珠海拱北口岸广场地面层大面积无粘结预应力混凝土平板施工.docx
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珠海拱北口岸广场地面层大面积无粘结预应力混凝土平板施工
珠海拱北口岸广场地面层大面积无粘结预应力混凝土平板施工
珠海拱北口岸广场地面层大面积无粘结预应力混凝土平板施工
建筑技术991208
ARCHITECTURETECHNOLOGY
1999年第30卷 第12期 Vol.30 No.121999
*
董化宇 叶强 李铁和 邢厚俊 杨宗放
摘要 珠海拱北口岸广场的平面尺寸为248m×190m,地下2~3层,其地面层采用无粘结部分预应力混凝土无梁平板,不设伸缩缝。
在施工中,采用合理的施工分块、新型单孔连接器及补偿收缩混凝土等,取得良好的技术经济效果。
关键词 地下建筑 无粘结预应力 无梁平板 补偿收缩混凝土
分类号 TU378
CONSTRUCTIONOFALARGEAREAPRESTRESSWITHOUTBOND
CONCRETEFLOORSLABOFTHEZHUHAIGONGBEISQUAREPROJECTDONGHuayuYEQIANGLITieheXINGHoujunYANGZongfang
AbstractTheplandimensionoftheZhuhaiGongbeiSquareconcretefloorslabhasbeendesignedof248mby190m,withanundergroundbase—mentof2-3storeyanditiscurrentlythebiggestsquareofourcountry.Itsgroundfloorslabhasadoptedaportionofprestress
withoutbondflatslabconstructionandwithoutanyexpansionjoint.Duringconstruction,anappro—priatedivisionofseparateblockhasbeencarriedout.Besides,anewsinglespanconnectorhasbeenappliedandacompensationforprestressinglossduetoshrinkageis
madeetc.Allthesemeasureshavegainedgoodtechno—logicalandeconomicresults.
Keywordsundergroundbuilding,prestresswithoutbond,flatslab,compensationforprestressinglossduetoshrinkage
珠海市拱北口岸广场坐落在拱北口岸新联检大楼前,是一座集商业、休闲和交通为一体的大型地下建筑,是迎接澳门回归的重点工程。
该工程平面尺寸为
248m×190m,柱网尺寸为12m×12m与16m×12m,地下2层,局部3层,建筑总面积113000m2,不设伸缩缝。
地面层的结构体系受地面标高限制,采用无粘结预应力混凝土无梁平板。
该工程无梁平板跨度之大,地面层不设伸缩缝面积之大是国内同类工程中少有的。
该工程由珠海口岸广场发展有限公司投资,珠海市建筑设计院设计,珠海市建安集团总包施工,铁科院珠海工程监理部监理。
其中,主体结构由澳门权晖建筑工程有限公司施工,预应力分项由东南大学华东预应力中心珠海分部施工。
1 地面层结构特点
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1.1 结构体系与截面尺寸
根据该工程地面层的柱网尺寸大、连续跨数多、不设伸缩缝等特点,考虑到地面荷载大及地下一层净高受限制等因素,选用无粘结部分预应力混凝土无梁平板结构体系。
由于施加预应力,又采用补偿收缩混凝土,故可对口岸广场超大型整体地面层不开裂起保证作用。
