连续跨环形预应力梁施工工法适用范围

《连续跨环形预应力梁施工工法》适用于圆形预应力混凝土储仓、体育馆，圆形市政工程等的施工；水工压力隧洞、压力井的预应力混凝土结构。

连续跨环形预应力梁施工工法工艺原理

《连续跨环形预应力梁施工工法》的工艺原理叙述如下：

1、在同一块开有相同但锥孔方向相反的锚板上，通过变角张拉装置，利用夹片将钢绞线的首尾锚固在该锚板上。通过钢绞线张拉变形挤压管道壁，使结构环受到径向分布的挤压力和切向拖曳力，从而使结构截面形成环行的预应力。

2、采用预应力环形梁结构，通过预应力梁的顺序张拉，对建筑物起到加箍的作用，使建筑物形成一个整体，承受上部斜柱、看台传递的荷载，使主体结构安全顺利地建成。

连续跨环形预应力梁施工工法施工工艺

• 工艺流程

《连续跨环形预应力梁施工工法》的施工工艺流程：

施工准备→钢绞线下料→波纹管矢高放线→焊波纹管支撑筋→穿波纹管并连接钢绞线先穿束→安泌水管、压板→焊长拉端、固定端锚垫板→浇灌混凝土→预应力筋张拉→孔道灌浆→切割端头钢绞线→细石混凝土封端头。

• 操作要点

《连续跨环形预应力梁施工工法》的操作要点如下：

一、钢绞线下料

下料长度根据设计图纸和现场实际测量尺寸下料，下料切割采用砂轮切割机进行。

二、安装

先在预应力梁中与箍筋焊接架力筋（支撑波纹管）用绑扎丝固定到位。使波纹管曲线平滑无叠痕。在振捣时应避开与波纹管接触。焊接制作张拉端，固定端埋件，穿束（钢绞线），设备就位于固定端进行挤压，使挤压锚具牢固的与钢绞线通过挤压成一体，从而达到设计要求固定端锚固，安装泌水管对管端封堵好。

三、预应力张拉

1.张拉前准备工作：在施工预应力梁端头搭设2米×2米操作平台，护栏高度1.2米左右。要求预应力混凝土梁试验报告，其强度必须符合设计要求，方可张拉。

2.根据设计张拉控制应力超张拉5%，分五级张拉。

3.第一级：10千牛（初值）；第二级：20%的张拉控制应力；第三级：40%张拉控制应力；第四级：80%的张拉控制应力；第五级：100%的张拉控制应力；超张拉至105%的张拉控制应力保持2分钟后进行锚固。

4.预应力梁为2孔每孔8根钢绞线，张拉为单端张拉。张拉时每段按顺序依次张拉，每段张拉次序见下图。预应力梁张拉端部张拉时应随时对比实际伸长值与理论计算值之间的误差，按张拉为主实际伸长值与理论计算值双控的原则进行。

5.预应力张拉时应严格做好张拉记录。

6.张拉结束，核对数据无误，确保达到设计要求后，可将张拉锚固端头多余力筋切除，切除时用砂轮切割机（不可用氧焊、电焊切割端头），留头不少于3厘米，然后按要求用细石混凝土封闭锚头。

7.孔道灌浆：灌浆前先将清水灌入孔道内，将搅拌好的水泥浓浆用灌浆机压入孔道内，使端部出浓浆分三次加压即可，灌浆时随机取试件样。

• 劳动力组织

《连续跨环形预应力梁施工工法》的劳动力组织情况见下表。

1、《连续跨环形预应力梁施工工法》所用的材料见下表。

2、《连续跨环形预应力梁施工工法》所用的机具设备见下表。

《连续跨环形预应力梁施工工法》的工法特点是：

1、借助变角张拉（张拉腋），将锚索引出槽外张拉，简化了施工设备，提高了施工效率。

2、利用现浇预应力梁强度较高，质量易保证，保证整体性，抗震性能良好。由于混凝土强度等级提高时，体积可缩小，用钢量减少，减小梁的自重、增加结构刚度，造价降低。

3、施工场地小，使施工对地面、路面的占用和交通影响极小，能满足高环保要求。

随着21世纪大跨度建筑、高层建筑等的飞速发展，针对大跨度和超重荷载、高腐蚀环境和抗震的实际，产生了一系列的预应力混凝土结构，用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题，提高构建的抗裂度和刚度。云南师范大学呈贡校区体育馆采用环形预应力有粘结，后张法混凝土梁。上部为向内斜柱，使上部看台荷载对下层梁、柱产生向外压力，环形预应力混凝土梁环绕体育馆一圈，对体育馆起到箍紧的作用，有效防止建筑物发生变形破坏具有相当大的作用，并形成了《连续跨环形预应力梁施工工法》。

