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摘要：预应力技术具有明显的节约钢材、增大结构跨度、减少结构自重、提高使用功能、综合效益好等优点。本文结合上海嘉定新城示范中学体育楼实例，介绍了采用镀锌金属波纹管的预应力混凝土施工技术要点及难点，并对其预应力张拉力﹑张拉伸长值计算和伸长值的实测和校验等进行阐述。
关键词：后张法、有粘结预应力梁、预应力筋、注浆、张拉伸长值、伸长值
Abstract: prestressed technique has the obvious save steel structure, increase the span, reduce weight, improve the structure of the use function, the advantages of comprehensive benefits. Combining with the Shanghai jiading new city demonstration middle school sports building examples, and introduces the galvanized metal bellows prestressed concrete construction technology of key points and difficulties, and the prestressed tension, zhang tensile long value are calculated and elongation value is measured and the calibration of discussed in this paper.
Key words: this method, have the unbonded prestressed concrete beams, tendons, grouting, zhang tensile long value, elongation value
中图分类号：G633.96文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况：
嘉定新城示范高级中学的体育楼高17.6米共3层，建筑面积9800m2，采用框架结构。在3层⑪-○L～⑪-○J至⑪-②～⑪-⑩间有3根600×1500跨度24米梁，为减少混凝土收缩和环境温差应力，采用后张有粘结预应力技术，布置有粘结抛物线筋。预應力筋采用1*7-15.24mm，极限强度标准值1860Mpa的低松弛预应力钢绞线，两端张拉，采用QM15系列锚具。有粘结预留孔道采用金属波纹管，灌浆采用32.5级及以上的C40普通硅酸盐水泥。
二、后张有粘结预应力施工工艺
预应力材料进场及复验→铺粱底模→绑扎梁非预应力筋→划预应力筋曲线坐标→焊预应力筋曲线支架→排放波纹管预应力筋→安装埋件→隐蔽工程验收→支粱侧模→浇筑混凝土→混凝土养护→拆梁侧模→预应力筋张拉→外露切割→灌浆→端部封裹→落架及拆除模板。
1、下料
下料是后张粘结预应力技术的基础，控制原材料的关键。下料之前，要先对预应力筋的品种、规格以及质量进行严格检查，并在材料进场前进行严格检验，展开的预应力筋要平顺，无弯折，其表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、油污、氧化铁皮等。下料长度，应考虑设计曲线长度、张拉端外伸的预留长度、弹性回缩值、张拉设备、施工方法等因素。利用切断机或砂轮锯切割预应力筋，严禁使用电弧切割。存放预应力筋则应分类堆放，如是露天情况下，则应加盖防雨布并垫木。
2、波纹管与预应力束穿接
1）将梁底模支好后，普通钢筋安装就位，根据设计要求的矢高安装@1000mm的预应力定位支架（φ12以上钢筋）；
2）敷设镀锌金属预应力波纹管，牢牢绑扎在定位支架上；
3）在构件端部设置灌浆孔，在每跨的最高点安装盖瓦与排气管；
4）波纹管位置固定并穿束完成后，安装张拉端锚垫板及螺旋筋。端部锚垫板及螺旋筋由于处于支座钢筋较密集处，应保证其准位置准确。还要保证孔道切线与垫板垂直；
5）当穿束在浇捣混凝土前时，在锚垫板完成后，采用防水胶布材料对垫板外工作长度内的外露钢绞线进行包扎，封闭预应力孔道和垫板上的灌浆孔，以防其他物质对其损伤。
3、浇筑混凝土
1）浇筑前，检查预应力孔道的完好，其接头处应用胶布密封。预应力张拉端处用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位，固定端用水泥封堵。
2）浇筑时，浇捣棒不得直接碰撞预应力孔道，防止因波纹管损坏而使浆体流入预应力孔道。
3）混凝土达到设计要求后，及时拆除预应力梁张拉端侧模板，清理张拉端喇叭口和预应力筋，安装锚具，为张拉做好准备。
特别注意防治孔道堵塞，如发现漏浆应反复抽动预应力束至混凝土初凝。
