预应力混凝土雁形板屋盖在临洪东站的应用.pdf

第 4 7卷第 3期 2 0 1 1年 3月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 Ga n s u W a t e r Co n s e r v a nc y a nd Hy d r o po we r Te c hn o l o g y Vo 1 ． 47， No．3 Ma t ． ， 2 01 1 设计与研究 预应力混凝土雁形板屋盖在临洪东站的应用 李 维 ( 连云港市临洪水利工程管理处， 江苏 连云港2 2 2 0 0 2 ) 摘 要 ： 连云港 市临洪 东站 采用 了预 应力混凝 土雁形板 这种新技术 、 新 工艺 ， 经过 一个 汛期使 用 ， 取得 了良好 的效果。 简要介 绍预应 力混凝 土雁形板的方案选择及 构造特点、 制作等施工方 法。 关键词 ： 预应力混凝土雁形板 ； 方案选择 ； 构造特点 ； 雁形板预制 ； 临洪 东泵站 中图分类号： T v 5 4 6 文献标识码： B 文章编号： 2 0 9 5 — 0 1 4 4 ( 2 0 1 1 ) 0 3 — 0 0 3 9 — 0 3 1 工程概况 连云港市临洪东站位于连云港市新浦区， 为沂沭泗洪水 东调南下配套工程 ，主要承担蔷薇河流域 l 0 5 4 k m 抽排任 务。临洪东站作为蔷薇河流域排涝重要泵站， 工程安全直接 影响区域防洪安全， 该工程地处沿海， 又靠近化工区， 长期受 海风和腐蚀性气体的侵蚀， 经 3 O余年的运行， 工程出现钢筋 锈蚀、 混凝土碳化损坏、 机电设备老化和屋盏漏雨等现象， 现 状已难以保证机组安全运行。经安全鉴定， 评定临洪东泵站 建筑物为二类建筑物， 机电设备为三类设备， 综合评定临洪 东泵站为 三类泵站 。 临洪东泵站厂房跨度 1 1 ． 4 m， 长度为 1 1 8 ．5 5 m， 屋面高 为 1 5 ．9 m， 原厂房屋盖采用预应力钢筋混凝土槽型板， 渗漏 严重 ， 为彻底解决厂房屋盖渗漏 问题 ， 决定将原屋 盖更 换 ， 经 各方调查 和技术经济 比较 ， 决定采用预应力混凝土雁形板结 构 。 2 工程方案选择 2 ． 1 原槽型板钢筋混凝土屋盖情况 泵房原采用预应力槽型板钢筋混凝土屋盖， 屋面顶高程 为 2 3 ． 9 0 m，渗漏严重 ，泵站的泵房地基实测最大沉降量为 1 0 - 2 5 e m， 最大沉降差为 5 — 1 0 c m， 只有少数泵站的泵房地基 实测最大沉降量和最大沉降差超过或低于上述范围。 2 ． 2 新型雁形板屋盖设计布置 本厂房屋面设计单块板宽 3 ． 0 0 1 n ， 高 1 ． 0 5 m， 共使用跨 度 1 3 ． 6 5 i n ， 宽度 3 ． 0 0m雁形板共计 4 |D 块， 现场预制， 后张法 施工。雁形板属梁板合一的薄壁预应力构件， 其显著特点是 结构优越、 承载力强、 防水性能良好、 施工方便、 安装迅速、 造 型新颖， 尤以大跨度厂房的屋面工程更显其技术经济的优越 性。 ( 1 ) 结构合理及承载力强。预应力混凝土雁形板重量为 2 4 4 k g ／ m ， 原槽形板重量为 4 4 0 k g ／ m2 ， 雁形板重量是原槽形 板的 5 5 ． 5 ％。雁形板混凝土强度等级为 C 3 5 ， 结构呈“ v” 形 ， 宽度 3 m， 高度 1 ． 0 5 m， 由两薄壁翼板相对向下 3 0 ~ 倾斜相交、 与矩形梁构成板梁结构 ， 翼板厚度 5 c m， 根部 7 ． 4 ～ 1 0 ． 0 t i n ， 矩形梁两端部 1 m范围内为锚拉端， 梁断面为 3 5 3 min x 3 0 0 I n i n ， 中间部位断面为 2 7 0 m inx 3 0 0 i／ l n q ， 梁 内设置预应力高强钢 丝； 翼板作为雁形板的受压区， 与矩形梁共同工作、 承担结构 受力， 大大提高了板的承载能力和跨度。雁形板屋盖结构高 度小， 构件体量大 ， 连节点少， 屋面整体刚度好， 有利于抗震 和防台风。 ( 2 ) 防水性能良好。