缓粘结预应力技术在机场航站楼中的应用

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:刘金玉 鲜威 蔺治生
[导读] 摘要:随着我国大型公共建筑的飞速增长,缓粘结预应力在大型公共建筑中应用的也越来越广泛。
        中建新疆建工(集团)有限公司  新疆乌鲁木齐  830000
        摘要:随着我国大型公共建筑的飞速增长,缓粘结预应力在大型公共建筑中应用的也越来越广泛。乌鲁木齐国际机场T4航站楼主体结构为钢筋混凝土框架,屋盖为钢管混凝土柱支撑的空间曲面网格结构体系及单向实腹变截面钢梁,结构较为复杂,轴网跨度大,抗震设防烈度高,为满足空间及使用要求,控制挠度,避免裂缝,采用缓粘结预应力技术。本文就缓粘结预应力较传统预应力技术的优势,以及其在T4航站楼中的应用情况进行分析说明。
        关键词:缓粘结预应力;技术特点;工程应用;施工工艺
        引言
        乌鲁木齐国际机场T4航站楼,位于乌鲁木齐市新市区地窝堡乡,已建航站楼的北侧。T4航站楼为自治区重点项目,是要争创“鲁班奖”的项目,为保证工期及质量目标,对工程采取的缓粘结预应力技术进行分析,介绍缓粘结预应力的技术特点及工艺原理,为缓粘结预应力技术在类似工程中的应用提供参考。
        1 工程概况
        乌鲁木齐国际机场T4航站楼工程,总建筑面积约50㎡,平均建筑高度36m,地上4层、地下一层。航站楼采用“主楼+三指廊构型”,主楼面宽约684米,进深约215米,三根指廊宽度均为42米,共设有67座固定登机桥,70个近机位。建成后为西北地区最大综合性机场,全国第7大机场。
        T4航站楼主楼地下一层、首层、二层、三层,国内三角区三层、三夹层,国际三角区三层、三夹层、屋面层均采用后张法缓粘结预应力技术。
        2 预应力技术的更新换代
        预应力技术的更新换代就是从有粘结预应力到无粘结预应力再到缓粘结预应力的过程。
        有粘结预应力混凝土在施工中的施工工艺较为复杂,施工顺序为埋设波纹管→浇筑混凝土→养护→穿筋→张拉→锚固→灌浆。由于全长均匀粘结,故力学性能优异,但由于施工工艺复杂,其结点使用受限。
        无粘结预应力主要施工顺序为涂刷防腐油脂→包外包层→浇筑混凝土→养护→张拉→锚固,施工时将预应力筋放入设计位置就可以直接浇筑混凝土,不必预留孔洞、穿筋、灌浆,施工程序大大简化,但同时也导致了延性和抗震性降低,在受力构件中不宜使用,故使用范围局限性较大。
        缓粘结预应力则是处在有粘结预应力与无粘结预应力间的一种预应力筋粘结形式,它综合了有粘结预应力受力性能优异、安全性高与无粘结预应力施工方便、布索自由的优点,同时避免了有粘结预应力工艺复杂、使用受限与无粘结预应力延性降低、抗震性低、安全性低的缺点。
        3 缓粘结预应力筋的技术特点
        缓粘结预应力的作用机理是在预应力筋外侧涂刷包裹缓粘结胶粘剂,这种胶粘剂要求能在30天内不凝结,期间具有良好的附着性和流动性,满足预应力筋张拉时间要求。
        缓粘结胶粘剂在30天后开始逐渐硬化,对预应力筋产生粘结作用,并在2年内完全固化。固化过程中,与预应力筋和护套之间产生粘结力,通过护套凹凸的压痕与混凝土咬合,并粘结预应力筋不能移动,从而达到有粘结预应力的效果和性能。
        4 工程应用
        乌鲁木齐国际机场T4航站楼为大跨度、超长混凝土结构,为控制大跨结构的裂缝和挠度,并减轻混凝土收缩和温度降低对混凝土梁板的不利影响,在本工程框架梁中采用后张缓粘结预应力技术。
        4.1 预应力筋及锚具
        预应力筋:本工程大跨度框架梁中采用1x19标准型缓粘结预应力钢绞线,缓粘结预应力钢绞线直径φs21.8mm、抗拉强度标准值fptk=1860MPa,其重量为2.95kg/m。
        锚具采用I类锚具:锚具效率系数0.95,试件破断时的总应变εapu2%。
        张拉端:采用单孔夹片锚具,由张拉锚具、承压板组成。
        固定端:采用单孔挤压锚,由挤压锚具、承压板组成。
        4.2 张拉应力及张拉伸长值计算
        预应力筋的张拉采用张拉应力和张拉伸长值双控进行。
        张拉应力应按油表读数根据公式计算:
        P=XF+Y
        注:P—油表读数;F—预应力筋张拉端张拉力;X、Y—千斤顶试验校验值
        伸长值计算公式及参数如下表。
        表4.1  伸长值计算公式及参数
       
        理论伸长值计算时,预应力筋的摩擦系数取值如下表。
        表4.4-2预应力筋的摩擦系数取值
       
        预应力筋下料长度=预应力筋水平投影长度+曲线增量+张拉端操作长度;曲线增量根据梁高确定。
        4.3 施工流程
        预应力梁筋铺放阶段施工流程:梁模板及钢筋绑扎→预应力筋支架定位→预应力筋穿束→预应力调整定位→预应力锚垫板安装→验收→混凝土浇筑→养护
        预应力张拉及封锚阶段施工流程:混凝土养护及端部模板拆除→张拉端清理→安装锚具→预应力张拉→张拉端钢绞线切割→封锚
        缓粘结预应力梁张拉前不得拆除梁底支撑,张拉程序为0→100%σcon,张拉过程应缓慢均匀增加拉力。
          
        图4  缓粘结预应力筋锚固端及张拉端(内凹式)节点大样
        结语
        1)缓粘结预应力筋较有粘结预而言少了预留孔洞、穿筋、灌浆的步骤,施工流程变得更加简便,施工效益明显,较无粘结而言受力性能优良、锚具小、节点布置灵活方便,施工质量有保障。
        2)缓粘结预应力技术在乌鲁木齐国际机场T4航站楼中的应用充分说明了缓粘结预应力技术在大跨及超长结构工程中的应用已经非常成熟,其优点也已经充分展露出来,这一技术使得预应力工程的施工速度明显提高,安全性和耐久性好,经济效益十分明显。能够广泛应用于跨度大、结构超长、结构复杂的大型预应力建筑当中。
        参考文献:
        [1]缓粘结预应力混凝土结构技术规程JGJ 387-2017[S],中国建筑工业出版社,2017;
        [2]预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85-2010[S],中国建筑工业出版社,2010
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