4、张拉预应力
1) 张拉端预应力筋的次序为工作锚、顶压器、千斤顶以及工具锚。
2) 先将其拉至控制应力的1/10，从而保证张拉端零件收紧无空隙，并对预应力筋伸长值进行测量，而后拉至初应力的2倍，再进行测量，最后拉至控制应力，测量最终伸长值,计算实测伸长值ΔL1。核算说呢长治符合要求后，卸载锚固并卸下千斤顶，张拉完毕。
3）如果伸长值比千斤顶行程大，可分级张拉，即一级张拉到行程后锚固，千斤顶回程，二次张拉直至控制值。
4）张拉作业，以张拉力控制为主，校核依据则是张拉伸长值，如果实测值与伸长值超出±6%以上的偏差，则应查明原因后再继续施工。
Ⅰ、预应力张拉控制
1）混凝土强度达80%后才可进行张拉。
2）预应力束的张拉控制，以控制张拉力为主，用张拉伸长值作为校核依据。本工程板筋张拉控制应力为0.75倍钢绞线的强度标准值。每根预应力筋的张拉控制力取值见表1
表1 单根预应力筋张拉控制力
预应力束 理论张拉力（kN）
初始张拉力 2倍初始力 张拉控制力
梁筋 18.7 37.5 187.5
3）张拉过程中，避免断、滑丝现象。
4）锚夹片失效钢绞线回缩时，应松锚更换夹片后重新施工。
5）张拉后实际建立起来的有效应力与设计规定值偏差不超过在5%，实际有效应力的测试方法根据张拉时预应力筋伸长值及油压表为准。
6）应在张拉控制应力稳定时再进行锚固，其内缩量应小于8mm，预应力筋外露部分的切割在灌浆后进行。
7）张拉及放松预应力筋时，要填写记录表。
预应力筋的详细控制参数及要求符合表2～3。
表2 张拉具体要求
序号 具体要求
1 张拉工艺应能保证同一束中各根预应力筋的应力均匀一致
2 当预应力筋是逐根或逐束张拉时，应保证个阶段不出现对结构不利的应力状态
3 当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许误差为±6%
4 张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱
5 张拉锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量符合设计要求；当无具体要求是，一般常用的夹片式锚具，有顶压时限值为5mm；无顶压时，6～8mm
表3 后张预应力筋断丝、滑移限制
类别 检查项目 控制数
钢丝束和钢绞线束 每束钢丝断丝或滑丝 1根
每束钢绞线断丝或滑丝 1丝
每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的 1%
单根钢筋 断筋或滑移 不容许
Ⅱ、理论伸长值的计算
曲线预应力筋的理论张拉伸长值ΔLT=(1+exp[-(kLT+μθ)])Fj/(2ApEp)LT
Fj——预应力筋的张拉力
Ap——预应力筋的截面面积
Ep——预应力筋的弹性模量
LT——从张拉端至固定端的孔道长度
k——每米孔道局部偏差摩擦影响系数,有粘结钢绞线（预埋金属波纹管） =0.0015
μ——预应力筋与孔道壁之间的摩擦因数,取0.25
θ——从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角（rad）
Ⅲ、伸长值的实测和校核
由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，张拉端各个零件间有一定的空隙，需一定的张拉力才能使之收紧。预应力筋张拉伸长值的测量，在建立初应力后进行。
实际伸长值ΔL=ΔL1+ΔL2+ΔL3
ΔL1—从初始力至最大张拉力之间的实测伸长值
ΔL2—初始应力以下的推算伸长值，以初始应力和2倍初始应力的伸长值测量之差求的
ΔL3—混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值（可忽略）。
本工程初始应力取为张拉控制应力的10%。张拉时，通过张拉伸长值的校核，综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力是否异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算伸长实测值的偏差应在±6%之内。
本工程预应力梁两端张拉总伸长至取两端伸长值之和。
Ⅳ、两端张拉流程
0→初始应力（10%控制应力、读数两侧伸长值）→20%控制应力（读数量测伸长值）→100%控制应力（读数量测伸长值，持荷2分钟）→一端锚固→另一端补足张拉力后锚固→两端同时卸荷。
如果张拉时预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程，可采用分级张拉，即第一级张拉到行程后锚固，千斤顶回程，在进行第二次张拉，直至达到张拉控制值。
5、预应力孔道灌浆