构件体量大 ， 板缝少， 板底整体浇筑 无缝， 防水处理简单可靠。雁形板独特的“ v” 形结构与 S B S 柔性防水材料 的结合大大增强 了防水效果 。 屋面依靠混凝土 本身的密实性和抗渗性来承担屋面防水， 雁形板能构成波形 屋盖， 立面效果新颖别致 ， 屋面排水畅通有序。 ( 3 ) 施工方便及安装迅速。专用钢模架、 通用建筑钢模 板及局部专用钢模板组成单块雁形板， 根据泵站厂房高度和 吊装场地的实际情况 ， 采用汽车 吊配合厂房 内行 车的吊装依 次从左 到右按顺 序安装 。 ( 4 ) 造型新颖及通 风采光 。雁形板 安装完成后 ， 独特 的 多“ V ” 形 结构呈现 出波浪形 ， 外形 视觉效果 美观 。雁形板 的 翼板上可以开孔形成天窗， 同时“ v” 形的下部空间可安装百 叶窗， 有效解决屋盖采光与通风等功能要求。雁形板模板支 架体系如图 1 所示。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 ～ 0 3 — 2 4 作者简介： 李 维( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ， 江苏连云港人 ， 工程师， 主要从事水利工程管理。 图 1 雁形板模板支架体系 39 2 0 1 1 年第 3期 甘肃水利水电技术 第4 7卷 2 ． 3 新型预应力混凝土雁形板应用 预应力混凝土雁形板是一种新型梁板合一的屋盖结构 构件， 截面下部是矩形梁， 粱顶倾斜向上， 向两边伸出两块翼 缘板， 翼缘上端设小肋， 肋边沿跨度方向每隔一定间距有预 埋铁件， 供相邻板之间连接用。因单块构件截面酷似飞翔中 的大雁而命名为雁形板( 又称大雁板) 。 它是在我国T型板和 V型折板基础上发展起来的新型屋盖结构形式。 由于其显著 的技术经济优势 ， 在近 2 0 a的应用发展过程中得到不断地 完善和提高，已经为我国梁板合一屋盖结构中一个新的类 型， 受到众多设计和应用单位的欢迎。 预应力混凝 土雁 形板普遍用 于非 地震 区和抗震 设防烈 度≤9 度地区的工业和民用建筑的屋盖工程， 如各类工业厂 房、 水电站、 库房等建筑的屋盖， 最大跨度可达 3 6也， 国内已 普遍采用。 3雁形板预制 3 ． 1 支模 雁形板预制模板为专用定型钢模 ，模板支撑采用L 5 0 角钢焊接定型支架。为确保雁形板的施工质量 ， 模板应保证 构件各部分形状尺寸和相互位置的正确 ， 具有足够的承载能 力、 刚度和稳定性 ， 能可靠地承受新浇筑混凝土的自重和侧 压力， 以及在施工过程中所产生的荷载， 同时满足构造简单、 装拆方便， 便于钢筋绑扎、 安装和混凝土的浇筑、 养护等要 求。用水准仪校测控制支架的水平标高和模板的起拱值 ， 雁 形板纵向制作的起拱值应符合设计要求。模板接头要平整、 各节模板应在同一平面上， 以保证雁形板底面的平整。模板 在浇筑混凝土前刷脱模剂， 并保持其洁净。预应力钢筋孔洞 埋人 D N 6 5 镀锌钢管， 施工中使用人工绞磨抽出。 3 ． 2 钢筋绑扎 ( t ) 矩形梁钢筋：在模外绑扎安装成形后放入模板内， 绑扎板面筋要求纵紧竖匀， 合理设置混凝土垫块。 - ( 2 ) 雁形板钢筋配置：矩形梁预应力筋采用 lP 5碳索钢 丝束 1 8 根，翼板及矩形梁箍筋为 C R B 5 5 0级冷轧带肋钢筋 ，具体配筋如图2所示。 ( 3 ) 安装翼板板面纵横向钢筋： 翼板板面纵横向钢筋为 2 0 9 ， 4 L 2 0 0 1 0 图 2 雁形板结构尺寸与配筋 双层 ， 先人工安装纵向钢筋， 并用锥销锚固定在翼板端面模 板上， 再安装翼板横向钢筋， 上下层钢筋保护层均为 1 5 m m。 3 ． 3混凝土浇筑 ( I ) 雁形板混凝土设计强度等级为 C 3 5 ， 采用 4 2 ． 5普通 硅酸盐水泥、 中砂、 5 — 1 5 i n m瓜子片及 J M一 Ⅷ高效减水剂， 混 凝土配合比为水泥： 砂： 石： 粉煤灰： 水= l ： 1 ．6 6 ： 2 ．5 9 ： 0 ． 1 4 ： o ．4 5 ， J M一 Ⅷ高效减水剂用量为胶凝材料用量的 1 ． 