预应力混凝土局部承压破坏的原因及防治.pdf

第 4 2卷第 1 0期 2 0 1 5年 1 0月 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n i q u e De v e l o p me n t V o 1 ． 4 2 ． No ． 1 0 Oc t ． 2 0 1 5 预应 力混凝土局部承压破 坏的原 因及 防治 徐伟英 ( 昆明市盘龙 区建设工程质量监督站 ，昆明 6 5 0 0 3 4) [ 摘 要 ] 后张有粘结预应力框架梁端张拉时， 承压板下的混凝土会发生局部下陷， 沿承压板周边混凝土受剪 切作用， 呈局部破坏状态。 通过工程实践分析， 预应力混凝土局部承压破坏的原因， 并提出解决和避 免这一破坏状态的防治技术。 [ 关键词] 预应力混凝土；局部承压破坏；节点优化；质量控制 [ 中图分类号] T u 3 7 8 [ 文献标志码 ]B [ 文章编号] 1 0 0 1 — 5 2 3 x ( 2 0 1 5 ) 1 0 _ o 0 2 3 _ 0 4 REAS oNS AND P R EVE NT I oN T E CHNI QUE S F oR LoCAL BE Al UNG FAI LURE oF PRES TRESED CoNCRETE Xu W e i — yi n g [ A b s t r a c t ]D u r i n g b e a m e n d t e n s i o n i n g o f p o s t - t e n s i o n i n g b o n d e d p r e s t r e s s a me ， t h e c o n c r e t e a r o u n d t h e b e a ti n g p l a t e i s a n d l o c a l c o n c r e t e u n d e r t h e be a r i n g p l a t e ma y c o l l a p s e ．T h i s p a p e r a n a l y z e d t h e r e a s o n s f o r l o c a l b e a r i ng f a i l u r e o f p r e s tre s s e d c o n c r e t e a n d p r o p o s e d r e l e va n t me t h o d s for s o l v i n g a n d p r e v e n t i n g t h e f a i l u r e d e f e c t ． F Ke y wo r d s ]p r e s tr e s s e d c o n c r e t e ； l o c a l b e a r i n g f a i l u r e ； n o d e o p t i mi z a t i o n ； q u a l i t y c o n tr o l 昆明新机场办公楼 ， 总建筑面积 1 5 1 1 3 m 2 ， 建筑基地面积 2 0 9 1 ．9 r n ： ；地上 1 0 层 ， 架空 1 层 ， 高 3 8 ． 1 m，采用现浇混凝土框架结构 ，架空层有 后张有粘结预应力混凝土框架梁 ，跨度为 2 7 ．6 m 和 3 0 ．9 0 m，梁 截 面 有 7 0 0 m m1 2 0 0 m m和 8 5 0 i i ii n1 6 0 0 m m 两种 ；预应 力 筋 采用 公 称直 径 1 5 ．