所用灌浆水泥为32.5级普通硅酸盐水泥且其28天标准强度大于30MPa，水灰比为0.4至0.42，搅拌后三小时泌水率在2%以内，泥浆流动度范围在16至20s内，同时添加一定的膨胀剂，严禁掺入含氯化物等可能腐蚀预应力筋的添加剂，水泥从调制到灌浆的时间不能超过30分钟。先将外伸钢绞线进行切割，并控制于30～50mm内，再将所有张拉端用水泥密封，同时逐个打通排气孔位置的波纹管；灌浆顺序自下而上，集中一处的孔道则一次灌浆完成；灌浆之前要试车并准备机具；保证灌浆的进行均匀缓慢、排气通顺，严禁中断；灌浆压力保持在0.5至0.6MPa范围内；待浓浆冒出排气管时，将此处排气孔堵塞；同时制作3组试块经28天标准养护后检验其强度，保证大于30MPa。
6、张拉端封堵
张拉端封堵所使用的混凝土强度应与结构同等级，外露钢绞线保护层厚度大于30mm，并保证混凝土振捣密实。
7、排气孔
由于本工程为曲线配置预应力束，所以为避免曲线最高点因空气滞留造成不密实灌浆，要在所有曲线波峰点全部设置排气孔。
三、工程技术关键点
1、预应力筋梁内定位与高点控制
预应力钢绞线在定矢高前，先绑扎预应力梁箍筋，而后按要求进行定位与固定。要注意图纸矢高尺寸应是预应力梁下表面到预应力钢绞线中心的长度，所以有粘结可以近乎于梁下表面到波纹管中心长度。定位应对支架钢筋以及波纹管的尺寸进行综合考虑，规格为φ12，梁钢绞线间距约1000mm。在这个过程中，普通钢筋與预应力筋矢高发生冲突时，应以预应力筋为主进行避让。而如果次梁底筋与局部预应力束矢高控制相交冲突，则应根据它们之间的关系与影响进行适当调整，即图1、图2。
图1 普通钢筋与预应力筋位置关系 图2预应力梁与次梁相交示意图
2、梁张拉端节点
本工程预应力弧形梁两端对称布置梁宽加腋、两端张拉的做法。在柱与框架梁或框架主、次梁的交界处，按施工深化图在框架梁单侧设置一个长方体（例1200×500×700）。
为保证预应力施工质量以及建筑要求，张拉端采用内置式，在预应力施工完成以后，采用细石混凝土或防水砂浆封闭。考虑框架钢筋、水平管道等其他因素的影响，锚垫板一般设置在加腋区界面的中上部。
结语：本工程预应力工程量较小，3根梁施工，但涉及多种材料且工艺流程较为复杂，所以对施工材料的进场时间与质量要求较高，所以施工组织设计要综合考虑多种因素，从而保证预应力工程质量达到相关标准。
参考文献：
[1] 郭宇.现浇混凝土后张法有粘结与无粘结预应力技术的应用.[J].城市建设理论研究(电子版).2011(32)
[2] 栗振,王中.后张法有粘结预应力技术在框架梁施工中的应用.[J].中国新技术新产品.2011(13)
[3] 严恒林,罗乾威.有粘结预应力框架结构的施工工艺和特点.[J].中国新技术新产品.2009(22)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：后张法、有粘结预应力梁、预应力筋、注浆、张拉伸长值、伸长值
Abstract: prestressed technique has the obvious save steel structure, increase the span, reduce weight, improve the structure of the use function, the advantages of comprehensive benefits. Combining with the Shanghai jiading new city demonstration middle school sports building examples, and introduces the galvanized metal bellows prestressed concrete construction technology of key points and difficulties, and the prestressed tension, zhang tensile long value are calculated and elongation value is measured and the calibration of discussed in this paper.
Key words: this method, have the unbonded prestressed concrete beams, tendons, grouting, zhang tensile long value, elongation value
中图分类号：G633.96文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况：
嘉定新城示范高级中学的体育楼高17.6米共3层，建筑面积9800m2，采用框架结构。在3层⑪-○L～⑪-○J至⑪-②～⑪-⑩间有3根600×1500跨度24米梁，为减少混凝土收缩和环境温差应力，采用后张有粘结预应力技术，布置有粘结抛物线筋。预應力筋采用1*7-15.24mm，极限强度标准值1860Mpa的低松弛预应力钢绞线，两端张拉，采用QM15系列锚具。有粘结预留孔道采用金属波纹管，灌浆采用32.5级及以上的C40普通硅酸盐水泥。