4 8 ％，坍落度控 制在 3 ～ 5 c E r l 。 ( 2 ) 在浇筑混凝土前， 首先检查模板、 钢筋、 埋件等制作 安装质量 ， 混凝土浇筑过程中， 注意观察模板、 支架、 钢筋、 预 埋件是否会发生变形、 位移 ， 并及时处理。 ( 3 ) 混凝 土用 平板 振动器和插人振动 器振捣 ， 用 木枋 初 步刮平， 用滚筒反复碾压， 再两次搓实。 浇筑混凝土时严格控 制翼板厚度 ， 用插钎检查翼板厚度， 板厚允许偏差+ 3 ～2 l n m。 - 4 0 用 2 m靠尺检查表 面平整度 ， 偏差不得超过 5 m i l l 。 ( 4 ) 混凝土养护 ： 因雁形板为薄壁构件， 表面积大， 且预 制期间为冬季 ， 混凝土保温养护是关键工序。采用搭暖棚升 温， 保持暖棚内温度在 1 5 ℃以上， 养护 1 0d后， 再用塑料布 与草帘覆盖养护。经检测混凝土 2 8 d回弹强度推定值为 3 9 ． 5 ／ V l P a ， 试块强度 4 3 ． 8 MP a 。 3 ： 4 拆模 拆模前在 v形翼板上边缘安装拉杆， 间距为 3 m， 每根 拉杆张紧力为 6 k N，防止运输吊装过程中翼板根部产生断 裂， 待雁形板安装就位板缝灌注混凝土达到设计强度后 ， 方 可卸去拉杆。雁形板混凝土强度达到 1 0 N ／ r a m z 以上方可拆 模 ， 拆模前要拉好拉杆( , p 1 0 ~ 3 0 0 0 m m) ， 在翼缘下加木支撑 ， 间距≤3 m。采取分段分块拆模，拆模同时在翼板下加木支 撑 。 第 3期 李维 ： 预应力混凝土雁形板屋盖在临洪东站的应用 第 4 7卷 4 预应力张拉工艺及孔道 灌浆 4 ． 1雁形板预应 力张拉 屋面雁形板共 计 4 O块 ， 跨 度 1 3 ． 6 5 m， 每块 为单孔 道张 拉， 雁形板预应力筋采用 5 ． 0 0 — 1 5 7 0 一 WC D型钢丝 ， 张拉端采 用圆柱体 “ O V M” 型群锚锚具 ， 锚 固端采用 “ D T M5 — 2 1 ” 型镦头 锚锚具，待雁形板混凝土强度达到设计强度后张拉预应力 筋 ， 采用一端 张拉 ， 张拉力 1 0 9 9 MP a ， 超 张拉 3 ％。 4 ． 2 孔道灌浆 预应力筋张拉后利 用灌 浆泵将 水泥压灌 到预应力 筋孔 道中去， 其作用有二个： 一是保护预应力筋， 以免锈蚀； 二是 使预应力筋与构件混凝土有效粘结 。 预应力筋张拉后应及时 灌浆， 到预应力筋孔道中， 要求灌浆后的水泥结石包裹全部 预应力筋 。灌浆材料采用强 度等级 4 2 ． 5的普通硅 酸盐水泥 制成的水 泥浆 ， 水灰 比为 0 ．4 0 — 0 ． 4 5 ， 灌浆 压力为 O ． 4M P a ， 灌 浆结束即可封锚。 5 灌缝及防水处理 采用 C 3 5细石混凝 土灌缝 ， 混凝土 配合 比为水泥 ： 黄砂： 瓜子片： 水= 1 ： 1 ． 5 1 ： 2 ． 7 5 ： 0 ． 4 5 ， 待灌缝混凝土强度达到 5 M P a 时 ， 方可 卸去拉杆 。雁形板 屋面采用一 1 5℃低温 S B S柔性防 水卷材处理。 6结语 临洪东 泵站厂房采 用预应力 混凝土雁 形板屋 面这种新 工艺、 新技术 ， 经过一个汛期使用 ， 屋面无渗漏现象， 达到了 预期效果。 实际施工中， 雁形板的制作与主体工程同时进行 ， 不占用主体工期 ， 吊装简便 ， 速度快 ， 在工期上具有较大优 势 。同时 ， 雁 形板结构 合理 ， 屋面高度小 ， 排水 、 防水效果 良 好， 施工方便、 质量可靠、 维修费用低、 造价相对低廉 ， 在省外 众多工程中得到了实践检验， 值得在省内推广。 ( 上接第2 4页) 时 ， 数值结果与试验结果 之间的相对误差 分另 0 为 0 ． O 0 ％、 3 ． 7 2 ％、 4 ． 4 6 ％、 6 ． 4 2 ％、 6 ． 4 4 ％、 8 ． 7 1 ％、 1 3 ． 3 8 ％ 和 1 8 ． 8 0 ％， 其平 均值 为 7 ． 7 4 ％。 因此 ， 本文方法 的有效性得到 试验结果的初 步证实 。 