24M跨预应力拱板施工技术

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1、24m 跨预应力拱板制作和安装摘要介绍了镇江市国家粮食储备库扩建工程中三栋粮仓采用24m跨预应力拱板作屋面结 构。130 榀预应力拱板在现场制作，应用冷轧带肋钢筋作预应力筋取得了好的效果。采用 4 支等长吊索吊装法安装拱板获得成功，可供同类工程施工参考。关键词预应力拱板 冷轧带肋钢筋 现场制作 4 支等长吊索1、工程概况及特点1.1 工程概况三栋粮仓紧靠长江江边，介于港池两侧，其中 1 号仓 2 栋，2 号仓 1 栋。三栋粮仓建 筑面积为3744m2,建筑平面尺寸：1号仓为24 X 48m, 2号仓为24 X 60m, 2号仓通过隔墙 分为两个廒间，廒间墙厚620，用空心砖砌筑。粮仓外墙为 4

2、90 厚，每隔 3m 设组合构造柱， 在2m、4.6m和8m标高分别设圈梁，屋面结构为24m跨预应力拱板，拱板长24.72m,矢高 2.4m。拱板上、下弦板厚40mm,宽分别为1.19和1.09m，均带有160mm高边肋。砼等级 C35,下弦采用Q 5从800级冷轧带肋钢筋作预应力筋，其它为从550级冷轧带肋钢筋，每 榀拱板设有不同咼度的KB隔板11块，每隔2m设置一块，隔板咼2400733mm，在拱板浇 注混凝土时安装。隔板内配（P 6+Q 4单层钢筋点焊网片。拱板结构形式见图一所示。拱板截H-1 4200 3F f *注：、号筋均为LL800级 号筋为LL550级预应力拱板安装后拱板与拱板

3、之间、拱板与圈梁之间相互焊接形成一稳定整体，最终 下弦形成一连续平面，作为仓库顶棚，上弦形成一连续拱形曲面作为屋面结构层。1.2 工程特点和难点(1) 预应力拱板长达24.72m，宽度为1.091.19m,是一种薄壁板型结构，要求拱板 上弦拱面弧度一致，模板支设难度较大，是我单位首次遇到的新型结构，无现成的经验可供 参考。(2) 由于板厚仅40mm，钢筋保护层厚度要求15mm，施工精度要求高，钢筋保护层的 允许误差仅2.5mm。且要求预应力筋必须逐盘检验其强度，张拉后应逐根检验实际建立起的 预应力值。(3) 由于拱板长达24.72m，如在场外制作，进入现场的道路无法满足运输拱板车辆 的通行，所

4、以拱板必须在现场制作。加工前必须建造临时台座和台面，台座的强度和刚度必 须满足拱板制作时预应力值的准确建立。( 4)根据工程位置和现场条件，制作拱板必须分三块场地加工，在场地小、拱板长 的条件下，给拱板运输就位和吊装都带来了困难。2、拱板制作2.1 拱板制作工艺流程：台座制作(同时预制隔板)一弹线、刷隔离剂一预应力筋布设一搭设钢管支架一钢筋 张拉、检测一绑扎下弦钢筋一绑扎上弦钢筋及支设肋部边模板一浇筑砼、养护(试块制作、 试压)一放松预应力一焊接斜拉钢筋。2.2 施工准备2.2.1 加工场地和张拉台座的施工。台座是长线法生产预应力拱板的主要设施之一，它由台面、承力架、横梁、定位板等 几部分组成

5、。台座的各部件应有足够的强度和刚度，以保证在拱板的制作过程中不致产生较 大的预应力损失。台座地基和拱板堆放场地，均应平整压实，在原 20cm 厚砼地坪做不小于 5cm 厚细石 砼找平，然后在砼找平层上抹20mm厚1： 3水泥砂浆，抹平压光。平整度误差不超过2mm。 台座两端张拉地锚基坑，采用埋入式钢牛腿及钢横梁作承力架，台座和台面的具体做法和要 求见图三所示。钢横梁（钢轨24Kg/m）钢牛腿18b1:3水泥砂浆抹平压光（20mm厚） 细石混凝 土找平（厚度 2 50mm） 原混凝土地坪（200mm厚）在台座两端浇筑墩座时，在定位板上预留孔穴，为了提高张拉时承力架的强度和刚度， 在每一条张拉拱板

