兰型塑塑堕堡壁垄堂查奎鎏皇篓壅! ! 苎兰塑料扁波纹管在建筑工程的应用与研究娄峰李金根曹云虎( 东南大学土术学院，南京2 1 0 0 9 6 )( 江苏通州四建集团有限公司，通州2 2 6 3 5 1 8提要塑料扁波纹管及真空辅助灌浆技术是现代预应力技术发展方向之一。本文介绍南京新世纪广场预应力扁框架梁的设计与施工塑料扁波纹管摩阻试验及真空灌浆；该类型的高层建筑结构设计、预应力筋选配、节点构造及施工方法等有一定特色，可供类似工程参考、借鉴。关键字预应力，施工，塑料扁波纹管，摩阻1 概述扁波纹管技术以往多运用于桥梁工程或者平板工程，在房屋建筑中运用的不多。但在一些工程中为了满足层高的要求，摄大限度地利用建筑空间，将一般框架梁改为预应力扁梁。由于扁梁高度较小，若采用一般有粘结预应力工艺，因其为圆形波纹管，直径较大，预应力的曲线高度将受到限制，不能充分发挥预应力的作用，而且张拉端体积较大，施工中对柱截面的削弱也较大；若采用无粘结预应力工艺，又因为混凝土结构设计规范GB5 0 0 1 02 0 0 2 中对无粘结预应力使用的限制，而需要较多的普通钢筋，费用增大，因此本工程中采用有粘结预应力扁锚体系。该体系与圆形波纹管相比，不仅可以提高预应力的有效高度，而且其单根张拉工艺，避免了以往有粘结预应力整体张拉设备过重的弊病，提高了生产效率。因而有粘结预应力扁锚体系适用于扁梁及楼板等厚度较小的构件。根据已有工程的使用经验，塑料扁波纹管的孔道摩阻系数要明显小于金属波纹管。但规范未对此作出明确的规定。结合本工程实际运用，测试出塑料扁波纹管的孔道摩阻系数k 和u 。预应力梁张拉完成后采用真空辅助灌浆，达到了很好的密实效果，灌浆后端部用细石混凝土封裹。2 结构设计2 1 预应力方案的选定南京新世纪广场工程主次粱的跨度为8 I m ，层高为4 8 m ，部分空间有悬挑隔层，且结构荷载较大，如设计采用普通框架梁，梁截面高度大概为9 0 0 r a m 。不能满足建筑要求，故娄峰，男，i g T g9 出生，工学硕士第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年标准层框架梁采用了塑料扁波纹管预留孔道的预应力扁梁体系，主梁截面尺寸为6 5 0 r a m X4 5 0 m m ，次梁截面尺寸为4 0 0 m a x 4 5 0 m ，其预应力筋采用1 8 6 0 级中1 1 5 2 4 低松弛预应力钢绞线，控制应力。一= o 7 5 X 1 8 6 0 = 1 3 9 5 N a a 2 ，三跨以上预应力粱采用二端张拉，其余预应力粱均采用一端张拉：预应力粱混凝土采用C 4 0 。这样既满足建筑设计对层高的要求，又有效地建立起了预应力的作用。萨攀黧群1 1 慝亍一”专萝= | rl 一 0砖型i 黼 l lll lI；lj m 、羞： 一8= | 丽jnj ；| L ：j F i 斜一卦U 一衄i础U疆1乙1塾一飞一 必l 荭! 毡芋学1 | = ii l：jl j 号擘譬圈1 南京新世纪广场标准层平面图2 2 张拉端节点构造2 2 I 主梁：由于在粱柱节点处预应力筋交叉布置，柱筋比较密集，故一个方向的预应力筋在柱端锚固，另一方向的预应力筋延长到悬挑粱端张拉；考虑到O V U M l 5 - 5 锚具比较宽( 2 7 0 m a ) ，为了满足局部承压，两柬预应力筋慢慢向梁中心偏移在梁端上下布置( 图2 ) 。一禽1一固2 主梁节点详图22 3 次粱：要保证预应力梁的曲线高度不变，但由于次梁本身宽度较小，且粱主筋弯下喇叭管不易锚固，故在粱端加腋锚固，为了方便张拉在板上开洞( 图3 ) 。 一也。曼。窨。圉3 次粱节点详图豪第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年 3 预应力施工31 施工顺序预应力梁铺设施工顺序严格按照其T 岂流程施u L 。