CN107299711A - 预应力混凝土面板的后浇带结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土面板的后浇带结构,包括设在第一纵向非预应力钢筋(6)两边先浇混凝土(1)内的各两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(3)，还包括设于后浇带(2)内的采用等强度原则替换原后浇带的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(4)的第二纵向非预应力钢筋(7)，所述的第二纵向非预应力钢筋(7)位于所述先浇混凝土(1)内两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(3)的横向两边，第二纵向非预应力钢筋(7)的两端各自伸入后浇带该端的先浇混凝土(1)内。本发明后浇带结构，能保证同样承载力，能减少水泥消耗，并且使后浇带的施工变得简单,并防止后浇带处混凝土出现裂缝。

Description

预应力混凝土面板的后浇带结构
技术领域
本发明涉及土木工程施工技术领域，具体讲是一种预应力混凝土面板的后浇带结构。
背景技术
预应力混凝土面板包括大型建筑物的楼面面板和大型建筑物的屋顶面板等。由于功能上的要求，面板的面积越来越大，如50平方米及以上称之为大面积、如长度100米及以上称之为超长。从面板的刚度、抗裂要求以及施工等方面的综合考虑，采用预应力混凝土面板的结构较为合理和经济。
但是大面积面板施工，尤其是混凝土浇筑过程，由于操作、材料供应、运输、工种配合及人工组织等多方面的原因，都需要对面板混凝土进行分段浇筑而设置施工缝，同时将大面积面板混凝土浇筑分割成若干面积较小的施工区域或称施工场地。这样，有利于在混凝土浇筑过程中减少混凝土的水化热积聚，并利用施工缝处的施工停顿间隔使已浇筑的混凝土能在因面积较小导致较小的约束条件下完成部分体积收缩。这些作用均可有效降低混凝土凝结过程中的收缩应力，对防止裂缝出现有着重要的作用，是大面积混凝土浇筑防裂的重要手段之一。然而，施工缝应使结构整体性不受影响，尤其是混凝土在施工缝处先后浇筑的混凝土时间间隔不能长，而且施工缝表面要处理好，保证新、老混凝土的粘结，当有防水要求时，在施工缝处还要做止水处理等。所以对施工缝的施工要求是较严格的,甚至很难符合要求。
近年来采用了后浇带来取代传统的施工缝，即在大面积面板浇筑混凝土时，按原来施工缝间距要求设置成后浇带，其宽度一般为0.8～1.0m，用模板间隔开，但钢筋结构仍要连续布置。先浇筑除后浇带外的面板混凝土，待数周乃至一月后再进行浇筑后浇带的混凝土。因此，后浇带和传统的施工缝最主要的区别是新老混凝土浇筑间隔时间长短不同。后浇带的间隔时间可长达一个月以上，这样对施工来说，即使出现诸如开裂等问题，处理起来就有了足够的时间。而传统的施工缝，若有同样问题必须及时处理，否则就会影响工程进展并带来质量事故等。但是两种结构对大面积面板混凝土浇筑的抗裂效果是一致的。而且面板混凝土浇筑后一个月左右时间，其混凝土强度便能达到设计等级，并完成混凝土自身全部干收缩的约40％以及水化热作用所引起的温降收缩。此时进行纵向预应力钢筋张拉更能使混凝土建立起有效的预压应力,产生更有效的抗裂作用。当然，后浇带结构也带来新的问题：如图1、图2、所示，在后浇带处，混凝土要后浇，当然无粘结预应力钢筋也就不能连续布置，更不能与先浇混凝土中的无粘结预应力钢筋同时张拉，所以，无粘结预应力钢筋在后浇带处必须断开，先浇混凝土中的无粘结预应力钢筋张拉端和锚固装置只能设在后浇带两侧的先浇混凝土侧壁上。而后浇带处的无粘结预应力钢筋要以后另设，其张拉端和锚固装置要设在离后浇带边缘有足够长即满足预应力传递长度的先浇混凝土上,如果下凹留出张拉和锚固装置的缺口,则面板难以保证承压要求,所以,一般是将这部分面板厚度局部加厚以保证局部承压要求，后浇带的纵向预应力钢筋张拉也不能是水平状直线而是两边先浇混凝土中的高而中间后浇带处则下凹的弧形了，而张拉端和锚固装置则设在加厚部分的台阶侧边上。