大跨预应力混凝土转换梁结构施工技术研究

大跨预应力混凝土转换梁结构施工技术研究

　摘要:预应力混凝土转换梁结构设计施工有别于常规混凝土结构中,其施工质量对整个结构的安全性具有重要意义。本文对大跨预应力混凝土转换梁的施工技术要点进行了详细分析,包括临时支撑的施工、混凝土工程的施工以及预应力工程的施工,可为相关工程提供参考。
　　
　　关键词:预应力;转换梁;施工技术
　　
　　中图分类号:TU323.3
　　文献标识码:B
　　文章编号:1008-0422(2010)08-0191-01
　　
　　1 前言
　　在建筑设计中,由于建筑平面布置、立面处理及功能转换的要求,经常会遇到大跨度的钢筋混凝土梁上承托多层框架的情况,这种大跨度的框架托梁往往会承受较大的上部传来的结构荷载,若仍依照通常的方式进行普通钢筋混凝土转换梁设计,不仅配筋过多,不便施工,而且在支座和跨中可能会产生裂缝。为了改善该类梁的受力性能和提高其抗裂性,工程中有必要将该类梁设计成预应力混凝土梁,即预应力混凝土转换梁。然而,大跨度预应力混凝土转换梁的施工建造过程涉及力学、材料学、结构设计及工程管理学等多门学科,是一项极其复杂的系统工程,其施工质量的好坏直接关系整个结构的安全性。据此,本文从宏观的角度对大跨预应力混凝土梁转换结构施工中的技术要点进行分析探讨。
　　
　　2大跨度预应力混凝土转换梁结构施工力学问题
　　2.1 模板支撑系统的受力
　　一般情况下,在未施加预应力之前,转换梁结构的绝大部分混凝土自重、所承担的部分上部结构荷载以及施工荷载是非常大的,而这又是结构设计中未能考虑的附加荷载。为确保混凝土转换梁的变形不超过允许值,在施工当中,应根据工程的实际情况和转换梁结构的特点,明确转换梁模板支撑的荷载传递途径,并考虑其对结构楼板或梁的承载力的影响,从而合理选择转换梁结构的模板支撑方案,确定模板支撑的布置形式。
　　2.2 混凝土的温度及收缩应力
　　混凝土转换梁由于其几何尺寸较大,属大体积混凝土构件,混凝土在浇筑后硬化期间水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化与混凝土的收缩共同作用,由此产生的温度应力和收缩应力便成为导致转换梁结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝的出现对转换梁的耐久性及结构的安全性均造成不同程度的损害。因此在混凝土工程施工当中,应考虑温度应力的影响并设法降低混凝土内部的最高温升值,减小其内外温差和温度变化速率,采用最高温度和温度差双控制的方法确保温度应力不超过混凝土的抗拉强度;同时还要改善混凝土的性能,采用合理可行的浇筑方案、养护措施以及构造措施控制混凝土的收缩变形,降低收缩应力对构件的影响作用,从而减小裂缝产生的可能性。
　　2.3预应力对转换梁结构的受力影响
　　由于框架结构本身是一个超静定结构,在张拉转换梁预应力的同时会在结构中引起次内力。在进行主体结构施工时,若在转换梁梁体施工完混凝土强度达到指定要求后,与普通预应力混凝土梁相同将预应力进行一次完全施加,而此时上部结构的荷载由于施工进度的原因未施加完毕,在多余预应力的作用下将产生较大的反拱变形,造成上部结构也产生相应的变形和次内力;反之,若在上部结构较大荷载的作用下,未及时对转换梁施加预应力或施加的程度不够,结构也会产生较大的变形,对施工和使用期间的结构安全性造成较大的影响。
　　
　　3大跨度预应力混凝土转换梁结构施工技术
　　3.1 临时支撑施工方法
　　①常规支撑法
　　转换梁施工时,考虑采用常规的混凝土浇筑方法和模板支撑形式进行施工,即一次支模一次浇筑混凝土成形,使用目前应用较为普遍的钢管脚手架支撑体系来对梁体模板进行支撑。由于转换梁底模在一次浇筑混凝土成形的情况下施工荷载很大,其支撑往往需要从转换梁底一直撑到结构底层地面或地下室的底板。该方案需准备大量的模板支撑材料,材料的租赁费或一次购置费用较大。因此这种施工技术适用于施工现场可用的支撑材料较多,且转换梁在主体结构中位置较低的情况。
　　②叠合浇筑支撑法
　　叠合浇筑法即应用叠合梁原理将转换梁分两次或三次浇筑叠合成型的施工方法。该方法利用第一次浇筑混凝土形成的梁支承第二次浇筑混凝土的自重及施工荷载,首次浇筑混凝土的高度多为梁高的。再利用第二次浇筑混凝土与第一次浇筑混凝土形成的叠合梁支承第三次浇筑混凝土的自重及施工荷载(如图1所示)[1]。采用这种施工技术时,转换梁的钢管支撑系统脚手架只需考虑承受第一次浇筑层的混凝土自重和施工荷载,因而可大为减小其下部钢管支撑的负荷,减少支撑材料的使用数量,同时混凝土分层浇筑可缓解由于大体积混凝土水化热较高从而引起温度应力过大等对裂缝控制的不利影响。
　　③设立钢结构支撑法
　　建筑转换层结构中的转换梁具有跨度和截面高大化的趋势,若仍采用普通的钢管脚手架作为施工期间的临时支撑形式,则无法满足大跨度、大截面转换梁对支撑体系强度、刚度及稳定性的要求。因此在实际工程中,可采用设立钢结构支撑作为主要的临时支撑,钢管脚手架可作为辅助支撑形式与钢结构支撑共同工作。钢结构支撑可有钢格构柱、钢管柱和钢桁架等形式,均具有较强的强度、刚度和稳定性。图2为武汉天恒大厦大截面转换梁钢管柱支撑施工方法示意[2]。
　　④埋设型钢及钢桁架法
　　在转换梁中埋设型钢或钢桁架,梁体模板可固定于型钢或钢桁架上,即将两者进行一体化设计,以承受转换梁绝大部分自重、部分结构荷载及施工荷载,梁体混凝土可一次浇捣成形。由于型钢或钢桁架作为转换梁的

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