分配确定步距后,在每一步距处纵横向各设一道水平拉杆;满堂模板在中间框架梁下在纵横向应每隔9m左右设由下至上的竖向连续剪刀撑,其宽度为4-6m,并在剪刀撑部位的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑;剪刀撑杆件的底部应与地面顶紧,夹角宜为45°-60°之间;梁的侧模采用两道对拉螺栓固定,对拉螺栓水平间距为500mm;并在对拉螺栓外侧设通长双钢管用“3”形卡紧固;根据设计要求,梁、板的起拱高度根据梁跨L而定,27m跨起拱30mm,严禁反起拱;开洞芯模定位与抗浮技术,采用周边设置钢筋顶撑的方式进行开洞心模定位及抗浮加固;预应力孔道定位技术,按图纸位置铺设波纹管道,用2-3人沿大梁的两侧排开,从一端开始传入波纹管,待管全部传入后,两端要插入已定位的喇叭管中,并用胶带将波纹管与喇叭管的连接处缠绕密封,避免漏浆;铺设波纹管应遵循以下原则:a、铺放时应严格按设计图纸和施工方案要求定位,保证尺寸和直线形状;b、喇叭管定位要准确;c、波纹管横向位置一定要沿中心线或对称于中心线,不准打S弯;d、密封所有连接部位如喇叭管与波纹管处、张拉端预留安装群锚的部位及排气孔端头;在各种接头处要用胶带密封,不得漏浆;e、在铺放中和铺放后及浇筑混凝土过程中,严禁碰扁和损坏波纹管,严禁在波纹管上用气焊;高强混凝土自密实与振捣技术;根据开洞梁的结构特点、施工条件以及环境条件所需要的自密实性能,在综合强度、耐久性和其它必要性要求的基础上,进行配合比设计,配合比设计采用绝对体积法,其中粗骨料的最大粒径不大于20mm,单位体积用水量为155~180kg,含气量为1.5%~4.0%;泵送时考虑自密实混凝土的性能、构件形状、配筋状况,确定混凝土的浇筑速度,浇筑时的最大自由落下高度应在5m以下,最大水平流动距离不得超过7m;有粘结、无粘结、缓粘结预应力技术,缓凝型预应力体系结合了无粘结预应力体系和有粘结预应力体系的优点,施工时与无粘结体系一样,使用中靠包裹于预应力筋上的缓凝材料逐渐硬化,达到有粘结预应力体系的效果;缓凝材料也可以阻断腐蚀介质介人的通道,对钢绞线起到了一定的保护作用;对于跨度27m、梁高1.6m、施工面荷载13.9kN/m2集中线荷载31.04kN/m的大跨度预应力混凝土空心开洞梁施工,在梁体纵断面上开洞,开洞面积占35%以上。
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