《连续跨环形预应力梁施工工法》的质量控制要求如下：

1、工程质量控制标准

预应力施工质量执行《预应力施工及验收规范》。

2、质量保证措施

（1）钢绞线进场时应附有质量保证书（或质量证明书），并按规定进行机械性能试验，符合有关标准方可使用。

（2）锚夹具进场应附质量保证书（或质量证明书），并经验收合格方可使用。

（3）钢绞线下料尺寸必须计算准确，保留端头，外露端钢绞线长度不得小于300毫米。

（4）波纹管支撑筋焊点位置应准确，焊接必须牢固，焊接支撑筋前，梁柱内非预应力筋保护层必须垫起到设计要求高度，以保证波纹管矢高，绑扎钢筋时梁内拉结筋暂不绑扎，待波纹管穿管完成后再安放绑扎，以保证穿管时畅通。

（5）非预应力筋与波纹管，锚垫板及钢板埋件一旦有冲突时前者应让出位置。

（6）波纹管搬运、布置应小心操作；振捣混凝土时，不得伤及波纹管泌水管，并设专人跟班监督。

（7）每个道波应设置灌浆水管，管口露出梁顶面200~300毫米。

（8）焊接其他钢筋或埋件时，电焊花不得伤及波纹管及钢绞线。

（9）张拉设备进场前，应送计量检测单位进行检定，并附有关检定合格证明书。

（10）混凝土浇灌完后不能拆除模板支撑当混凝土强度达到设计强度值后，方准张拉。

（11）操作张拉设备应有专人负责及保管并设专人记录张拉值。

（12）孔道灌浆：预应力筋张拉结束应即时进行灌浆，灌浆材料采用42.5号普通水泥，水灰比宜在1~0.45左右，流动度在160~180毫米。

（13）孔道灌浆前应用清水湿润，并落实供电、水情况，以免出现不必要的质量事故。

（14）孔道灌浆应连续进行，不得中断，直至泌水管出浓浆后用阀门控制泌水管再加压即可。

1、《连续跨环形预应力梁施工工法》避免了施工产生的大量场地占用，消除了对场地的严重影响，施工产生的振动、噪声、粉尘等公害降低到最低。推广使用的范围和数量，已成为衡量建筑企业技术水平的重要标志。该工法技术将促进建筑施工技术进步，社会效益和环境效益明显。

2、《连续跨环形预应力梁施工工法》工程进度快、干扰因素少、施工人员少、有利于文明施工、各种能源能较好地利用，即增强混凝土结构的抗裂性、抗震，又产生了较好的经济效益。

采用《连续跨环形预应力梁施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1、认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组长兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，在急性安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。

2、施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。

3、搭设脚手架时，立杆和水平杆应让开张拉端头（或者梁断端头）以免影响张拉设备和安全操作。

4、搭设操作平台各连接点必须牢固，不允许有松动现象，操作平台四周必须搭设1.2米高维护架及维护网。

5、脚手架板面要满铺，铺放平整，不允许有悬空或者探头板现象产生，用钢丝绑扎牢固。

6、高处作业所使用的物料、工具等应堆放平稳，且不得妨碍人员通行。

7、高处作业严禁向下乱抛物料。

8、应力张拉时，两端头严禁站人，操作人员应站在侧面操作。

9、严格遵守安全操作规程和施工现场的各项规章制度，服从安全管理，做到工完料尽。

《连续跨环形预应力梁施工工法》的应用实例如下：

1、云南师范大学呈贡校区体育馆

云南师范大学呈贡校区体育馆，工程结构为圆形钢筋混凝土 钢结构屋盖，建设用地26266平方米，建筑面积9816平方米，建筑基底面积5670平方米，地上1层，局部3层，建筑高度28.40米，座席总计3832席。在二层框架中设了一根C40的KL2-8（24）400×900（标高4.450米）环形预应力梁。梁内设两个波纹管，每个波纹管内放4根钢绞线，整根环形梁共分为8个张拉段，每3个跨为一个张拉段。锚固端、张拉腋平面如下图1所示，预应力筋平面位置如下图2，钢绞线位置如下图3。

2、兰坪金鼎锌业有限公司渣库三期涵洞项目工程

兰坪金鼎锌业有限公司渣库三期涵洞项目工程，位于云南省怒江州兰坪县，造价1015万元，2007年4月开工，2008年4月竣工。该项目应用了《连续跨环形预应力梁施工工法》，应用效果好。

