体外管内预应力吊拉多层悬挑梁板结构及施工方法[0002]预应力被广泛应用于桥梁领域，并且得到了成熟的应用，但是这是这一技术却一直没有应用到建筑上来。体外管内预应力吊拉多层悬挑梁板结构，是一种新的结构形式，不同于通常的预应力混凝土结构，其施工技术难度很大，有一些施工技术参数尚需研究，一些技术难题尚需探讨，如施工流程、节点构造、张拉值、张拉时机、施工控制方法等，对于这种结构施工，没有技术规程可循，也没有可借鉴的技术资料。
[0003]本发明提供一种体外管内预应力吊拉多层悬挑梁板结构旨在解决现有技术中的一些问题，通过吊拉可实现大跨度的多层悬挑梁板结构，有效实现建筑设计意图，使建筑物轻飘、美观。[0004]为完成上述发明目的，本发明是这样实现的: 一种体外管内预应力吊拉多层悬挑梁的施工方法，它用于大型场馆建筑的多层悬挑梁板结构之上，其特征在于: (1)按预先设计从底层向上搭设；挑梁下支架要按预应力施工荷载设计； (2)预埋件的设定，按设计要求埋设足够多的预埋件；
(3)待本层钢筋绑扎、预埋件安装完，均符合要求后，进行混凝土浇筑；
(4)待上一层的混凝土浇筑完，进行层间钢管的安装；
(5)索、锚具安装；
(6)重复上述步骤达到预定高度；
(7)索具，张拉；
钢管采用热轧无缝钢管，钢管与钢板采用坡口对接焊缝；在张拉端、梁端转向节点和柱顶转向节点的钢管根部增设加劲肋；其它节点处，预埋件上小钢管高出预埋件平面，其根部增设加劲肋；钢管安装过程中需事先穿入两根通长连续的8号钢丝；与拉索相碰的钢构件内壁焊接处均打磨圆滑；将梁端转向节点处钢管切去1.2m长半管，以方便用预先放入钢管内的两根通长8号钢丝穿入牵引钢绞线，所切管待现场穿束后拼接；
将柱顶转向节点喇叭斗先焊于预埋件小钢管底部，将梁端转向节点、梁端节点底部的喇叭斗先焊接于钢管上，并开100X100的洞口 ；柱顶转向节点处预埋件钢管拐弯处半径为R1000，梁端转向节点处预埋件钢管拐弯处半径为R1591 ;在张拉端梁柱节点锚垫板处加腋加筋，保证锚垫板表面与钢管垂直，钢绞线对中。
[0005]更为详细的步骤如下:
模板
按模板方案进行施工，挑梁下支架要按预应力施工荷载设计。[0006]预埋件制作安装
1、为保证张拉过程中预埋件牢固、不偏位，必须有足够数量的锚筋(一般为Φ25)，锚筋与预埋件锚筋孔间采用穿孔塞焊，焊缝质量等级为二级。
[0007]2、为振捣方便，保证预埋件下混凝土密实，预埋件上表面设一个Φ50振捣(出气)孔。
[0008]3、预埋件的质量是质量控制的重点:①预埋件的制作力求倾斜角度准确；②先放置预埋件，然后穿梁的钢筋，以确保预埋件位置；③控制预埋件的轴线位置，认真复核，宜用激光束对准下层预埋件孔进行检查。
[0009]钢筋绑扎
严格按设计图纸和施工方案施工，对张拉端、锚固端、转向接点、梁端节点处和挑梁根部进行必要的配筋加强。
[0010]混凝土烧筑
待本层钢筋绑扎、预埋件安装完，均符合要求后，进行混凝土浇筑，挑梁端部钢筋密集，又有预埋件，必须采用小直径的振捣棒，保证混凝土浇筑密实。
[0011]钢管的制作和安装
待上一层的混凝土浇筑完，进行层间钢管的安装。
[0012]1、钢管采用热轧无缝钢管，钢管与钢板采用坡口对接焊缝，焊缝质量等级为一级。
[0013]2、为防止在张拉过程中钢管出现移位或破坏，在张拉端、梁端转向节点和柱顶转向节点的钢管根部增设加劲肋；其它节点处，预埋件上小钢管高出预埋件平面，其根部增设加劲肋。
[0014]3、钢管安装过程中需事先穿入两根通长连续的8号钢丝；与拉索相碰的钢构件内壁焊接处均打磨圆滑。
[0015]4、将梁端转向节点处钢管切去1.2m长半管，以方便用预先放入钢管内的两根通长8号钢丝穿入牵引钢绞线，所切管待现场穿束后拼接，为防止焊接半管时损伤无粘结钢束，在钢束外圈卷包耐热防火石棉布卷包两层固定。
[0016]5、其余钢管下部预留观察孔，方便穿索。