2 m m的 。 1 7( 1 5 ) 高强度低松弛钢绞线， 锚具采用 O V M ( Q M)l 5 ． 1 3 张拉端锚具。张拉 控制应力 = 0 ．7 墩 ，采用两端对称张拉 ， 曲线 预应力筋为二次抛物线。 1 预应力框架梁施工工艺 本工程预应力筋张拉端处普通钢筋直径大、 密度高，喇叭管 、波纹管 、锚垫板等相隔空间非 常小。预应力混凝土强度等级为 C 4 0 。 收稿 日期 ：2 0 1 5 - 0 6 - 1 2 作者简介：徐伟英 ( 1 9 6 9 一 )，女，江苏高邮人，副高级工程 师 ，站长 ，e — m a i l ：1 0 9 1 3 7 1 4 6 2 @ q q ． c o m。 后张有粘结预应力混凝土框架梁施工工艺 流程 ：支设框架梁底模 绑扎梁普通钢筋 焊接 波纹管固定点 支设波纹管 留排气孔 安装垫 板 、波纹管 、钢筋网片及设置泌水孔一支设框架 梁侧模板 浇筑框架梁混凝土 混凝土养护． 钢 绞线穿束 预应力筋张拉与锚固 孔道灌浆 切 割 锚具封闭。 本工程 以后浇带为界将每层分成 2 个施工 段 ，逐段逐层浇筑 、逐段逐层张拉。 2 框架梁张拉预应力筋时遇到的问题 第 2 根框架梁预应力筋张拉应力达 8 0 ％设 计值时，左端承压板下陷，沿承压板周边混凝土 即开裂破坏；同时右端预应力筋张拉应力也无法 增加 ，只有放弃张拉。拆开张拉应力筋设备 ，并 抽出预应力筋后 ，发现锚板表面有裂缝，打开承 压板周边开裂混凝土发现下面有细微的孑 L 隙，再 往里凿混凝土发现梁柱钢筋太密，混凝土无法包 2 3 第 1 O期 徐伟英：预应力混凝土局部承压破坏的原因及防治 第 4 2卷 裹钢筋、填充密实。 3 原 因分析 ( 1 )框架梁柱节点钢筋太密，混凝土无法 包裹钢筋并填充密实，局压板底面下的混凝土下 沉变形过大 。 ( 2)张拉端距框架柱转角太窄 ，造成柱角 混凝土局部承压能力不足，无法承受预应力筋的 张拉应力。 ( 3 ) 锚板外形尺寸不满足设计要求，厚度 过小、影响锚具的承载力，无法承受预应力筋的 张拉应力导致破坏。 ( 4 )由于混凝土浇筑原因，锚槽模板绕梁 端孔道附近某点旋转上浮 ，导致水泥浆和细骨料 外流 ，混凝土不密实，无法承受预压应力。 ( 5 )框架梁柱节点木模变形较大 ，梁底与 柱侧交接处混凝土漏浆严重 ，致使核心区混凝土 不密实，不能满足张拉要求。 ( 6) 张拉过早使预应力损失增大，导致框 架梁承载力不足，出现众多裂缝病害，甚至造成 混凝土压坏。 ( 7) 混凝土养护不及时，早期强度不足。 ( 8 )张拉端预埋件不平整，使锚具受力不 均匀，受力大的部位先被压碎导致破坏。 4 治理措施 ( 1 )凿 去端部损坏 的混凝土。本 工程预 应力 梁与非 预应力梁 相连接处 ，安装端 头垫 板 时，端头 垫板 尽量 往上 ， 非 预应力 梁下 降 3 0 0～ 4 0 0 ra m， 以保证张拉 时正常操作，具体做 法见 图 1 。 从柱两侧面凿出松散且级配不均匀混凝土， 暴露粗骨料 ，用钢丝刷除去松动材料 ，用小锉刀 剔出粘在钢筋及波纹管上的混凝土；再用高压水 将露出的混凝土 、钢筋 、波纹管冲洗干净 ，使接 头混凝土充分湿润 ，然后重新安装垫板 、固定端 头波纹管 、安装钢筋网片。 ( 2 )混凝土的设计强度等级为 C 4 0 ，混凝 土配合比( k g ／ m ) 为： 水泥： 粉煤灰 ： 水 ： 细骨料 ： 粗骨料 = 3 5 0： 1 5 1： 1 7 4： 8 4 8： 8 6 8 ，外加剂掺 量 1 ．