本工程~轴范围内柱网尺寸为12m×16m,板厚400mm;其余部分柱网尺寸为12m×12m,板厚350mm。
不同柱网相邻跨的板厚为350~400mm渐变。
混凝土强度等级为C35,掺UEA膨胀剂。
1.2 柱帽尺寸与配筋
本工程圆柱直径900mm,板柱节点是一个关键部位,采用加柱帽与暗梁方法解决(图1)。
16m×12m柱网的柱帽高度为800mm,直径为3300mm;12m×12m柱网的柱帽尺寸相应为650mm与2700mm。
暗梁的纵向钢筋与柱上板带相同;抗剪箍筋为14@100,对16m跨为六肢箍,对12m跨为四肢箍,设箍长度相应为3000mm与2000mm。
表1 无梁平板配筋表
结构部位
柱上板带跨中板带
(面)25(底)22@(面)22(底)20@16m跨度11j15.243j15.24150150
(面)18(底)16@(面)20(底)18@jj12m跨度615.241.515.24150150
(面)18(底)16@(面)20(底)18@12m跨车8j15.242j15.24150150道
柱上板带 跨中板带
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图1 无梁平板的柱帽尺寸与配筋
(其中带括号的尺寸仅用于16m跨度)
1.3 平板配筋
本工程双向板无粘结预应力筋采用新华金属制品公司产品j15.24低松弛钢绞线(1860MPa);荷载设计值取30kN/m2,配筋数量见表1。
设计图纸规定,预应力筋的有效预应力值为1860×0.6=1116(N/mm2)。
2 地面层分块施工方案
口岸广场地面层施工特点为面积超大(不设伸缩缝)、任务重、工期紧。
参考国内不设后浇带的长度已达140m的成熟经验,经对多种方案分析与比较,确定以下分块方法(图2)。
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图2 地面层分块施工方法
2.1 设置后浇带
沿纵向⑦轴与轴各设置1条;沿横向D轴与N轴各设置1条。
将整个地面层划分为9大块。
沿边墙处设置后浇带,以避免墙体约束对预应力建立的影响。
2.2 设置施工缝
中央1号块的尺寸最大,为139m×131m。
该块纵横方向各留设两条施工缝,再划分为9小块。
核心块1-1号的尺寸为67m×63.5m,基本满足预应力筋两端张拉的长度。
2.3 设置膨胀带
每一混凝土浇筑块的长度约60m时,在混凝土浇筑过程中增设一条膨胀带,以减少混凝土收缩变形。
2.4 逐块浇筑张拉
从核心块1-1号开始浇筑与张拉后,再浇筑1-2a与1-2c块,然后浇筑1-2b与1-2d块,逐步向四周扩展。
每次张拉只受到一侧2~3根柱的约束,以减小平板轴向预压应力的损失。
3 预应力构造设计
3.1 预应力筋布置
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本工程双向板无粘结预应力筋的曲线坐标,以柱帽边缘为控制点,柱帽范围内为平直段。
无粘结预应力筋以3根(个别4根)为1束,带状双向布置。
在柱上板带范围内,靠近轴线处无粘结筋布置密,其中暗梁内布置4×3S(S—钢绞线),柱帽内布置不少于总根数的65%。
图3示出柱上板带内无粘结筋的分布间距。
在跨中板带范围内,无粘结
筋均匀布置。
图3 柱上板带预应力筋的分布间距
根据地面层分块施工的情况,绘出每块预应力筋布置详图。
图中标出各部位预应力筋根数、起止点、张拉端及连接端位置等。
图4示出1-1号块预应力筋布置情况,以
12m跨的预应力筋为主线,通长布置;遇16m跨时增加预应力筋根数,较为方便。
图4 1-1号块预应力筋布置详图
3.2 板柱节点布筋
在板柱节点处,正确处理预应力筋与普通钢筋的相互关系是标高控制的关键。
针对16m跨为关键跨度,确定预应力筋穿插方式,见图5。
16m跨度方向(即南北方向)普file:
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通钢筋与预应力筋均位于东西方向的普通钢筋之上;同向普通钢筋与预应力筋均在同一