在保证同样承载力的前提下，增加了水泥钢筋等材料成本，尤其是使后浇带的施工变得复杂。还有，伸入先浇混凝土的后浇带的纵向的无粘结预应力钢筋张拉和锚固端与先浇混凝土的纵向的无粘结预应力钢筋的张拉和锚固段必定有重叠区域存在，也会造成这部分后张拉的后浇带的纵向的无粘结预应力钢筋张拉时对面板的先张拉的无粘结预应力钢筋重叠段的混凝土产生次生应力，该次生应力或增或减都对面板应力产生不利影响，尤其在张拉和锚固端容易出现裂缝，这些都是目前预应力钢筋混凝土面板后浇带结构带来的困难和安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能保证工程质量，能减少水泥消耗，并且使后浇带的施工变得简单的预应力混凝土面板的后浇带结构。
本发明的技术解决方案是，提供一种预应力混凝土面板的后浇带结构,包括设在预应力混凝土面板横向中部的多根延续至后浇带和先浇混凝土内的第一纵向非预应力钢筋、设在第一纵向非预应力钢筋两边先浇混凝土内的各两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋，所述的无粘结预应力钢筋该端的张拉端和锚固装置分别设在后浇带两侧的先浇混凝土的侧壁上，还包括设于后浇带内的采用等强度原则替换原后浇带的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋的第二纵向非预应力钢筋，所述的第二纵向非预应力钢筋位于所述先浇混凝土内两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋的横向两边，第二纵向非预应力钢筋的两端各自伸入后浇带该端的先浇混凝土内。
采用以上结构后，本发明在后浇带内不再设纵向的后张法的无粘结预应力钢筋，而是以纵向非预应力钢筋采用等强度原则替换取代原来使用的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋，当然非预应力钢筋的截面积要大于无粘结预应力钢筋的截面积，以保证同样的承载力，减少了水泥消耗，省去了现有技术后浇带结构繁琐的施工步骤，使后浇带结构的施工变得简单。由于后浇带不再采用纵向的后张法的无粘结预应力钢筋，所以不存在与先浇混凝土内的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋张拉锚固段的重叠区域，也不会产生因无粘结预应力钢筋张拉先后时间不同而产生不利的次生应力，进而造成的混凝土易开裂的现象，提高了施工效率并保证了工程质量，克服了现有技术后浇带结构的困难，避免了现有技术后浇带结构的安全隐患。
作为改进，所述的第二纵向非预应力钢筋伸入先浇混凝土内的每一端长度为该第二非预应力钢筋直径的40倍。这样能更进一步保证其承载力，进而进一步保证其工程质量。
作为进一步改进，所述的第二纵向非预应力钢筋为两根。使后浇带处的力学性能更好。
作为再一步改进，所述的第二纵向非预应力钢筋为四根。使后浇带处的力学性能更好。
作为还一步改进，所述的第二纵向非预应力钢筋与所述先浇混凝土内纵向的后张法的无粘结预应力钢筋平行设置。使后浇带处的力学性能进一步增强。
作为再还一步改进，所述的后浇带内设有至少一根横向的后张法的无粘结预应力钢绞线，其张拉端和锚固装置均设在后浇带两边的混凝土外。采用这样结构后，本发明既很好地克服了上述的现有技术后浇带结构采用纵向的后张法的无粘结预应力钢筋而产生的施工繁琐、纵向的后张法的无粘结预应力钢筋与纵向的后张法的无粘结预应力钢筋重叠可能出现裂缝的技术缺陷，又巧妙地应用了横向的后张法的无粘结预应力钢绞线张拉锚固后对后浇带处的混凝土产生的与钢筋轴线垂直的膨胀力以及该先浇混凝土对该膨胀力产生的约束反作用力而达到了防止出现裂缝的技术效果，即产生了防止后浇带混凝土出现裂缝的技术效果。当然，作为推广应用，在后浇带处设横向的后张法的无粘结预应力钢绞线同样适用于采用非预应力钢筋的大面积面板的后浇带结构中，同样也能产生防止后浇带混凝土出现裂缝的技术效果。