4结论 ( 1 ) 本文描述了水泥水化二维 模拟 方法 ， 并通过 图像 给 出了未水化水泥、 水化产物和毛细孔随时间的演变过程。 ( 2 ) 基于水 泥水 化模拟所得 的水 泥石微观结 构 ， 应用格 构模型提 出了水泥石弹性模量预测的数值方法 ， 通过与文献 中的试验结果 比较 ， 初 步验证 了该数值方法 的有效性。 参考文献 ： [ 1 ]P o w e r s T c ， B mw n y a r d T L ． S t u d i e s o f t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f h a r d e n e d P o r t ／ a n d c e m e n t p a s te [ J ] ． A C I J o u r n al P r o c e e d — i n g s ， 1 9 4 6 ， 4 3 ( 9 ) ： 1 0 1 — 1 3 2 ． [ 2 ]L o k h o mt S J ． D e for ma t i o n al b e h a v i o r o f c o n c r e t e i n f l u e n c e d b y h y d r a t i o n — r e l a t e d c h a n g e s o f m i e ms t r u e t u r e [ R] ． R e s e a r c h R e — p o rt 2 5．5 - 99 - 5 ， De l f t Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ， 1 9 9 9． [ 3 ]V a ／ l B r e u g e l K ．N u me r i c al s i m u l a t i o n o f h y d r a ti o n a n d m i c r o s t r u c — t u r al d e v e l o p me n t i n h a r d e n i n g c e me n t -b a s e d ma t e r i a l s ： I I ． a p - p l i c a t i o n s[ J ] ． C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 5 ， 2 5 ( 3 ) ： 5 2 2 — 5 3 0 ． [ 4 ]S t r o e v e n M． D i s c r e t e n u me r i c al mo d e l l i n g o f c o m p o s i t e m a t e r i al s [ M] ． D e m： Me l n e m a ， 1 9 9 9 ． [ 5]Z h e n g J J ， “ C Q ， Z h o u X Z ．T h i c k n e s s o f i n t e r f a c i al t r a n s i t i o n z o n e a n d c e me n t c o n t e n t p m~e s a r o u n d a g g r e g a t e s [ J ] ．Ma g a — z i n e o f C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 5 ， 5 7 ( 7 ) ： 3 9 7 — 4 o 6 ． 【 6 ]Z h e n g J J P a n g X W， Y d o n g F F ． A c o mp u t e r s i mu l a t i o n — b a s e d m e t h od f o r t h e v o l u m e f r a c t i o n o f c a p i l l a r y p o r e s [ J ] ． K e y E n g i n e e r i n g Ma t e ri a l s ，20 0 9，4 0 0 - -4 02： 9 5 7- 9 6 2 ． 