6、端头的两侧，均埋设了通长承力架地锚基坑，通过两个钢牛腿来承受张拉 力，从而确保了钢横梁的刚度和张拉时的稳定可靠。根据三个粮仓的不同位置和现场的具体情况，分别设置三个场地进行拱板制作，制作 场地的平面尺寸分别为5mX110m、24mX55m. 15mX80m。在各个拱板制作场地施工时，台 面要有排水坡度，横向排水坡度为 0.5%，四周设置排水系统。根据每根钢筋张拉力为11.5KN,则每条拱板张拉力为11.5X40=460KN，台座承力架应 按不小于 50t 抗拉力进行验算其强度和稳定性。台座建成后应进行试张拉，以检验其可靠性。2.2.2 机具、材料准备采用圆锥形单丝锚作固定端和张拉端锚具，根据张

7、拉力（单根）最大值选用 15KN 电 动螺杆式张拉机采用 DYC-24B 型钢丝应力测定仪测定张拉应力值。对进场的冷轧带肋钢筋，应有出厂合格证并逐盘取样作强度、伸长率和冷弯试验。并 按要求进行外形尺寸、表面质量和重量的检查，经调直后的表面不得有明显擦伤和局部曲折。 对所选用的锚、夹具应进行外观、硬度检查，并应由生产厂家提供锚具的性能试验报告。开 始张拉前，尚应对机具及仪表进行校验。2.3 预应力筋张拉2.3.1 预应力筋布设通过台座两端 20mm 厚定位钢板上的预留孔，按设计要求的位置铺放钢筋，钢筋的位 置应采用在端模上开槽，用 6mm 厚梳筋板加以定位，防止出现钢筋绞结。并采取措施防止台 面

8、涂刷好的隔离剂沾污预应力筋，用垫块控制预应力筋的砼保护层。2.3.2 张拉 穿筋后在固定端用圆锥形单丝锚夹具将钢筋夹紧，张拉端套入夹具套筒，采用 15KN电动螺杆式张拉机进行单根张拉，按设计要求张拉力为6 con=0.7f =0.7X800=560N/mm2, ptk单根张拉力为19.625 X560N/mm2=10.99KN，考虑到下列因素：弹簧测力计误差、温度变化、 台座承力架变形、夹具内缩、工人操作等影响因素，采用一次张拉程序：0-1.056 con锚 固，即张拉力控制在 11.54KN 后，立即用手锤顶紧锚塞将夹具锚定。张拉时如有拉断或滑脱，应调换锚夹具进行补张，在锚定后的滑移值超过5

9、mm时，应 重新进行张拉。张拉时，在台座两端设有防护设施，并沿台座长度方向每隔45m设防护架， 两端严禁站人，也不准进入台座里边。防止钢筋拉断或滑脱伤人。2.3.3 应力检测为了确保预应力值建立准确，在张拉锚定1 小时后，采用 DYC-24B 型多功能应力测试 仪，逐根进行检测，并作好记录。要求每根钢筋反复测定3 次，取其平均值为钢筋内力，钢 筋应力控制在 0.956 con1.056 con 之间即为合格，即张拉应力测定值在 10.411.6KN 之间即可验收，如应力不足应立即补张拉到合格。2.3.4 放张当砼强度达到设计强度的 75%以上时，方能进行预应力筋放张，放张时按对称原则， 从两边

10、同时向中间放张。采用剪丝钳剪断钢筋时，两手用力要均匀，不能采用扭断的办法。 在放张后 1 小时左右，即可观测到拱板下弦在预应力作用下与台面脱离，中间向上起拱值约 2mm 左右。2.4 模板和隔板安装为确保拱板上弦弧度和矢高，采用定型组合钢模板作上弦模板，模板根据实际放大样 尺寸制作，侧模采用 50mm 木模外包铁皮，支撑系统采用扣件式钢管，以便于拆卸和调正尺 寸，整个拱板的支撑系统必须相互连接形成整体。要求模板的支撑可靠，模板的拼缝严密， 位置准确。在模板安装的同时将提前预制好的 KB 隔板，按设计要求的位置进行安装，在隔板两 端预留的锚固筋长度不得小于设计要求，并准确锚入上、下弦的板中和肋内

11、。2.5 拱板砼浇筑和养护砼强度等级为C35,采用515mm碎石，中粗砂和42.5级普通硅酸盐水泥，因制作拱 板时正值冬季，最低温度可达-5C，在砼中掺加水泥用量3%金星W型早强剂，提高了砼早 期强度，避免了构件受冻并缩短了构件放张前的养护时间。通过同条件养护的试块试压， 7d 可达到砼设计强度的80%。为便于拱板上弦拱面砼浇筑，砼塌落度控制在1.5cm,砼浇筑过 程严格控制后台计量和砼坍落度准确。在模板、钢筋和隔板安装并经验收合格后进行砼浇筑，一条长线台上的拱板砼应在预 应力筋张拉完毕，应力检测后24 小时内一次浇筑完成，以防止钢筋的应力损失。浇筑的顺 序为先下弦后上弦，连续进行，中途不得停