预应力梁张拉以三层为一个周期，分为9 个周期来施工。3 2 施工要点3 2 1 预应力梁的支架应能承受施上过程中町能出现的最人荷载，并应有足够的承载能力、刚度和稳定性。对张拉端处预留洞口的梁封模时，既要封堵严密，又要牢固，防I t 漏浆或造成喇叭管后的混凝士不密实，给张拉留下隐患。3 2 2 混凝土应振捣擀实。尤其在梁的张拉端部，因为有主次梁上排主筋及予贞应力钢筋网片，所以钢筋密集，浇注难度很大，施工时更应加倍注意。必要时可适当减小混凝土石子粒径或采取其它合理的措施解决。3 2 3 必须采取有效的封裹措施，切实保证锚垫板处不致漏浆。预应力梁端部锚垫板应安放平整、牢固，其预埋锚垫板孔的中心应与孔道中心线同心，端面与孔道中心线垂直。张拉端的锚垫板可视具体情况作凹入处理。3 2 4 带悬挑端的预应力梁混凝土强度应达设计强度的1 0 0 方可进行张拉，其余预应力梁混凝士强度应 8 0 设计强度方可进行张拉，正式张拉应有同条件养护试块的试压报告。预廊力筋的张拉程序为：0 0 2o 。一O 6o 。一1 0o 。( 最终值) 一锚固。3 2 5 灌浆前应先优化配合比设计，定出合理的外加剂及灌浆材料配合比。33 施工难点本工程预应力施工的难点主要是两束并排预应力筋的锚固，由于扁锚喇叭管宽2 7 0 r 1 1 I n ，并排锚同局部承压不能满足要求或与梁主筋矛盾不易锚固，解决此问题提出三种方案：在粱端部加腋避开粱主筋的锚固弯头( 如本工程次梁的做法) ：在锚固段由并排慢慢向梁中心线偏移在粱端上下布置( 如本工程主梁的做法) ，因为此种做法上下布置会减小预应力曲线高度，所以最好把锚固端延长在非预应力粱端；在锚固段将扁波纹管缓慢地扭转至梁端竖直锚固，因为塑料扁波纹管刚度大不易扭转，且扭转后对穿预应力筋不利，故本工程未采用此方案。4 塑料扁波纹管摩阻测试4 1 概述塑料波纹管的孔道摩阻系数要明显小于金属波纹管。国内的塑料波纹管生产厂家对于塑料波纹管的孔道摩阻系数提出了建议值，具体如下：k = 0 0 0 l O 0 0 3 ：u = 0 1 4同比金属波纹管的孔道系数k 取0 0 0 1 5 0 0 0 3 ，u 取0 2 5 0 3 0 ；无粘结预应力筋k 取0 0 0 3 0 0 0 4 ，u 取0 0 4 O 0 8 。在本次试验中所采用的塑料扁波纹管为柳州海威姆建筑机械有限公司的S B G 塑料扁波纹管，浇注了一个6 m x1 2 m 的测试试件( 图4 ) 。第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年、一一一一一、一一一一。 、一一一一一一一一一一一一一、冀_=皇说明：1 、扳混凝土强度为c 4 02 、扳纵向钢筋布置由8 2 0 0 ，横向箍筋由6 2 0 0 ，扳厚方向布置3 由8 ；3 、预应力钢纹线采用1 8 6 0 级低松弛钢绞线，控制应力为0 , 7 5 耻4 、采用塑料扁波纹管，每束为5 中j 1 52 4 。图4 摩阻测试试件4 2 摩擦系数的测试方法4 2 1 试验装置本次试验主要采用如下试验装置：2 4 0 k N 千斤顶两台，油泵两台，4 0 M P a 精密压力表两只，正弦式传感器两个。4 2 2 测量内容及测量方法张拉值及荷载值的确定采用两个4 0 M P a 精密压力表( 精度0 4 M P a ) 分别标定两个2 4 0 k N 千斤顶的主动值和被动值，同时也标定传感器与千斤顶的关系。测试塑料波纹管孔道的摩阻以往孔道摩擦系数测试一般是整体张拉，本试验由于扁锚体系施工方法以单根张拉为主，因此试验以单根钢绞线张拉测试，分别测试扁锚不同孔中钢绞线的摩擦损失系数，然后求平均值。首先从孔道6 、5 开始测试，确定k 值，然后测试孔道4 、3 、2 、1 ，根据求得的k 值计算寡；罢薰耄鎏罂1 0 千斤顶和一个正弦式传感器，一端分级张拉，同时记录另一端在孔道两端各架设一台千斤顶和一个正弦式传感器，一躏分敬张强H 州屺累力”。