作为再还进一步改进，所述的后浇带设有的横向的后张法的无粘结预应力钢绞线为两根。由于后浇带的宽度一般为0.8～1.m，两根无粘结时其力学性能更好，以保证更好的防止出现横向裂缝的技术效果。
附图说明
图1是现有技术面板的后浇带结构俯剖视示意图。
图2是现有技术面板的后浇带结构正剖视示意图。
图3是本发明面板的后浇带结构俯剖视示意图。
图4是本发明面板的后浇带结构正剖视示意图。
图5是本发明后浇带中横向的后张法的无粘结预应力钢绞线张拉锚固后对混凝土产生膨胀力及先浇混凝土的约束反作用力的原理示意图。
图中所示 1、先浇混凝土，2、后浇带，3、纵向的后张法的无粘结预应力钢筋，4、后浇带纵向的后张法的无粘结预应力钢筋，5、面板后浇带的加厚区域，6、第一纵向非预应力钢筋，7、第二纵向非预应力钢筋，8、横向的后张法的无粘结预应力钢绞线，9、膨胀力，10、约束的反作用力。
具体实施方式
下面结合附图对本的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及的技术特征和技术手段只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、图2所示，现有技术的预应力混凝土面板包括后浇带2，前后两边的后浇带2两端的先浇混凝土1内有纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3，后浇带2处设有纵向穿过后浇带2并延续至先浇混凝土1内的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋4，设无粘结预应力钢筋4的该处的混凝土为加厚区域5，该无粘结预应力钢筋4在后浇带2处下凹。不难理解，由于图1、采用的省略画法，可以将图1的结构理解成一个宽度单元，而前后两边为单元的连续；左右两端也为单元的连续。
本发明预应力混凝土面板涉及大型建筑物的楼面面板和大型建筑物的屋顶面板等。如图3、图4所示，本预应力混凝土面板的后浇带结构,包括设在预应力混凝土面板横向中部的多根延续至后浇带2和先浇混凝土1内的第一纵向非预应力钢筋6,即，横向中部多根如三根第一纵向非预应力钢筋6从先浇混凝土一端如左端延伸至后浇带2，并继续向先浇混凝土1另一端如右端延伸，这里的纵向应理解成面板的纵向。
如图3、图4所示，本发明预应力混凝土面板的后浇带结构,还包括设在第一纵向非预应力钢筋6两边先浇混凝土1内的各两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3，展开讲：横向一边如图3中的上边后浇带2处左侧从面板的角度是左端的先浇混凝土1内有一根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3，横向一边如图3中的上边后浇带2处右侧从面板的角度是右端的先浇混凝土1内有一根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3；横向另一边如图3中的下边后浇带2处左侧从面板的角度是左端的先浇混凝1土内有一根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3，横向另一边如图3中的下边后浇带2处右侧从面板的角度是右端的先浇混凝土1内有一根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3。
如图3、图4所示，该无粘结预应力钢筋3该端的张拉端和锚固装置分别设在后浇带2两侧的先浇混凝土1的侧壁上，展开讲：左侧从面板的角度是左端的先浇混凝土1纵向的后张法的无粘结预应力钢筋的张拉端和锚固装置设在后浇带2处左侧先浇混凝土1的侧壁上；右侧从面板的角度是右端的先浇混凝土1纵向的后张法的无粘结预应力钢筋的张拉端和锚固装置设在后浇带2处右侧先浇混凝土1的侧壁上。根据常识可知，左、右端的这两根无粘结预应力钢筋3在同一轴线上。