[0017]6、考虑到钢管安装过程中的实际困难及穿索方便，将柱顶转向节点喇叭斗先焊于预埋件小钢管底部，将梁端转向节点、梁端节点底部的喇叭斗先焊接于钢管上，并开100X100 的洞口。
[0018]7、为降低转向节点处预应力损失，方便穿束，柱顶转向节点处预埋件钢管拐弯处半径为R1000，梁端转向节点处预埋件钢管拐弯处半径为R1591。
[0019]在张拉端梁柱节点锚垫板处加腋加筋，保证锚垫板表面与钢管垂直，钢绞线对中，降低张拉时的预应力摩擦损失。
[0020]为穿索方便，在钢管内设定位衬点。
[0021]拆板模
所有钢管安装完成形成吊拉结构后，且砼强度达规范规定强度后，拆除板底模板。
[0022]索体构造与制作
拉索折线状布置在钢管中，钢索索体采用I860级高强低松弛无粘结的钢绞线。索体采用以下形式: 无粘结预应力钢绞线由Φ5高强钢丝扭绞而成，Φ5高强钢丝抗拉强度为1860MPa，外包单层PE。张拉端和固定端采用夹片锚。
[0023]索、锚具安装
1、流程
预应力索施工结合钢结构施工方案的要求进行。其施工工艺流程为:
搭设工作平台一预应力索下料一牵引钢丝穿入钢结构一牵引钢绞线安装一索体从张拉端端穿入、就位一张拉端和锚固端锚具安装一锚具质量检查
2、搭设工作平台
工作平台需能承受千斤顶、张拉工作人员、及其他设备等施工荷载，脚手架立杆的稳定性必需进行验算。
[0024]3、现场预应力索的下料
I)无粘结预应力筋下料长度
L =管道内无粘结筋长度+张拉端工作长度(800_)。
[0025]2)放线下料
成盘供应的无粘结筋重量约为1.5t，在放线时尽量减少破损。现场用砂轮切割机下料。下料中仔细检查无粘结筋个别破损处，及时用胶粘带封裹。下料时对不同长度的无粘结筋分类编号。
[0026]3)拉索的防腐蚀及防老化
无粘结预应力钢绞线，用建筑1#油脂防腐，成品外包PE管厚度> 1.2mm，表皮无破损。
[0027]4、牵引钢丝穿入钢结构
在钢结构安装过程中，在钢管内穿入两根通长连续的8号钢丝。
[0028]5、牵引钢绞线安装
在每层钢管楼层处开10mmXlOOmm的小方孔，利用钢丝先将两根钢绞线穿入，该钢绞线作为牵引钢绞线。
[0029]6、现场预应力索穿束
将拉索钢绞线的张拉端与牵引钢绞线连接。卷扬机设置在拉索锚固端，用于牵引穿索钢绞线，拉索从张拉端穿入钢管。
[0030]安装过程一方面要保证在固定端节点、张拉端、弯折节点处能顺利就位，另一方面还要尽量避免安装中的碰撞，防止损伤预应力钢绞线。考虑布索方便，设喇叭斗、定位衬点，考虑转折点处布索方便，考虑切半管后焊，并考虑钢绞线的保护。
[0031]7、安装锚具
拉索就位后安装锚具，打磨锚垫板成楔形，安装锚具并在固定端锚具底部安装楔形垫块，使其锚具与钢绞线截面垂直，减小锚具与钢绞线磨擦。
[0032]8、锚具质量检查
锚具安装完成后，及时进行质量检查。
[0033]张拉
1、张拉力的确定
在不考虑预应力损失的情况下，分别按外挑梁的最大承载力、外挑梁的抗裂考虑最大张拉力，两者取小值，在此基础上，考虑预应力损失，同时考虑到外挑结构底层挑梁根部是否有裂缝超标的风险，得出张拉力，张拉控制应力宜控制在0.45、.6 O _。
[0034]2、预应力损失的计算与分析
体外管内预应力，预应力只在锚固处和折线的转向块处有损失，考虑预应力损失组合
σ =ση+CF0 ο其中ση为由于锚具变形和预应力钢筋内缩引起的预应力损失值，CTn
为预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值。
[0035]当预应力损失大于σ _的10%，应修改节点构造。
[0036]3、张拉理论伸长值计算
1)无粘结预应力下料长度
L=管内无粘结筋长度+张拉端工作长度(800 mm)
2)理论伸长值
(5.2.9-1) ￡ = 4+4+4 +......4,4,4,……，为各段预应力直线段的长度。
