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大跨預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究
摘要:預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)設(shè)計施工有別于常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)中,其施工質(zhì)量對整個結(jié)構(gòu)的安全性具有重要意義。本文對大跨預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁的施工技術(shù)要點進(jìn)行了詳細(xì)分析,包括臨時支撐的施工、混凝土工程的施工以及預(yù)應(yīng)力工程的施工,可為相關(guān)工程提供參考。
關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力;轉(zhuǎn)換梁;施工技術(shù)
中圖分類號:TU323.3
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1008-0422(2010)08-0191-01
1 前言
在建筑設(shè)計中,由于建筑平面布置、立面處理及功能轉(zhuǎn)換的要求,經(jīng)常會遇到大跨度的鋼筋混凝土梁上承托多層框架的情況,這種大跨度的框架托梁往往會承受較大的上部傳來的結(jié)構(gòu)荷載,若仍依照通常的方式進(jìn)行普通鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換梁設(shè)計,不僅配筋過多,不便施工,而且在支座和跨中可能會產(chǎn)生裂縫。為了改善該類梁的受力性能和提高其抗裂性,工程中有必要將該類梁設(shè)計成預(yù)應(yīng)力混凝土梁,即預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁。然而,大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁的施工建造過程涉及力學(xué)、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程管理學(xué)等多門學(xué)科,是一項極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系整個結(jié)構(gòu)的安全性。據(jù)此,本文從宏觀的角度對大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工中的技術(shù)要點進(jìn)行分析探討。
2大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工力學(xué)問題
2.1 模板支撐系統(tǒng)的受力
一般情況下,在未施加預(yù)應(yīng)力之前,轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的絕大部分混凝土自重、所承擔(dān)的部分上部結(jié)構(gòu)荷載以及施工荷載是非常大的,而這又是結(jié)構(gòu)設(shè)計中未能考慮的附加荷載。為確保混凝土轉(zhuǎn)換梁的變形不超過允許值,在施工當(dāng)中,應(yīng)根據(jù)工程的實際情況和轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的特點,明確轉(zhuǎn)換梁模板支撐的荷載傳遞途徑,并考慮其對結(jié)構(gòu)樓板或梁的承載力的影響,從而合理選擇轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的模板支撐方案,確定模板支撐的布置形式。
2.2 混凝土的溫度及收縮應(yīng)力
混凝土轉(zhuǎn)換梁由于其幾何尺寸較大,屬大體積混凝土構(gòu)件,混凝土在澆筑后硬化期間水泥水化過程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化與混凝土的收縮共同作用,由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力便成為導(dǎo)致轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。這些裂縫的出現(xiàn)對轉(zhuǎn)換梁的耐久性及結(jié)構(gòu)的安全性均造成不同程度的損害。因此在混凝土工程施工當(dāng)中,應(yīng)考慮溫度應(yīng)力的影響并設(shè)法降低混凝土內(nèi)部的最高溫升值,減小其內(nèi)外溫差和溫度變化速率,采用最高溫度和溫度差雙控制的方法確保溫度應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強度;同時還要改善混凝土的性能,采用合理可行的澆筑方案、養(yǎng)護(hù)措施以及構(gòu)造措施控制混凝土的收縮變形,降低收縮應(yīng)力對構(gòu)件的影響作用,從而減小裂縫產(chǎn)生的可能性。
2.3預(yù)應(yīng)力對轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的受力影響
由于框架結(jié)構(gòu)本身是一個超靜定結(jié)構(gòu),在張拉轉(zhuǎn)換梁預(yù)應(yīng)力的同時會在結(jié)構(gòu)中引起次內(nèi)力。在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工時,若在轉(zhuǎn)換梁梁體施工完混凝土強度達(dá)到指定要求后,與普通預(yù)應(yīng)力混凝土梁相同將預(yù)應(yīng)力進(jìn)行一次完全施加,而此時上部結(jié)構(gòu)的荷載由于施工進(jìn)度的原因未施加完畢,在多余預(yù)應(yīng)力的作用下將產(chǎn)生較大的反拱變形,造成上部結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生相應(yīng)的變形和次內(nèi)力;反之,若在上部結(jié)構(gòu)較大荷載的作用下,未及時對轉(zhuǎn)換梁施加預(yù)應(yīng)力或施加的程度不夠,結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生較大的變形,對施工和使用期間的結(jié)構(gòu)安全性造成較大的影響。
3大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)
3.1 臨時支撐施工方法
�、俪Ｒ�(guī)支撐法
轉(zhuǎn)換梁施工時,考慮采用常規(guī)的混凝土澆筑方法和模板支撐形式進(jìn)行施工,即一次支模一次澆筑混凝土成形,使用目前應(yīng)用較為普遍的鋼管腳手架支撐體系來對梁體模板進(jìn)行支撐。由于轉(zhuǎn)換梁底模在一次澆筑混凝土成形的情況下施工荷載很大,其支撐往往需要從轉(zhuǎn)換梁底一直撐到結(jié)構(gòu)底層地面或地下室的底板。該方案需準(zhǔn)備大量的模板支撐材料,材料的租賃費或一次購置費用較大。因此這種施工技術(shù)適用于施工現(xiàn)場可用的支撐材料較多,且轉(zhuǎn)換梁在主體結(jié)構(gòu)中位置較低的情況。
�、诏B合澆筑支撐法
疊合澆筑法即應(yīng)用疊合梁原理將轉(zhuǎn)換梁分兩次或三次澆筑疊合成型的施工方法。該方法利用第一次澆筑混凝土形成的梁支承第二次澆筑混凝土的自重及施工荷載,首次澆筑混凝土的高度多為梁高的。再利用第二次澆筑混凝土與第一次澆筑混凝土形成的疊合梁支承第三次澆筑混凝土的自重及施工荷載(如圖1所示)[1]。采用這種施工技術(shù)時,轉(zhuǎn)換梁的鋼管支撐系統(tǒng)腳手架只需考慮承受第一次澆筑層的混凝土自重和施工荷載,因而可大為減小其下部鋼管支撐的負(fù)荷,減少支撐材料的使用數(shù)量,同時混凝土分層澆筑可緩解由于大體積混凝土水化熱較高從而引起溫度應(yīng)力過大等對裂縫控制的不利影響。
③設(shè)立鋼結(jié)構(gòu)支撐法
建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換梁具有跨度和截面高大化的趨勢,若仍采用普通的鋼管腳手架作為施工期間的臨時支撐形式,則無法滿足大跨度、大截面轉(zhuǎn)換梁對支撐體系強度、剛度及穩(wěn)定性的要求。因此在實際工程中,可采用設(shè)立鋼結(jié)構(gòu)支撐作為主要的臨時支撐,鋼管腳手架可作為輔助支撐形式與鋼結(jié)構(gòu)支撐共同工作。鋼結(jié)構(gòu)支撐可有鋼格構(gòu)柱、鋼管柱和鋼桁架等形式,均具有較強的強度、剛度和穩(wěn)定性。圖2為武漢天恒大廈大截面轉(zhuǎn)換梁鋼管柱支撐施工方法示意[2]。
�、苈裨O(shè)型鋼及鋼桁架法
在轉(zhuǎn)換梁中埋設(shè)型鋼或鋼桁架,梁體模板可固定于型鋼或鋼桁架上,即將兩者進(jìn)行一體化設(shè)計,以承受轉(zhuǎn)換梁絕大部分自重、部分結(jié)構(gòu)荷載及施工荷載,梁體混凝土可一次澆搗成形。由于型鋼或鋼桁架作為轉(zhuǎn)換梁的
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