所述的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3，可采用标准的无粘结预应力钢绞线，钢绞线外涂有防锈的润滑脂，外面的套管为成卷的塑料套管，套管与钢筋之间有使预应力钢筋受张拉时能纵向移动的间隙。
以上是现有技术。本发明的发明点在于：
如图3、图4所示，本发明预应力混凝土面板的后浇带结构,还包括设于后浇带2内的采用等强度原则替换原后浇带的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋4的第二纵向非预应力钢筋7，所述的第二纵向非预应力钢筋7位于所述先浇混凝土1内两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋3的横向两边，第二纵向非预应力钢筋7的两端各自伸入后浇带该端的先浇混凝土1内。展开讲：横向一边如图3中的上边左、右端的这两根在同一轴线上纵向后张法的无粘结预应力钢筋3的上边有一根第二纵向非预应力钢筋7，横向一边如图3中的上边左、右端的这两根在同一轴线上纵向后张法的无粘结预应力钢筋3的下边有一根第二纵向非预应力钢筋7；横向另一边如图3中的下边左、右端的这两根在同一轴线上纵向后张法的无粘结预应力钢筋3的上边有一根第二纵向非预应力钢筋7，横向另一边如图3中的下边左、右端的这两根在同一轴线上纵向后张法的无粘结预应力钢筋3的下边有一根第二纵向非预应力钢筋7。即以上是用两根第二纵向非预应力钢筋7替换一根无粘结预应力钢筋4。换个角度来讲，该后浇带结构取消了现有技术设在后浇带2的纵向后张法的无粘结预应力钢筋4，而是以第二纵向非预应力钢筋7取代原来的纵向的后张法的无粘结非预应力钢筋7。当然非预应力钢筋的截面积要大于预应力钢筋的截面积，以保证同样的承载力。当然,替换的原则是等强度替换,具体的换算按以下的施工方法。采用等强度原则将预应力钢筋替换为非预应力钢筋，是本发明的创造性所在，但按公式计算以得出非预应力钢筋具体的数量、长度、直径等则是本领域技术人员能够实施的。计算的出的非预应力钢筋的数量允许有不同，如图4中，底下也有两根第二非预应力钢筋，实际上是用4根第二非预应力钢筋替换一根无粘结预应力钢筋4。尽管如此，由于标准无粘结预应力钢筋的塑料管和防锈润滑脂的造价较高，以及现有技术的纵向后张法无粘结预应力筋要呈弧形下凹，其实际长度要长于直线距离所需要的长度，加之现有技术的后浇带结构需局部加厚面板，需多耗水泥，所以，仅单独从纵向第二非预应力钢筋7替换纵向的后张法的无粘结预应力钢筋4的角度看，本发明施工成本变化不大，但保证了同样的承载力，又使后浇带结构的施工变得简单。所述的纵向的第二非预应力钢筋7的两端均伸入后浇带两端的先浇混凝土内，其一端的长度为该第二非预应力钢筋直径的40倍。所述的第二纵向非预应力钢筋与所述先浇混凝土内纵向的后张法的无粘结预应力钢筋平行设置。同样不难理解，由于图3采用的省略画法，可以将图3的结构理解成一个宽度单元，而前后两边为单元的连续；左右两端也为单元的连续。
所述的后浇带内设有至少一根横向的后张法的无粘结预应力钢绞线8，本具体设施方式优选为两根。两根后张法的无粘结的预应力钢绞线沿面板的横向布置，即沿后浇带的长度方向布置，该两根横向的无粘结预应力钢筋8的张拉端和锚固装置均设在面板横向两边即后浇带两边的混凝土外，由于图3采用的省略画法，可以理解成钢绞线向两边延伸后其张拉端和锚固装置仍在面板两边的混凝土外。当然，根据常识可知，以上面板的纵向和横向、后浇带的纵向和横向都不是限定，只是表述方式。
如图5所示，该两根横向的无粘结预应力钢绞线8的张拉时，对后浇带2处的混凝土产生的与钢绞线轴线垂直的膨胀力9以及两侧的先浇混凝土1对该膨胀力9产生的约束反作用力10而起到防止出现裂缝的技术效果。
本发明预应力混凝土面板的后浇带结构的施工方法如下：