[0037]减除各部分预应力损失以后，得出各直线段有效预应力，并与有限元分析的数值进行对比，近似相等，即可计算伸长值
按公式计算各段的伸长量将各段的伸长量，汇总得出理论伸长值，其中有效
预应力分别用计算值、有限元分析数值代入，取平均值。
[0038]4、千斤顶校验、检查张拉设备
索穿好后，张拉固定端锚具和垫块安装就位，张拉前对已标定的张拉设备和锚具需做仔细的检查，确保无误后开始张拉。
[0039]5、张拉程序与测控 采用一台千斤顶顺次张拉；张拉采用一端张拉，一次张拉到位；张拉实行四控(张拉力、伸长值、外挑结构底层挑梁根部裂缝、外挑结构底层挑梁端部变形)。
[0040]6、张拉设备选用 张拉设备选用150吨千斤顶。
[0041]7、张拉时机的选择
张拉的最佳时机为:.墙安装如，板底|吴拆除后。
[0042]8、张拉时的技术参数及控制原则
通常预应力张拉有2个主要技术参数:张拉力和张拉伸长值。
[0043]这种结构增加两个辅助指标:外挑结构底层挑梁根部裂缝、端部变形。
[0044]通过以下张拉控制措施保证张拉索力值:
I)张拉操作前，对千斤顶、油压表和油泵进行标定。油压表采用0.4级精密油压表，与油泵配套标定。
[0045]2)拉索张拉过程中，对张拉伸长值进行测试。
[0046]3)张拉开始后，统一指挥，确保操作无误，采用对称张拉。
[0047]9、预应力筋的张拉管理
采用应力控制，伸长校核。并注意观察外挑结构底层挑梁根部裂缝、端部变形。实际伸长值与计算伸长值的允许偏差为+6%~-6%。如超过该值，应找出原因或采取措施予以调整后，方可继续张拉。另要考虑千斤顶缸体内钢绞线有一定伸长。
[0048]实际施工可能发生很多无法预期的情况，采用张拉力、伸长值、裂缝、变形四个指标控制张拉过程，一旦发现异常情况，立即暂停施工，待找到问题的原因后再继续进行，保证施工的可靠性和安全性。
[0049]I)张拉力测控
按张拉控制力进行测控；张拉力从O开始逐步递增。
[0050]2)张拉伸长值测控
对现场实际伸长值进行实测，并将其与理论伸长值进行比较，实测伸长值在理论伸长值的94%~106%的范围内，正常。
[0051]3)多层悬挑梁板结构底层挑梁端部变形测控
现场实际张拉，可采用百分表固定于悬挑梁板结构最下层挑梁端部，对其变形进行控制，观察最下层悬挑梁端部变形是否小于理论计算值(大型有限元软件ANSYS的模拟计算结果)；实测值小于计算值，正常。
[0052]4)多层悬挑梁板结构底层挑梁根部裂缝测控
在张拉力最后递增阶段，注意观察悬挑梁板结构底层悬挑梁根部，不发现裂缝，为正常。
[0053]根据以上四个方面，可以得出:挑梁实际刚度大于理论计算刚度，计算偏于安全；预应力吊拉多层悬挑梁板结构的优化设计与施工是成功的，张拉过程顺利，结构安全，达到了设计意图。
[0054]拆外挑梁底模
悬挑梁板结构预应力张拉成功后拆除外挑梁下模板及其支架。
[0055]锚具的封固
待张拉端张拉调整完成后，切除多余钢绞线，外露长度不小于30mm。
[0056]安装防松夹板，端部锚具用密封罩，罩内注入建筑I #油脂防腐。

[0057]为了更进一步的说明本发明的特点和优点，下面结合举例说明:
材料
无粘结预应力钢绞线:无粘结筋采用钢绞线按照《无粘结钢绞线预应力筋》技术标准的规定要求制作。对无粘结筋塑料包裹层(高密度聚乙烯)的厚度，涂油的饱满和均匀程度等作外观检查。
[0058]预应力锚具:锚具采用夹片锚，锚具进场时应有生产厂家出厂合格证明。其性能应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T 14370的有关规定。硬度检查应满足要求，锚固效率系数:L > 0.95，极限拉力时的总应变:ε apu.^ 2.0%，合格后方可应用。
[0059]预应力施工主要材料(表6.1.3)
表6.1.3 预应力施工主要材料一览表