排。
仅有2排筋是这种布筋方式,标高易控制。
图5 板柱节点预应力筋穿插方式
1-南北向普通钢筋;2-东西向普通钢筋;3-南北向预应力筋;4-东西向预应力筋;
5-抗冲切箍筋;6-附加钢筋Φ10@150
为避免南北方向预应力筋外露,在东西方向覆盖Φ10@150钢筋。
3.3 张拉端构造
从图4可看出,张拉端有两种情况。
一种从施工缝处伸出,张拉端构造见图6
(a),可使用连接器接长;另一种从板面斜伸出,其构造见图6(b),可用泡沫块作
穴模。
图6 张拉端构造
(a)板端施工缝处;(b)板面处
1-普通钢筋;2-Φ10定位钢筋;3-预应力筋;4-张拉端承压板;5-螺旋筋;6-张
拉端凹槽
3.4 预应力筋连接
预应力筋的连接在施工缝处采用对接,在后浇带处采用搭接。
无粘结钢绞线对接采用单孔连接器。
由于市场上没有合适的产品,故专门设计一种由钢套筒、带螺纹的夹片锚及挤压锚组成的套筒式连接器(图7)。
这种连接器利用螺纹连接,结构简单、可靠。
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图7 单孔连接器
1-钢绞线;2-挤压锚;3-钢套筒;4-带螺纹的夹片锚;5-填充油脂
单根钢绞线搭接可采用常规作法。
由于有后浇带隔开,相邻区段均可先浇筑混凝土,但应注意后浇带的钢绞线搭接段要先埋入。
4 钢筋混凝土施工
4.1 模板安装与拆除
地面层无梁平板的模板由钢门形架与胶合板组成。
模板安装时双向起拱0.1%。
由于地下一层楼板设计活荷载小于上部施工荷载,因此施工时地下二层及地下三层均采用了二次支撑。
结合口岸广场实际施工情况,对12m×12m柱网,若某向预应力筋全部张拉完毕,即可部分拆模,但另向柱上板带靠轴线处2m内不得拆除。
对12m×16m柱网,每向柱上板带都须张拉6根/m、跨中板带张拉1.5根/m后,方可全部拆模。
4.2 钢筋铺设与接头
大面积无梁平板施工中,钢筋铺设应与无粘结预应力筋铺设紧密配合。
面层钢筋应在无粘结筋铺设并经初调后铺设,应注意在支座附近哪些钢筋从无粘结筋上面穿过,哪些从下面穿过,以免影响无粘结筋的曲线形状。
为多方面解决超长平板受温差应力的影响,本工程对普通钢筋的连接要求较严格,对于22以上的钢筋采用冷挤压套筒与直螺纹套筒连接。
4.3 混凝土浇筑与养护
地面层平板混凝土的强度等级为C35,采用泵送混凝土施工。
混凝土中掺UEA膨胀剂、超塑化剂、粉煤灰等,其配合比见表2。
其中UEA掺量为水泥用量的12%,采用525号普通硅酸盐水泥。
混凝土坍落度为160~180mm,实际强度达到C45强度等级标准值。
后浇带及膨胀带混凝土强度等级为C40,UEA掺量为水泥用量的15%。
表2 补偿收缩混凝土配合比(kg/m3)
水水泥UEA粉煤灰砂石
18532239546921082混凝土等级C35、P10超塑化剂4.9
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由于设计要求平板双向起拱,为准确地控制板厚,每2m设置一个水准点,混凝土浇筑时专人负责检查。
混凝土表面初凝时,用扇叶打磨机打磨2~3遍,以保证混凝土不产生收缩裂缝。
由于地面层混凝土施工时正值当地气温最高的7~8月份,为减少温差对混凝土的影响,每块施工段打磨完毕后采用蓄水养护,至地面层开始做保温层为止。
5 预应力施工工艺
5.1 预应力筋铺设
本工程严格控制柱帽边缘处无粘结筋的坐标高度,保持无粘结筋线形平顺,扎牢无粘结筋,使之不晃动。
为铺筋方便,实际施工中无粘结筋中间部分为平直段,两端各四分之一长度处逐步由正反抛物线过渡到支座处坐标高度。
5.2 单孔连接器的使用
在已浇筑段无粘结钢绞线的端头安装带螺纹的锚环进行张拉,切除外露多余的钢绞线,然后将端头装有连接套筒与挤压锚的无粘结钢绞线拧紧在已张拉的锚环螺纹上,对接完成。
单孔连接器使用时应注意:
