超长无粘结预应力混凝土结构裂缝控制探讨
摘 要：超长混凝土结构是指伸缩缝间距超过《混凝土结构设计规范》[1]规定的最大间距的钢筋混凝土结构，这种结构伸缩缝间距虽然未超过规范限值，但结构温差变化较大、混凝土收缩较大极易出现裂缝。随着科学技术的不断发展，人们需求的不断提高，这种超长混凝土结构应用越来越多，如何运用无粘结预应力技术控制超长结构裂缝就是本文要探讨的问题。
关键词：无粘结预应力；超长混凝土结构；裂缝
由于混凝土自身的抗裂性能差，对于混凝土结构裂缝控制人们通常采用设置温度伸缩缝和施工后浇带，来解决温度裂缝的问题。为了防止和避免混凝土后期的裂缝的产生与发展，利用无粘结预应力技术，依照 “抗放兼施，以抗为主”的理论，设置无粘结预应力筋施加预应力可以在混凝土中建立压应力来平衡结构内由于温度变化导致的拉应力，从而有效的控制超长混凝土结构中出现裂缝的问题。
1、工程概况
某项目科研办公区的地下车库建筑面积约9500m2，车库南北宽36.6m，东西长241m。工程裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度允许值为0.20mm。在基础底板、外墙及顶板设置后浇带解决前期混凝土早期收缩应力；在车库外墙上部设置6道间距250mm预应力钢绞线以及车库砼顶板中部双向铺设间距为350mm毫米，直径为15.2毫米的无粘结预应力钢绞线施加压应力以解决后期混凝土的徐变及温度变化的拉应力而导致的裂缝。
2、预应力张拉区段的划分
本工程地下车库东西长241米，远远超出预应力允许张拉长度，为此在二次深化设计中，采用单根公称直径为15.2 mm，抗拉强度为FPTK=1860MPa的钢绞线，并留置后浇带将地下车库顶板分为5个张拉区段，每个张拉区段长度约45-55米（每个张拉区段不超过60m），将每个区段的东西方向的预应力筋的张拉端和锚固端设置在后浇带内，后浇带两侧设置加强筋，这样在每个张拉区段施工完毕且达到张拉条件后可分别进行预应力张拉，不影响其它施工区段的正常施工，同时在两个预应力张拉区段之间的后浇带所在跨铺设预应力钢绞线，在车库顶板5个区段分别进行预应力张拉完毕，后浇带浇筑完毕且后浇带处的砼达到设计要求强度的90%以上，再张拉后浇带所在跨的预应力钢绞线，从而将5个独立的预应力施工区段连接为一个整体，这样解决了超长砼结构的预应力张拉问题。
3、无粘结预应力钢绞线的施工
无粘结预应力钢绞线施工流程：钢绞线、锚具进场复试→钢绞线下料、锚固端制作→板底钢筋、地下室外墙钢筋绑扎→定位筋焊接、马凳铺设→钢绞线铺设→放置锚垫板、螺旋筋→隐蔽工程验收→混凝土浇筑→预应力张拉（浇筑混凝土强度达到设计值的90%后）→切除预留钢绞线→封端。
3.1钢绞线下料。钢绞线下料位置应选取平坦宽阔的位置进行施工，下料尺寸根据预应力线性图的直线尺寸外加上预留长度，预应力筋长度在20米以内时，预应力钢绞线长度增加1米；预应力钢绞线长度在20米以上时，预应力钢筋长度增加1.8米计算进行切割。
3.2预应力钢绞线定位筋的安装。外墙非预应力钢筋骨架绑扎后，墙体预应力定位筋采用直径为8mm的钢筋作为托架，水平间隔1米，竖向间隔250mm，采用点焊的方式焊接在墙体竖向钢筋上；在砼板中的无粘结预应力钢绞线根据设计图纸要求及深化设计图纸进行铺设钢绞线，间距350mm，在车库顶板下层钢筋绑扎完毕后，铺设通长马凳，马凳间距1米，马凳高度为砼板厚度的一半减去一根钢绞线的直径，这样双向预应力钢绞线铺设后刚好位于砼板的中间（钢绞线铺设应精度满足规范要求）。
3.3预应力钢绞线铺设。钢绞线按照施工尺寸下料完毕后，在张拉端处用铁丝绑扎以防止端部松股。在铺设钢绞线前，先编制无粘结预应力筋的铺设顺序，在铺设时预埋管道等预埋件尽量为预应力钢绞线让路，将钢绞线逐根的铺设在预先铺设好的定位筋上，并用绑扎丝固定。