3、云南文山斗南锰业股份有限公司技改二期项目工程

云南文山斗南锰业股份有限公司技改二期项目工程，位于文山斗南，建筑面积10000平方米，2007年3月开工，2007年8月竣工，该项目应用了《连续跨环形预应力梁施工工法》，应用效果好。

《连续跨环形预应力梁施工工法》的环保措施如下：

1、成立现场施工环境卫生管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工设备工程材料、废水、生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守防火及废气物处理的规章制度，做好交通环境疏导，随时接受相关单位的监督检查。

2、将施工现场地和作业限制在工程允许范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工材料堆码整齐，施工场地整洁文明。

3、优先选用先进的环保机械，采取设立隔声墙等消声措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽量避免夜间施工。

4、工程实行封闭施工，施工现场与周边村庄及居住区完全隔离，现场实行严格的保安制度，确保非施工人员不得进入施工现场。所有施工人员不得擅自在施工现场以外的地方乱闯，影响周边村民的工作生活。

5、所有运输建筑材料侧车辆设专人负责指挥疏导，严禁鸣笛，严禁乱停乱放。每天派专人负责清扫主要道路、场地并洒水，避免灰尘飞扬，造成空气污染。

6、废弃物（包括液体、固体和气体）的处理必须符合环境管理制度的要求：不在施工现场熔沥青或者焚烧油漆、油毡以及其他会产生有毒有害烟尘和恶臭气体的物质；对于高空废弃物必须使用塑料袋或密封式的容器装好用塔吊或井架吊下；现场需设置垃圾池及废料池，以便及时处理现场废物。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《连续跨环形预应力梁施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。

环形预应力梁施工工法适用范围

《环形预应力梁施工工法》适用于连续环形梁预应力和连续曲线梁预应力施工。

环形预应力梁施工工法工艺原理

《环形预应力梁施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.预应力筋采用分离式交叉搭接法。既便于预应力张拉，又便于施工时的拆模。预应力建立比较均匀；避免张拉端部过于集中，造成端部预压应力过大，同时可以使原跨中的预应力损失得到补充。见图2。

2.环形框架梁同跨预应力筋均分批张拉。

3.张拉伸长值控制，采用的以张拉力为主，伸长值校验的方法。调整采用预先张拉法。

环形预应力梁施工工法施工工艺

• 工艺流程

《环形预应力梁施工工法》的施工工艺流程见图3。

• 操作要点

《环形预应力梁施工工法》的操作要点如下：

一、预应力筋安装

1.波纹管安装∶按照设计图纸中预应力筋的曲线坐标，以梁底模板为基准，定出波纹管的位置，固定波纹管。

2.节点处理

接头∶必须采用大一号同类型波纹管作接头套管，接头管长度不小于300毫米，波纹管接口面应平整，密封，不得漏浆。

排水孔和灌浆孔∶波纹管按设计规定预留排气排水孔和灌浆孔，孔口的引出管与波纹管连接处应密实，避免漏浆。

梁端锚垫板；梁端锚垫板处模板采用定型模板，与锚垫板一起加工，安装位置要求正确、平整，不得扭曲，波纹管穿过锚垫板处应弧顺，不得出现拐点。

3.穿束∶可分别采用人工穿束、穿束机穿束和卷扬机穿束等三种方法进行穿束。

4.梁张拉端设置∶可分为以下几种∶梁上面或梁底面；梁体侧面；梁柱间加掖，板面设置张拉混凝土后浇孔。

二、预应力梁混凝土浇筑措施

1.混凝土浇筑前对预应力筋进行全面的检查，进行隐蔽工程验收。

2.所有新的振捣棒头均应用砂轮机磨圆，浇筑混凝土时应绝对避免振动棒强力撞击波纹管，以防止振动棒将波纹管凿破后漏浆，破坏其预应力筋的状态。

3.张拉端、固定端处钢筋较为集中，混凝土浇捣必须注意振捣密实。

4.混凝土振捣过程中应有专人不停抽动预应力筋，防止漏浆和堵孔。

三、预应力筋张拉力测试与计算

在第一块预应力张拉施工时，对曲线预应力梁的K、μ值进行现场测试并反演摩擦系数K和μ。根据测试值计算工程空间曲线预应力的摩阻系数、锚具的预应力损失以及张拉伸长值，为预应力的张拉提供张拉伸长的理论值。