1 7 J V e l e z K ， Ma x i mi l i e n S ， D a mi d o t D ， F a n t o z z i G ， S o r r e n t i n o F ． D e t e r — rui n a t i o n b y n a n o i n d e n t a t i o n o f e l a s t i c mo d ulu s and h a r d n e s s o f p u r e c o n s t i tu e n t s of P o r t l a n d c e m e n t c l i n k e r [ J ] ． C e me n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 1 ， 3 1 ( 4 ) ： 5 5 5 — 5 6 1 ． [ 8 ]Z h e n g J J , Z h o u X z ， S h a o L d i n X Y ． S i m p l e t h r e e - s t e p a n aly t — i c a l s c h e me f o r p red i c t i o n o f e l a s t i c mod u l i o f h a r d e n e d c e — m e n t P ast e [ J ] ． J o u r n a l of Ma t e ri als i n C i v i l E n g i n e e ri n g ． 2 0 1 0 ， 2 2 ( 1 】 ) ： 1 1 9 1 一 l 1 9 4 ． 【 9 j Ha e c k e r C J ， G arb o c z i E J ， B u l l a r d J W， B o h n R B ， S u n Z ， S h a h S P ， Vo i g t T． b l od e l i n g t h e l i n e ar e l as t i c p r o p e rti e s o f P o r t l an d c e m e n t p a s t e[ J ] ． C e me n t a n d C o n c ret e Re s e a r c h ， 2 0 o 5 ， 3 5 ( 1 0 ) ： 1 9 48 -】 9 6 0 ． 甘肃省政府批准实施全省水利发展“ 十二五" 规划 2 0 1 1 年 2 月 2 8日， 经省政府同意， 省政府办公厅向各市州人民政府和各有关单位印发了《 甘肃省水利发展” 十二五” 规 划 》 ， 要求各地 、 各部 门认真组织实施。 《 甘肃省水利发展“ 十二五” 规划》 ( 简称《 规划》 ) 是全省国民经济和社会发展第十二个五年规划的重要组成部分， 是指导我 省今后五年水利改革发展的基本依据。 2 0 0 9 年下半年以来 ， 省水利厅成立了水利发展“ 十二五” 规划编制工作领导小组和办公 室， 制订了《 甘肃省水利发展“ 十二五” 规划编制工作安排意见》 ， 全面启动了水利发展“ 十二五” 规划编制工作。先后组织开展 并完成了“ 十二五” 规划思路报告、 2 0 个专项规划报告、 8个专题研究成果， 开展了重点项 目筛选并及时与水利部 、 流域机构进 行了衔接汇总， 研究确定了“ 十二五” 规划 目标任务和指标体系， 在此基础上形成了《 规划》 报告。 《 规划》 紧扣全省“ 十二五” 经济社会跨越式发展战略， 提出了“ 十二五” 期间水利发展的总体思路 、 目标任务和建设重点， 描 绘了未来五年全省水利发展的宏伟蓝图。《 规划》 的实施， 必将进一步加快水利基础设施建设， 发展民生水利和生态水利， 提升 水利公共服务和社会管理能力， 支撑和保障全省经济社会跨越式发展。 ( 来源： 甘肃水利网站2 0 1 1 - 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