二、后张有粘结预应力施工工艺
预应力材料进场及复验→铺粱底模→绑扎梁非预应力筋→划预应力筋曲线坐标→焊预应力筋曲线支架→排放波纹管预应力筋→安装埋件→隐蔽工程验收→支粱侧模→浇筑混凝土→混凝土养护→拆梁侧模→预应力筋张拉→外露切割→灌浆→端部封裹→落架及拆除模板。
1、下料
下料是后张粘结预应力技术的基础，控制原材料的关键。下料之前，要先对预应力筋的品种、规格以及质量进行严格检查，并在材料进场前进行严格检验，展开的预应力筋要平顺，无弯折，其表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、油污、氧化铁皮等。下料长度，应考虑设计曲线长度、张拉端外伸的预留长度、弹性回缩值、张拉设备、施工方法等因素。利用切断机或砂轮锯切割预应力筋，严禁使用电弧切割。存放预应力筋则应分类堆放，如是露天情况下，则应加盖防雨布并垫木。
2、波纹管与预应力束穿接
1）将梁底模支好后，普通钢筋安装就位，根据设计要求的矢高安装@1000mm的预应力定位支架（φ12以上钢筋）；
2）敷设镀锌金属预应力波纹管，牢牢绑扎在定位支架上；
3）在构件端部设置灌浆孔，在每跨的最高点安装盖瓦与排气管；
4）波纹管位置固定并穿束完成后，安装张拉端锚垫板及螺旋筋。端部锚垫板及螺旋筋由于处于支座钢筋较密集处，应保证其准位置准确。还要保证孔道切线与垫板垂直；
5）当穿束在浇捣混凝土前时，在锚垫板完成后，采用防水胶布材料对垫板外工作长度内的外露钢绞线进行包扎，封闭预应力孔道和垫板上的灌浆孔，以防其他物质对其损伤。
3、浇筑混凝土
1）浇筑前，检查预应力孔道的完好，其接头处应用胶布密封。预应力张拉端处用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位，固定端用水泥封堵。
2）浇筑时，浇捣棒不得直接碰撞预应力孔道，防止因波纹管损坏而使浆体流入预应力孔道。
3）混凝土达到设计要求后，及时拆除预应力梁张拉端侧模板，清理张拉端喇叭口和预应力筋，安装锚具，为张拉做好准备。
特别注意防治孔道堵塞，如发现漏浆应反复抽动预应力束至混凝土初凝。
4、张拉预应力
1) 张拉端预应力筋的次序为工作锚、顶压器、千斤顶以及工具锚。
2) 先将其拉至控制应力的1/10，从而保证张拉端零件收紧无空隙，并对预应力筋伸长值进行测量，而后拉至初应力的2倍，再进行测量，最后拉至控制应力，测量最终伸长值,计算实测伸长值ΔL1。核算说呢长治符合要求后，卸载锚固并卸下千斤顶，张拉完毕。
3）如果伸长值比千斤顶行程大，可分级张拉，即一级张拉到行程后锚固，千斤顶回程，二次张拉直至控制值。
4）张拉作业，以张拉力控制为主，校核依据则是张拉伸长值，如果实测值与伸长值超出±6%以上的偏差，则应查明原因后再继续施工。
Ⅰ、预应力张拉控制
1）混凝土强度达80%后才可进行张拉。
2）预应力束的张拉控制，以控制张拉力为主，用张拉伸长值作为校核依据。本工程板筋张拉控制应力为0.75倍钢绞线的强度标准值。每根预应力筋的张拉控制力取值见表1
表1 单根预应力筋张拉控制力
预应力束 理论张拉力（kN）
初始张拉力 2倍初始力 张拉控制力
梁筋 18.7 37.5 187.5
3）张拉过程中，避免断、滑丝现象。
4）锚夹片失效钢绞线回缩时，应松锚更换夹片后重新施工。
5）张拉后实际建立起来的有效应力与设计规定值偏差不超过在5%，实际有效应力的测试方法根据张拉时预应力筋伸长值及油压表为准。
6）应在张拉控制应力稳定时再进行锚固，其内缩量应小于8mm，预应力筋外露部分的切割在灌浆后进行。
7）张拉及放松预应力筋时，要填写记录表。
预应力筋的详细控制参数及要求符合表2～3。
表2 张拉具体要求
序号 具体要求
1 张拉工艺应能保证同一束中各根预应力筋的应力均匀一致
2 当预应力筋是逐根或逐束张拉时，应保证个阶段不出现对结构不利的应力状态
3 当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许误差为±6%
4 张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱
5 张拉锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量符合设计要求；当无具体要求是，一般常用的夹片式锚具，有顶压时限值为5mm；无顶压时，6～8mm
表3 后张预应力筋断丝、滑移限制
类别 检查项目 控制数
钢丝束和钢绞线束 每束钢丝断丝或滑丝 1根
每束钢绞线断丝或滑丝 1丝
每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的 1%
单根钢筋 断筋或滑移 不容许
Ⅱ、理论伸长值的计算
曲线预应力筋的理论张拉伸长值ΔLT=(1+exp[-(kLT+μθ)])Fj/(2ApEp)LT