在连接套筒的空腔内先填建筑防腐油脂;拧紧时油脂要填满,螺纹要到位。
5.3 预应力筋张拉
预应力筋张拉力P有181kN、191kN及195kN等几种,根据所处部位与长度确定,以确保建立有效预应力值。
预应力筋张拉顺序:
柱上板带处左右对称进行,跨中板带处依次进行。
张拉步骤0→0.2P(量伸长初读数)0.6P→1.0P锚固。
预应力筋的长度大于40m时,采取两端张拉方式。
对筋长大于60m,两端同时张拉;对不便于张拉的部位,采取一端张拉,另端补足。
由于张拉伸长值是按实测孔道摩擦损失计算的,因此张拉时实测伸长值与计算伸长值的误差很小,可控制在±6%范围内。
5.4 预应力筋端头封裹
预应力筋张拉完毕后,用手提砂轮锯将外露钢绞线在距夹片30mm处切断。
剩余钢绞线的末端及夹片锚处涂防腐油脂,用塑料帽覆盖,最后用C35细石混凝土将张拉端穴槽严密封裹。
6 预应力有关试验
6.1 单孔连接器组装件试验
单孔连接器送国家建筑工程质检中心检验,试验结果符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-93)标准中的Ⅰ类锚具要求(ηa≥0.95,εa≥2%);试验后连接套筒的螺纹仍可顺利拧进。
6.2 单孔连接器工艺性试验
试验构件分基本段与接长段两个构件。
前者长度为3.0m,后者为2.0m。
两段沿file:
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长度中心线留20孔,接长段前端还留有向上凹槽。
基本段张拉力P=208kN,按常规方法张拉后,用单孔连接器接长,然后张拉接长段。
当张拉力P=156kN时,从接长段凹槽处可以看到基本段的夹片锚被拉出2mm,于是放松接长段的预应力筋,浇筑凹口混凝土。
待混凝土达到一定强度后再张拉时,连接器处混凝土无裂纹,说明连接器使用可靠。
6.3 孔道摩擦损失试验与张拉力确定
在预应力筋试张拉阶段,选择4-1号段Q轴3根67m长的钢绞线进行孔道摩擦损失试验。
当张拉力取195kN时,实测钢绞线中点处孔道摩擦损失平均值为7.7%,当κ取0.002时,算得μ=0.015。
为满足设计要求的有效预应力值,张拉力计算如下。
P=(1116+80)×140/(1-0.077)=181(kN)
式中80为预应力筋松弛损失与混凝土收缩徐变损失预期值。
6.4 张拉阶段反拱与混凝土的应变测试
从张拉阶段1-3b号段平板的反拱与混凝土应变实测数据看出:
在预应力与板自重作用下,柱上板带跨中反拱挠度综合值为2.89mm(12m跨方向)~7.60mm(16m跨方向)是比较合适的;平板截面边缘混凝土应力=(105~185)×10-6×3.
3×104≈3.5~6.1(MPa),与设计值也比较接近。
7 结束语
(1)口岸广场大面积、大柱网及不设缝的地面结构采用带柱帽的无粘结部分预应力混凝土无梁平板,质量可靠,施工方便,是一项成功的经验。
(2)在超大型地面层施工中,采取部分预应力与补偿收缩混凝土相结合、超长预应力筋的对接、分块施工从中心向四周扩散、蓄水养护等综合措施,为顺利施工、保证工程质量创造了良好条件。
(3)超长无粘结预应力筋的连接首次采用单孔连接器,获得成功。
这种新型连接器的构造简单可靠、使用方便、价格适中,有较大的推广价值。
(4)超长无粘结预应力筋的摩擦损失实测值,当κ取0.002时,μ=0.015,远小于《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92-93)的规定值,为今后采用更长的无粘结预应力筋及更大的施工分块提供了依据。
*参加本文工作的还有文术同志
作者单位:
董化宇,澳门权晖建筑工程有限公司珠海公司,工程师,519020,珠海
收稿日期:
1999-10-10
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- 珠海 口岸 场地 面层 大面积 粘结 预应力 混凝土 平板 施工