超長預應力樓板綜合控制抗裂措施

林振中

(福建省建筑科學研究院350025)

1.概述

    近年我國各地出現了大批超長超大混凝土結構，如何抵抗大面積超長混凝土結構的溫度應力及控制混凝土收縮裂縫，成為這類工程首要解決的問題。    英、美、法、日等國的混凝土結構設計規范對伸縮縫間距無嚴格規定，只要求超過一定長度后計算溫度引起的應力并采取必要的措施。我國規范(GB50010—2002)規定了伸縮縫的最大間距(不同結構形式的間距不同)，同時規定，采取一定措施后可以超過規范規定的限值。

    本文通過江南水都工程超長結構中的應用，提出了利用預應力進行裂縫控制的設計與施工的一些技術措施。實踐證明，本文提出的綜合集成技術對多層大跨結構和超長結構裂縫控制是行之有效的，具有普遍意義，可適用于各種類型的大跨超長結構無縫設計的全過程控制。

2.工程概況

    江南水都位于尤溪洲大橋邊，南臨閩江大道，占地2800畝。該工程一期高層部分±0.0以上有6座塔樓。±0.0以下設有二層人防地下室，地下室平時主要作為停車庫使用及設備用房，地下室長約230m，寬約120m，總面積約為3萬m2。整個地下室不設永久性縫。

3.超長結構設計簡述

    超長結構，尤其是地下室頂板，需考慮溫度、收縮產生的應力�；炷�土收縮是一種隨時間而增長的變形，結硬初期發展較快：二周可完成全部收縮的20％；一個月可完成50％：三個月完成80％；以后增長緩慢，一般兩年后趨于穩定。最終的收縮應變約為(200—400)10e-6。由于本工程預留了后澆帶，在后澆帶未澆注之前，超長板可視為一種能接近于自由變形的構件，后澆帶三個月以后澆注，可認為收縮變形中已完成80％的自由變形，即收縮變形只有20％的殘余應變才在結構中產生拉應力。

    此外，環境的溫度變化也在結構中產生溫度應力。本工程考慮整體溫度變化及當量溫差的作用，認為結構在大氣中溫度均勻，并隨大氣溫度變化而變化。結構分別在縱橫方向設三條后澆帶，可認為閉合前各分塊自由變形，因此不考慮后澆帶閉合前各單元的溫度應力。從有關文獻知，溫度應力只按彈性計算太過保守，造成材料浪費。由于結構遭受的年溫差都是在相當長的時段變化中進行，必須考慮徐變引起的應力松弛，從而大幅度降低彈性應力。

4.施工控制及構造措施

    目前較多采用的技術措施主要有：①采用低收縮高防裂混凝土，控制混凝土入模塌落度及入模溫度，注重混凝土養護措施及拆模時間；②采用后澆帶分段施工；③添加外加膨脹劑；④摻加抗拉纖維；⑤采用預應力技術。

    在上述措施中，設置后澆帶的分段施工可減小施工階段由于溫度降低和混凝土收縮產生的拉應力，但剩余的混凝土收縮和負溫差仍會在結構構件中產生較大的拉應力，根據工程經驗，在結構中間跨的拉應力可達4—6MPa，必然會使結  構構件產生裂縫；采用外加劑是控制溫度收縮裂縫的最常規作法，但其效果受到很多不確定因素的影響(如膨脹劑質量，施工和管理水平等)，效果很難保證。混凝土中摻加抗拉纖維雖然較有效，但造價較高。這些措施各有各的特點，但單一解決效果有限。

    因此本工程采用設后澆帶，施加無粘結預應力和摻加膨脹劑相結合方法來綜合解決這一問題。

    預應力技術是目前國內最常用的，最直接而有效的做法，是抵抗混凝土溫度應力和收縮應力的較成熟且有效的措施。眾多工程實踐證明在超長板中應用預應力技術是抵抗溫度變形及裂縫的有效措施之一。無粘結預應力筋具有布置靈活、張拉錨固方便、強度高等特點，適用于超長結構的預應力施加。同溫度應力產生的原理一樣，預壓應力的傳遞也同樣受到柱子等豎向構件的約束，由端部到中部逐漸減小。這種分布特點與溫度應力的分布產生矛盾。為盡量減小兩者之間的矛盾，在預應力筋的布置和施工要求上采取相應措施如下：

    合理設置后澆帶劃分布筋區段和張拉區段，根據溫度應力分布特點，中段預應力加強，兩端減少，以減小對中段預應力的削弱。

    分段張拉。先中段后兩端。這樣還可以兼顧縮短工期和節約模板的要求，將穿過后澆帶的預應力筋單獨分段處理，待混凝土澆搗完畢強度達到設計要求后，張拉兩端預應力筋，除后澆帶外，其余梁模板均可拆除；待后澆帶封  閉、混凝土強度達到設計要求后，張拉中間跨預應力筋，拆除后澆帶處梁模板。

5.預應力施工技術措施

    5.1材料

    所有材料均采用通過IS09000質量體系認證的生產廠家  的產品。預應力筋采用直徑l5.24mm，極限強度標準值為1860Mpa的低松弛預應力鋼絞線；張拉端和固定端錨具分別采用QMl5系列夾片式錨具和擠壓錨。

    5.2  預應力筋穿設

    在土建施工單位支好板底模板并綁扎好板底普通鋼筋的同時穿設無粘結預應力鋼絞線，矢高控制根據設計圖紙曲線控制要求，設置馬凳。張拉端和固定端的定位，應根據設計圖紙要求的水平和垂直位置固定牢固。無粘結預應力張拉端錨墊板按設計要求和實際施工情況固定；固定端的承壓板、擠壓套埋設在混凝土中，不能外露，并按設計要求焊接螺旋筋和承壓板。

    為保證張拉的順利進行，無粘結筋在靠近端模板處要有不小于30cm的平直段。

    5.3張拉順序與工藝

    在混凝土強度達到80％設計強度后進行預應力筋張拉。張拉時分束進行。采用雙控，以控制張拉力為主，伸長值作校核。構件張拉完畢后，檢查端部和其他部位是否有裂縫，用手提砂輪鋸切割掉多余外露筋(預應力筋錨固后的外露長度不小于30mm)，然后用C40微膨脹混凝土封閉。

6.結語

    從技術方面看來，采用預應力技術可以克服混凝土的溫度應力和收縮應力，控制構件撓度和裂縫開展寬度，改善結構受力性能，增強結構的整體性和耐久性；從經濟方面看來，采用預應力技術可以減小構件截面高度，減低層高，降低造價。本工程自結構封頂至今已有兩年時間，從使用情況看來地下室底板、外墻以及各層梁板至今仍未發現較大的收縮裂縫，因此可以說預應力技術在本工程中的應用是相當成功的，值得同類工程參考。

參考文獻

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[2]王鐵夢．工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業出版社，l997．

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[5]陶學康．后張預應力混凝土設計手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，1996．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)