1、后浇带截面非预应力钢筋代换预应力钢筋的计算：
a、代换钢筋直径和数量计算，这里以一根预应力钢筋被代换来计算
Ns＝Apfpy/Asfy或Ns＝4Apfpg/πd2fy
式中Ns为非预应力钢筋；As、Ap为每根公称截面面积；fy、fpy分别为钢筋的抗拉强度设计值；d为代换非预应力钢筋直径。
b、代换非预应力钢筋锚固长度计算
La＝ζaαfyd/ft
式中La为钢筋最小锚固长度；ζa为钢筋锚固长度系数；α为锚固钢筋的外形系数；fy为钢筋的抗拉强度设计值；d为代换非预应力钢筋直径；ft为面板混凝土轴心抗拉强度设计值。
C、代换非预应力钢筋一根长度计算
L＝Lb+2La
式中L为代换钢筋每根的长度；La为钢筋最小锚固长度；Lb为面板后浇带的宽度。
2、后浇带横向预应力钢绞线数量计算为
np＝bh/0.56fptkAP
式中b为后浇带宽度；h为后浇带厚度；fptk为无粘结预应力钢绞线抗拉强度标准值,AP为无粘结预应力钢绞线一根的公称直径。
3、按常规方法制作面板钢筋工程，包括面板如楼板纵向无粘结预应力钢筋和非预应力钢筋和构造钢筋、后浇带处代换的第二非预应力钢筋的安装。
4、按常规方法对面板除后浇带外的混凝土浇筑并养护。
5、按常规方法对纵向无粘结预应力钢绞线张拉并锚固。
6、按常规方法对后浇带处的非预应力钢筋整理和横向无粘结预应力钢绞线安装。
7、按常规方法浇筑后浇带混凝土并养护。
8、按常规方法，当后浇带混凝土强度达到设计规定的70％时张拉并锚固横向无粘结预应力钢绞线并做封锚处理。
9、按常规工序完成面板如楼板混凝土工程。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种预应力混凝土面板的后浇带结构,包括设在预应力混凝土面板横向中部的多根延续至后浇带和先浇混凝土(1)内的第一纵向非预应力钢筋(6)、设在第一纵向非预应力钢筋(6)两边先浇混凝土(1)内的各两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(3)，所述的无粘结预应力钢筋(3)该端的张拉端和锚固装置分别设在后浇带(2)两侧的先浇混凝土(1)的侧壁上，其特征在于：还包括设于后浇带(2)内的采用等强度原则替换原后浇带的纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(4)的第二纵向非预应力钢筋(7)，所述的第二纵向非预应力钢筋(7)位于所述先浇混凝土(1)内两根纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(3)的横向两边，第二纵向非预应力钢筋(7)的两端各自伸入后浇带该端的先浇混凝土(1)内。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土面板的后浇带结构，其特征在于：所述的第二纵向非预应力钢筋(7)伸入先浇混凝土(1)内的每一端长度为该第二非预应力钢筋(7)直径的40倍。
3.根据权利要求1所述的预应力混凝土面板的后浇带结构，其特征在于：所述的第二纵向非预应力钢筋(7)为两根。
4.根据权利要求1所述的预应力混凝土面板的后浇带结构，其特征在于：所述的第二纵向非预应力钢筋(7)为四根。
5.根据权利要求1所述的预应力混凝土面板的后浇带结构，其特征在于：所述的第二纵向非预应力钢筋(7)与所述先浇混凝土(1)内纵向的后张法的无粘结预应力钢筋(3)平行设置。
6.根据权利要求1所述的预应力混凝土面板的后浇带结构，其特征在于：所述的后浇带(2)内设有至少一根横向的后张法的无粘结预应力钢绞线(8)，其张拉端和锚固装置均设在后浇带(2)两边的混凝土外。
7.根据权利要求6所述的预应力混凝土面板的后浇带结构，其特征在于：所述的后浇带(2)设有的横向的后张法的无粘结预应力钢绞线为两根。
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