Fj——预应力筋的张拉力
Ap——预应力筋的截面面积
Ep——预应力筋的弹性模量
LT——从张拉端至固定端的孔道长度
k——每米孔道局部偏差摩擦影响系数,有粘结钢绞线（预埋金属波纹管） =0.0015
μ——预应力筋与孔道壁之间的摩擦因数,取0.25
θ——从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角（rad）
Ⅲ、伸长值的实测和校核
由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，张拉端各个零件间有一定的空隙，需一定的张拉力才能使之收紧。预应力筋张拉伸长值的测量，在建立初应力后进行。
实际伸长值ΔL=ΔL1+ΔL2+ΔL3
ΔL1—从初始力至最大张拉力之间的实测伸长值
ΔL2—初始应力以下的推算伸长值，以初始应力和2倍初始应力的伸长值测量之差求的
ΔL3—混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值（可忽略）。
本工程初始应力取为张拉控制应力的10%。张拉时，通过张拉伸长值的校核，综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力是否异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算伸长实测值的偏差应在±6%之内。
本工程预应力梁两端张拉总伸长至取两端伸长值之和。
Ⅳ、两端张拉流程
0→初始应力（10%控制应力、读数两侧伸长值）→20%控制应力（读数量测伸长值）→100%控制应力（读数量测伸长值，持荷2分钟）→一端锚固→另一端补足张拉力后锚固→两端同时卸荷。
如果张拉时预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程，可采用分级张拉，即第一级张拉到行程后锚固，千斤顶回程，在进行第二次张拉，直至达到张拉控制值。
5、预应力孔道灌浆
所用灌浆水泥为32.5级普通硅酸盐水泥且其28天标准强度大于30MPa，水灰比为0.4至0.42，搅拌后三小时泌水率在2%以内，泥浆流动度范围在16至20s内，同时添加一定的膨胀剂，严禁掺入含氯化物等可能腐蚀预应力筋的添加剂，水泥从调制到灌浆的时间不能超过30分钟。先将外伸钢绞线进行切割，并控制于30～50mm内，再将所有张拉端用水泥密封，同时逐个打通排气孔位置的波纹管；灌浆顺序自下而上，集中一处的孔道则一次灌浆完成；灌浆之前要试车并准备机具；保证灌浆的进行均匀缓慢、排气通顺，严禁中断；灌浆压力保持在0.5至0.6MPa范围内；待浓浆冒出排气管时，将此处排气孔堵塞；同时制作3组试块经28天标准养护后检验其强度，保证大于30MPa。
6、张拉端封堵
张拉端封堵所使用的混凝土强度应与结构同等级，外露钢绞线保护层厚度大于30mm，并保证混凝土振捣密实。
7、排气孔
由于本工程为曲线配置预应力束，所以为避免曲线最高点因空气滞留造成不密实灌浆，要在所有曲线波峰点全部设置排气孔。
三、工程技术关键点
1、预应力筋梁内定位与高点控制
预应力钢绞线在定矢高前，先绑扎预应力梁箍筋，而后按要求进行定位与固定。要注意图纸矢高尺寸应是预应力梁下表面到预应力钢绞线中心的长度，所以有粘结可以近乎于梁下表面到波纹管中心长度。定位应对支架钢筋以及波纹管的尺寸进行综合考虑，规格为φ12，梁钢绞线间距约1000mm。在这个过程中，普通钢筋與预应力筋矢高发生冲突时，应以预应力筋为主进行避让。而如果次梁底筋与局部预应力束矢高控制相交冲突，则应根据它们之间的关系与影响进行适当调整，即图1、图2。
图1 普通钢筋与预应力筋位置关系 图2预应力梁与次梁相交示意图
2、梁张拉端节点
本工程预应力弧形梁两端对称布置梁宽加腋、两端张拉的做法。在柱与框架梁或框架主、次梁的交界处，按施工深化图在框架梁单侧设置一个长方体（例1200×500×700）。
为保证预应力施工质量以及建筑要求，张拉端采用内置式，在预应力施工完成以后，采用细石混凝土或防水砂浆封闭。考虑框架钢筋、水平管道等其他因素的影响，锚垫板一般设置在加腋区界面的中上部。
结语：本工程预应力工程量较小，3根梁施工，但涉及多种材料且工艺流程较为复杂，所以对施工材料的进场时间与质量要求较高，所以施工组织设计要综合考虑多种因素，从而保证预应力工程质量达到相关标准。
参考文献：
[1] 郭宇.现浇混凝土后张法有粘结与无粘结预应力技术的应用.[J].城市建设理论研究(电子版).2011(32)
[2] 栗振,王中.后张法有粘结预应力技术在框架梁施工中的应用.[J].中国新技术新产品.2011(13)
[3] 严恒林,罗乾威.有粘结预应力框架结构的施工工艺和特点.[J].中国新技术新产品.2009(22)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。