12、顿。砼在现场集中搅拌，机动翻斗车运输，人工 翻料，机械振捣。浇筑时严禁振捣器振击预应力筋、预埋件和模板。做到细部不漏振、不欠 振，大面不过振，达到振捣密实、内实外光。做好砼试块的留置，每班不少于2 组，1 组标养，1组与拱板同条件养护。采用及时覆盖草帘12层保温保湿养护，当气温低于零度时，停止浇水养护。拆模 分二个阶段，先拆上、下弦外侧模板，当砼强度达到设计强度40%以上，可拆除全部模板， 并继续覆盖保温、保湿养护。3、拱板结构检验拱板强度达到设计后，在1.2倍设计荷载下，检验拱板的挠度及裂缝情况。检验由镇 江市建设工程质量检测中心进行。采用分级加荷方法进行荷载试验，当达到设计荷载 120%

13、时，拱板上下弦及隔板均未出现裂缝，拱板下弦产生的挠度值为2.81mm，设计规定的允许 挠度为25mm，远远小于设计值，拱板的质量满足设计要求。4、拱板安装4.1 吊装机具和吊装方案配备一台QY351、一台QY25t汽车吊进行拱板安装。根据施工现场的具体情况，对三 栋粮仓24m拱板分别采用了两种起吊、安装方案。一种采用双机跨外抬吊，另一种采用QY351 吊车单机跨内吊装方案。吊装方法分别见单机跨内吊装和双机抬吊示意图。 4.2单机跨内4索等长吊装法（1）吊装强度验算：根据构件重量和选用的0 32.5mm钢丝绳所能承受的拉力进行计算。经计算每根钢丝绳 承受的拉力F:38.18KN,其允许拉力为55

14、.2KN38. 18KN （安全）。（2）拱板的运输拱板运输采用载重汽车加小炮车组合成特制拖车。拱板搁置在拖车上的受力点应摆放 垫木，并使用钢丝绳将拱板与拖车绑扎牢固。运输过程中拖车缓慢进行，以免产生振动损坏 拱板。运输时，吊车随运输汽车同行，遇有不便通行的弯道，使用吊车吊起炮车及拱板尾部， 通过吊车转动调整方向，以便顺利通行。拱板送至指定地点在地面摆放垫木，然后吊放平稳， 避免拱板产生扭曲、翻倒等情况发生。（3）单机跨内4索等长法吊装拱板使用4根等长吊索，分别绑扎在拱板两端的四个吊环上，在吊钩处采用多绳单头挂法。 为防止拱板吊装过程中产生翻倒现象，在拱板上弦中部设一绑扎点，使用吊索与吊钩相连

15、接， 吊装时，此吊索处于松弛状态，只在拱板出现倾倒时起到拉紧扶正作用。采用单机跨内吊时，用QY251吊车将拱板吊至外墙边，跨内QY351吊车吊起拱板后转 动吊臂，将拱板就位墙上，吊装示意见图四所示。匚图四单机吊装拱板示意图V/严-吊装方向拱板1亡3严1拱板吊装时应先将拱板缓慢吊起离地面50cm左右后，检查吊索受力情况及拱板的稳定性， 当满足要求时方可缓慢起吊，起吊时通过拱板两端的缆风绳稳定拱板，并通过起重臂的转动 及缆风绳的作用使拱板缓缓就位。4.3 双机跨外抬吊 双机抬吊时，两台吊机分别使用两根吊索绑扎在拱板两侧的两个吊环上，两台吊机等 分荷载各5.41,起吊高度14m，根据以上参数QY251吊车最大工作幅度可达11m，能够满足 吊装要求。双机抬吊程序：起吊f转臂f下钩（临时搁置）f转移吊机f起吊f转臂f下钩就位。 首先将拱板运至仓库山墙外侧，两吊机分别位于拱板两端头，协调统一将拱板吊起， 按 1f2f3 顺序进行（见图五），先将拱板暂时搁置在圈梁上，通过移机后再重新起吊将其 就位。起吊时应有专人进行指挥，两台吊机同时缓慢起升拱板，达到起吊高度后，两台吊机 通过统一指挥分别先后转动吊臂，直至将拱板移至安装位置。双机抬吊示意见图五所示。0:11m31拱 板拱 板 B轴