3.4张拉端与固定端的节点安装
3.4.1张拉端采用AM15-1夹片锚具，后浇带内或梁边采用凹入式构造，采用塑料泡沫块留洞，钢绞线与承压板垂直，承压板与螺旋筋点焊固定，钢绞线铺设完毕后浇筑混凝土前，应指派专人对成型的线性预应力筋进行检查。
3.4.2固定端采用JYM15P型挤压式锚具，锚固端部按钢绞线根束放置单孔预埋钢板、螺旋筋，并放置在梁支座内或后浇带内。同样钢绞线与承压板垂直，承压板与螺旋筋点焊固定
3.5混凝土的浇筑要点。预应力筋铺设、安装完毕后，应进行隐蔽验收，应当确认合格后方可进行混凝土浇筑。浇筑混凝土时严禁振捣棒或其他工具碰撞预应力筋、定位钢筋及端部预埋件，以确保预应力筋和预埋件位置准确。
3.6 预应力钢绞线的张拉
3.6.1张拉顺序：地下车库顶板张拉区段混凝土强度达到设计强度的90%→地下室顶板钢绞线由中间向两侧对称张拉→由上往下依次张拉外墙预应力钢绞线→后浇带砼土浇筑→后浇带砼强度达到设计强度的90%→张拉后浇带所在跨的预应力钢绞线（顺序与地下车库顶板、外墙张拉顺序相同）。
3.6.2张拉前的准备。本工程张拉采用YCJ240型千斤顶，2YZB2-55型油泵，张拉用千斤顶和油泵应由有资质的专业单位标定，并配套使用。检验张拉设备的机械仪器精度不得低于1.5级，压力表采用耐震精密压力表，最小刻度为0.2MPA，精度为0.4级，量程0-60MPA。张拉设备就位：
3.6.3预应力张拉。预应力张拉应由专人进行全程监控，根据提供混凝土的强度、弹性模量报告。张拉前应仔细核对抗压强度、弹性模量值及龄期符合要求并对张拉设备、工艺参数，张拉过程中对张拉应力、实测伸长值及持荷时间进行监控，如出现问题，立即停止并认真查明原因，消除后再进行张拉。预应力钢绞线张拉完毕后，方可拆除板底部支撑。
3.6.4张拉操作要点。张拉时，对主缸送油，使钢绞线束略为拉紧。并调整锚板和千斤顶位置，进一步使钢绞线轴线、锚具轴线和千斤顶轴线三轴同心，同时观察钢绞线的松紧度。千斤顶送油加载至钢绞线的初始应力后测量油缸伸出长度和夹片外露量，在工具锚口处用笔划线，以检查有无滑丝的标记，超过规定后对该束的夹片实施整体退锚处理（将千斤顶与限位板退除，在千斤顶与锚板之间安装上特制的退锚处理器，重新张拉），重新更换夹片；若无滑丝，则单端张拉到控制应力（1.0σcon），稳定进油量持荷2min以减少钢绞线松弛损失，同时量取油缸伸出长度和夹片外露量，对钢铰线的实际伸长量与理论伸长量进行对比检算，两者误差在±6%以内时张拉有效。
3.6.5在持荷2min状态下，如发现油压下降，立即补至规定油压，认真检查有无滑丝、断丝现象。在张拉过程中，预施应力以油表读数为主，以预应力钢绞线伸长作校核的双控法。如钢绞线伸长值偏差超过规定范围，查明原因后重新张拉。
3.6.6整个张拉工序完成，在锚板口处的钢绞线束做上记号，以供张拉后对钢绞线锚固的质量情况的观察。
3.7预应力张拉端的封锚。1）预应力筋张拉完后经勘查无误后，方可进行预应力筋剩余长度的切割。切割采用砂轮锯，严禁电弧切割，预应力筋外露夹片长度不得小于30mm。2）预应力钢绞线张拉完毕后，应及时对锚固区进行保护，先由预应力专业队伍将锚具及预应力筋外露部分涂上防腐油脂，再将锚具套上封端罩，对于后浇带内的张拉、固定端，采用C45微膨胀砼浇筑后浇带封锚，对于凹入式张拉端可用C40微膨胀细石混凝土封埋。
参考文献：
[1] 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
[2] 《建筑施工手册》第五版