1 1 4第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年千斤顶油表和传感器的读数，通过荷载一油表读数关系线确定被动端千斤顶上作用的力值，从而可知预应力筋在孔道内的摩擦损失力值，最终确定孔道的摩阻系数。测试过程中，主动端和被动端均只装1 具夹片而不装工作夹片。4 2 3 加载程序对于后张有粘结预应力混凝土梁中的预应力筋，测试孔道的单向摩阻，被动端千斤顶先张拉至l O o 。、后关死油阀，然后主动端( 张拉端) 张拉4 0 o 一一7 0 。一一1 0 0 o 。，一 0 ( 卸载) 。张拉控制应力o 。= 0 7 f i f 。m 即1 3 9 5 5 I P a 。 43 分析计算通过试验量测，可知张拉端的张拉力P 和被动端的张拉力P ，则孔道摩擦损失力为：P = P ( 1 一r ) 一P = P ( 1 一r ) n e 一h + 胛】因而，对于直线孔道：一恤【志x对于曲线孔道： 炉 l n 志邶( 1 )( 2 )( 3 )式中考虑孔道每m 长度局部偏差的摩擦系数； r 一从主动端到被动端的孔道长度( m ) ； 口预应力筋与孔道之间的摩擦系数；目从主动端到被动端截面曲线孔道部分切线的夹角( 以弧度计) 。 f 锚口损失系数。由上式可知，必须确定孔道偏摆系数k 的取值才能求得H 值。孔道偏摆系数k 的大小由成f L 材料的刚度、施工时孔道定位钢筋绑扎的疏密程度及浇注混凝土时的振捣控制有关。根据现场测试数据分析的到k 和1 t 如下表1 ：表1 现场测试的孔道摩擦系数( k 、)孔道跨睦曲线高度弧长总转角 预应力筋编号( m )( n a n )( m m )( 弧度)孔道164 5 06 0 9 00 65 士1 5 2孔道263 5 06 0 5 40 4 6 65 士3 1 5 2 0 0 0 2 70 1 4 孔道362 5 06 0 2 803 3 45 中3 1 52 孔道461 5 06 0 1 00 25 巾1 1 5 2孔道5606 0 0 005 m 1 1 52孔道6606 0 0 005 m q 5 2第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年4 4 结论本次试件测试所得的结果应用于南京新世纪广场工程和常熟琴南小学工程，通过现场测试可计算得u 如下表2 ( 取k = O 0 0 2 7 ) 。表2 工程应用中测试的孔道摩擦系数( u )工程孔道总跨长曲线高度总转角名称编号( m )( m m )( 弧度)预应力筋南京1 8 L 孔道13 2 42 2 017 4 45 巾1 5 2n 】1新世18 L 孔道23 2 42 2 017 4 45 m0 1 5 20 1 5纪广1 9 L 孔道13 2 42 2 0l7 4 45 m 1 5 2O 】2场1 9 L 孔道23 2 42 2 01 7 4 45 由1 1 5 20 1 9常熟琴Y Y L 0 2 孔道14 3 4 73 9 01 0 8 85 m3 1 5 20 1 3南小学Y Y L 0 2 孔道24 34 73 9 010 8 85 m 1 5 20 0 9由计算分析可知，k 值比工程经验值稍微偏大，在工程应用中计算得到的u 值与试验测试的u 值差不多。与金属波纹管和无粘结筋相比较，塑料扁波纹管和金属波纹管k 值差不多，比无粘结的小：但u 值塑料波纹管比金属波纹管小得多，比无粘结稍大。5 塑料扁波纹管真空灌浆5 1 真空辅助灌浆技术原理与工艺流程真空辅助灌浆技术，即在预应力筋张拉完毕并密封孔道两端后，在孔道端用真空泵抽吸孔道内空气，使孔道内达到o 1 M P a 左右的真空度，随后在孔道另一端用灌浆泵将拌制好的水泥浆灌入，待到浆体充满整个孔道时，保持0 7 M