0 ％。所用材料种类均同原结构混凝土，仅 粒径缩小。 其中水泥为 4 2 ． 5 级普通硅酸盐水泥， 2 4 图 1 端头垫板安装示意 锚 粉煤灰为超细粉煤灰 ，细骨料为粒径小于 5 mm 的中粗砂 ，粗骨料为粒径小于 1 5 mm的连续级 配碎石，外加剂为高效减水剂。这组配合 比在满 足混凝土强度的条件下有适宜的粘性 ， 在不泌水、 不离析 、不抓底的条件下具有较大流动性，坍落 扩展度 ( S F) 达 7 0 0 mm以上。 ( 3 )柱两侧面模板及被打开的板面底模接 口处须挤紧 ，拼缝处贴海绵条；牢靠固定垫板 、 端头波纹管 、锚槽模板 ；在混凝土浇筑过程中， 及时对模板进行加固和保护 ，防止漏浆跑模或垫 板移位。 ( 4 )混凝土浇筑前 1 h ，再次清洗构件 ，使 构件原混凝土吸水饱和，同时用水湿润模板 ，将 自密实混凝土从柱侧面倒人模板 ，用橡皮锤敲打 柱两侧模板 ，以保证新旧混凝土紧密粘结形成整 体。 ( 5 ) 混凝土浇筑成型 4 8 h后，带模在湿麻 袋覆盖下养护 7 d ，拆模后浇水养护 1 4 d 。拆模后 混凝土表面密实、光滑，无空鼓，说 明新旧混凝 土已粘连成整体。2 8 d 后顺利张拉，证明治理结 果满足设计要求。 5 预防措 施 5 ． 1 框 架梁柱 节点 梁钢筋施 工设计优化 ( 1 ) 对钢筋密集的梁柱节点 ，应核对进入 节点的梁钢筋 ， 按规范要求计算钢筋需要弯折量。 ( 2 )经计算机绘图放样后 ，在现场制作模 拟样板 ，确定每根梁筋的平直段长度，充分考虑 柱筋保护层 、柱筋竖向净距及排距、柱筋与第一 第 4 2卷 徐伟英：预应力混凝 土局部承压破坏的原 因及防治 第 l 0期 排弯锚竖立梁筋、各排弯锚竖立梁筋、弯锚竖立 梁筋与抗压钢筋网片等相关构件净距不小于节点 最大钢筋直径的 1 ． 5 倍 ( 平直段减少长度相应加 在竖直段上 ，但须保证锚 固段水平投影长度不小 于 0 ．4 l , 且伸过节点中心线大于 5 ，弯折后垂直 投影长度不得小于 1 5 d)。 ( 3 )按弯钩逐渐后退 的方法 ， 画出梁筋在 节点的排列图 ， 对不同长度的钢筋编号 ，明确每 根钢筋的具体位置 、交叉形式等 ，按排列图中对 不同长度的同层钢筋下料 ，按编号安装钢筋，以 保证混凝土能完全包裹钢筋。 5 ． 2 框 架柱纵 向受力钢 筋施 工设计优化 为解决框架柱纵 向受力钢筋间净距不满足 垫板安装空间要求 ，张拉端距框架柱转角太窄的 问题 ，采取以下措施。 ( 1 ) 将框架柱安装锚具一侧的一排纵向受 力钢筋改为两排，以增大竖向钢筋净距。 ( 2 )调整框架梁梁端上部两排钢筋的锚固 位置 ，由柱边锚固调整至框架柱两排纵向受力钢 筋内侧至柱中锚固，并将两排钢筋由原向下调整 为向上锚入框架柱内。 ( 3 )在预应力框架梁梁端加设钢筋网片。 ( 4 )调整后张拉端外侧有 2 根柱筋 ，张拉 端距框架柱角部有一定的距离，可保证框架柱角 部有足够的承压能力。调整钢筋分布后，安装波 纹管 ，柱钢筋实际分布见图 2 ，可基本避免钢筋 位移 。 2号 2 ＼ D 9 0 波纹管 、 ’— ， ^ 图 2 框架柱纵向受力钢筋优化施工设计 5 _ 3 钢筋安装及锚具预埋质量控制 ( 1 )预应力主梁端头框架梁柱节点 ，柱竖 向钢筋 、箍筋、梁筋及垫板 网片或螺旋筋横竖 交错钢筋过密，柱模板先支到框架梁底面 5 0 m m 后浇筑混凝土 ；按节点钢筋安装顺序图将纵横梁 的底筋、节点箍筋、梁腰筋和梁上部各层筋在节 点处就位。 ( 2) 框架梁柱节点上喇叭管与波纹管用钢 筋井字架支垫，井字架绑扎在钢筋骨架上，必要 时可与主筋焊接，且须保证波纹管进人喇叭口与 锚垫板的接口前有 l m的直线段。 ( 3) 用棉纱填塞喇叭管与波纹管之间的较 大间隙，再用胶带缠绕密封。 5 ． 4 锚 具质 量控 制 ( 1 )锚具进场时应认真查验，三证齐全才 能验证入库。 ( 2 )锚具须保证预应力对垫板和混凝土的 局部承压符合结构设计规范，无检测报告不准施 工 。 ( 3 )现场检查锚具表面是否平整 、外形尺 寸是否正确 ，板上的孔有无偏位 ；锚具锚孔的锥 度尺寸和夹片角度尺寸配合是否达到最佳状态。 5 ． 5 模板质量控制 ( 1 )垫板与模板 ：可用在侧模上留槽加卡 子的办法固定。即按垫板大小在模板设计位置上 预留 3 — 5 llq lT l 深的凹槽。槽 的长度和宽度应 比 垫板大 3 m i l l 左右。在垫板四周粘贴双面胶嵌套 在凹槽内用卡子卡牢，待混凝土振捣密实后再将 卡子拔出。 ( 2 ) 锚槽模板根据预留的构造钢筋、垫板 尺寸配制，以保证构造钢筋、垫板周边不漏浆 ； 模板侧模立面必须有夹条木，钉紧在梁侧模上 ， 以防浇筑混凝土时锚槽模板旋转上浮，导致水泥 浆和细骨料外流。 ( 3 ) 框架梁柱节点模板。节点模板运到现 场后 ，按编号先用铁钉在柱身初步固定；检查模 板安装的标高和垂直度，调至符合要求后安装钢 管夹具 ，将夹具螺栓初步收紧；复查模板安装的 标高和垂直度 ，确认准确无误后再将螺栓用力收 紧。木模拼缝须刨光拼严 ；木模板梁侧模下 口须 用夹条木钉在支柱上。 ( 4 ) 浇筑混凝土过程中要有专人看管模板， 25 第 l O 期 徐伟英：预应力混凝土局部承压破坏的原 因及防治 第 4 2 卷 及时对模板进行加固和保护 ，以防止模板移动或 变形。 ( 5 )框架梁柱节点上 ，由于柱竖向钢筋 、 梁筋及垫板网片或螺旋筋横竖交错 ， 钢筋间隙小， 须采用小振动棒精心振捣 ，振捣时间以混凝土表 面出现浮浆不再下沉为止。为保证混凝土密实， 浇筑时用橡皮锤敲击模板外侧 ，尤其是柱与框架 梁交接部位应多敲击，以利于排除混凝土内部气 泡，增加混凝土的流动性及密实度。 ( 6 )二次抹压后 ，在混凝土表面覆盖塑料 布或湿麻包袋 ( 应叠缝设置 ) 等饱水养护 7 d( 预 应力筋张拉区域饱水养护 1 4 d )，防止表面水分 蒸发，保持混凝土处于潮湿状态下养护。 5 ． 7 预 应力筋张拉 时间控制 混凝土达到 7 5 ％强度设计值后方可进行人 工穿束 ，穿束结束后混凝土强度 1 0 0 ％达到强度 设计值后进行预应力筋张拉。 6 结束语 本工程通过分析预应力混凝土局部承压破 坏原因，提出治理措施和预防方法 ，对框架梁柱 节点的钢筋进行优化施工设计，画出切实可行的 节点安装顺序图并严格按图布置绑扎，满足了各 种预埋件和各种受力构件的净距要求，确保了承 压板下混凝土的密实度和强度 ；通过钢筋安装、 模板支设、混凝土浇筑等质量预防技术 ，保证各 道工序施工质量 ，施工进展顺利 ，最终保证预应 力筋顺利张拉 ，确保了工期和工程质量 ，达到预 期效果。 参考文献 [ 1 ]G B 5 0 0 1 0 --2 0 0 2 ， 混凝 土结构设计规范 [ S ] ． [ 2 1 G B 5 0 2 0 4 - 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