摩擦损失测试采用传感器法，如图4所示。操作时须保证预应力束为一端张拉，在张拉前，要求预先在预应力束的两端各安装一台传感器。测试时，开动张拉端千斤顶进行张拉（张拉伸长值大于1个千斤顶的行程，对梁的预应力筋张拉端安装两个千斤顶），待达到测试工况要求时停止进油并稳定油压，分别读出此时两端传感器的压力读数，即可得到预应力孔道摩擦损失。每束预应力筋测试分七个工况，分别为0.1σ_con、0.2σ_con、0.5σ_con、0.6σ_con、0.8σ_con、1.0σ_con及持荷3分钟，读取每个工况传感器的读数和量测预应力筋张拉伸长值。

通过张拉测试和数据分析，分别采用最小二乘法和假定系数法反演摩擦系数，计算预应力筋张拉力。

四、施加预应力

1.准备工作∶在预应力筋张拉前进行设备标定，对构件端部预埋件、灌浆孔、混凝土等进行全面检查，合格后发出张拉通知单。

2.施加预应力∶施加预应力以张拉力为控制量、张拉伸长值为校核量。按设计图预应力孔道编号，按设计张拉顺序分批张拉。张拉时应做到孔道、锚环与千斤顶三对中，张拉过程应均匀。张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝。并填写张拉记录表。实际伸长量与理论伸长推算值之和。与理论伸长相比较误差不超过 6%、-6%，否则应停机检查原因，予以调整后方可张拉。

五、孔道灌浆

1、准备工作∶

张拉后应及时检查张拉记录及锚固情况，经认可后再准备灌浆。预应力张拉完成后48小时内应进行灌浆。灌浆前全面检查预应力构件进浆孔。排气、排水孔是否畅通；检查灌浆设备、管道及阀门的可性，压浆泵压力表。

2.灌浆采用纯水泥浆。水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5，水泥不得含有结块物。

3.压浆∶应缓慢、均匀地进行。

4.压浆时每一班做70.7毫米×70.7毫米×70.7毫米立方体试件一组，每组六块，标准养护28天，其抗压强度作为水泥浆强度质量评定的依据。

5.灌浆时冬季温度低于0℃或混凝土温度低于5℃；夏季温度高于35℃或混凝土温度高于25℃，停止灌浆。

6.灌浆作业时，应如实填写现场施工记录，每个构件均应有灌浆施工记录。

• 施工验收

《环形预应力梁施工工法》的验收质量标准按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204—2002。

一、预应力混凝土结构验收时，对预应力专项施工应提供下列文件和记录∶

1.预应力钢材合格证和检验报告。

2.预应力用锚具合格证、抽检记录或检验报告。

3.金属波纹管合格证和抽检记录。

4.张拉千斤顶及油压表的配套检验记录。

5.金属波纹管铺设的隐蔽工程验收记录。

6.预应力筋张拉记录。

7.孔道灌浆记录及水泥浆试块立方强度试验记录。

二、预应力施工验收，除检查文件、记录外，还应进行外观抽查。

三、当提供的文件、记录及外观抽查，均符合规范时即可进行验收。

《环形预应力梁施工工法》先后应用于上海铁路南站主站屋工程、上海光源工程主体建筑和上海市南汇区机关办公中心工程。

• 实例1

上海铁路南站主站屋工程9.90米平台为宽56.35米，外径270米的圆环形框架结构。结构超长超宽，不留变形缝。框架平台由五条环形预应力工字梁、径向次梁及水平梁组成。五条超大直径预应力环形工字梁采用有粘结预应力宽扁梁，梁截面为∶高1560～2100毫米，腹板宽700～1950毫米，翼板宽2500毫米。见图5。

结构预应力筋一般按两垮长度设置，交错搭接。在施工分块中按柱网每块至少有两跨，保证有50%预应力筋能够在本块张拉。预应力筋张拉逐块连续进行，分批张拉，分批拆模。通过该工法工艺，成功实现了主站屋超长圆环形梁预应力的施工，取得了良好的经济和质量效果，该工程于2003年7月开工，2004年9月结构全面建成，结构施工质量被评为上海优质结构，见照片效果图6。

• 实例2

上海光源工程主体建筑为圆环形建筑，其外围为圆环形框架结构，结构采用环形预应力梁施工工法，结构施工取得圆满成功。工程2004年12月开工，2006年12月全面建成，结构施工质量被评为上海优质结构。

• 实例3

上海市南汇区机关办公中心工程中环形预应力结构主要分布于F区 8.500、＋17.200标高的会议中心环形围护结构以及屋面的屋盖支撑梁中。该工法在该工程中应用良好。

《环形预应力梁施工工法》的环保措施如下：

1.张拉施工过程中，采取隔离措施，防止油泵油污污染。

2.灌浆施工时，对灌浆料进行废料回收。