变截面预应力斜梁及其施工工艺

摘要

本发明涉及一种变截面预应力斜梁及其施工工艺。变截面预应力斜梁，其特征在于：它主要包括斜梁本体，斜梁本体的下端与一层立柱上端浇筑连接，斜梁本体的中部和上端与Y型柱浇筑连接；所述斜梁本体内置工字形劲性钢骨和预应力波纹管,所述劲性钢骨位于斜梁本体中心，所述预应力波纹管有四根，分别位于劲性钢骨的四个角，所述每个预应力波纹管都穿束有预应力筋；所述斜梁本体的截面是变化的，斜梁本体与一层立柱连接处、三层处、四层处、中部与Y型柱连接处以及上端部处的宽度保持一致，厚度根据斜梁本体的角度、每层挑耳的个数、一层立柱和Y型柱的尺寸确定。而该施工工艺保证了波纹管穿束的便利性和预应力筋的穿束质量。

说明书

技术领域

本发明属于变截面预应力斜梁预应力施工技术领域，具体涉及一种变截面预应力斜梁及 其施工工艺。

背景技术

武汉光谷国际网球中心15000座主场馆工程，是以32根Y型柱支撑看台斜梁组成的一个 “碗状”体育场馆。工程结构相对比较复杂，看台由于是呈阶梯状形式，其下部支承结构形 式较多，本工程网球馆看台支承结构为Y型柱上悬挑大斜梁，看台距离地面高、悬挑跨度大， 斜梁截面设计尺寸大。斜梁本身为倾斜构件，空间超重斜向构件因其本身的重量及施工荷载 等因素作用下，会产生较大的水平推力，而这里斜梁产生的水平推力会随着倾斜角度的增大 而增大，对脚手架(即满堂架)系统受力特别不利。如果将斜梁倾斜角度过小就会影响位于 上部看台观众的观看视线效果。

传统预应力施工时，波纹管一次性穿束，在施工过程中，容易造成波纹管破损、堵塞， 致使后期预应力筋穿束困难，或者无法穿束。而预应力筋穿束步骤是波纹管安装后，穿束预 应力筋，混凝土浇筑，但是在本工程中斜梁较长，且是变截面，预应力筋曲线不一致，如果 施工完一段后即穿预应力筋，造成预应力筋预留较长，后一段波纹管无法穿束，且易造成预 应力筋污染、弯折、折断等问题。

传统斜梁施工时，挑耳一般作为二次结构施工：1.不利于挑耳结构的整体性；2.不利于 工期。而斜梁看作是梁的方式进行模板安装：1.不利于混凝土浇筑；2.对支模架要求较高， 不利于支模架的整体承受荷载；3.斜梁上表面砼易产生浮浆，对工程质量造成了一定影响。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种变截面预应力斜梁及其施工工艺，该斜 梁可以在倾斜角度一定的情况下保证上层观众的观看视线效果，可以增加斜梁本体的强度， 而该施工工艺保证了波纹管穿束的便利性和预应力筋的穿束质量。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

变截面预应力斜梁，其特征在于：它主要包括斜梁本体，斜梁本体的下端与一层立柱上 端浇筑连接，斜梁本体的中部和上端与Y型柱浇筑连接；所述斜梁本体两侧与斜梁本体同时 浇筑有挑耳(对称设有若干挑耳)，所述挑耳高出斜梁本体上表面；所述斜梁本体内置工字形 劲性钢骨和预应力波纹管，所述劲性钢骨位于斜梁本体中心，所述预应力波纹管有四根，分 别位于劲性钢骨的四个角，所述每个预应力波纹管都穿束有预应力筋。

所述劲性钢骨分为多段焊接而成，具体段数和焊接角度根据斜梁本体浇筑的段数和斜梁 本体的角度确定；所述预应力波纹管分为多段连接而成，具体段数根据斜梁本体浇筑的段数 确定。

所述斜梁本体上越往上的挑耳，高出斜梁本体上表面的距离越大。

所述斜梁本体由多段浇筑而成。

所述斜梁本体的截面是变化的，斜梁本体与一层立柱连接处、三层处、四层处、中部与 Y型柱连接处以及上端部处的宽度保持一致，厚度根据斜梁本体的角度、每层挑耳的个数、 一层立柱和Y型柱的尺寸确定。

所述斜梁本体的角度是变化的，斜梁本体与每层环梁连接处的具体角度根据层数和环梁 的尺寸来确定。

上述变截面预应力斜梁的施工工艺，其特征在于包括以下步骤：

第一步，浇筑前准备工作：先按照预先对变截面预应力斜梁的分段，准备好相应的模板、 分段好的劲性钢骨和预应力波纹管，以及内衬管和预应力筋；再在体育馆看台二层平台上搭 设满堂架；

第二步，砼浇筑变截面预应力斜梁第一段：

①在满堂架上搭设斜梁模板；

②安装第一段劲性钢骨，并绑扎斜梁钢筋和挑耳钢筋；

③安装定位第一段预应力波纹管，并且在其内部插入内衬管；

④向斜梁模板内浇筑混凝土；

⑤待混凝土达到一定强度后拆除斜梁模板，完成浇筑；

第三步，重复第二步砼浇筑变截面预应力斜梁下一段；

第四步，砼浇筑变截面预应力斜梁最后一段：

①在满堂架上搭设斜梁模板；

②安装最后一段劲性钢骨，并绑扎斜梁钢筋和挑耳钢筋；

③安装定位最后一段预应力波纹管，并且在其内部插入内衬管；

④抽出所有内衬管，对变截面预应力斜梁整段进行穿束预应力筋；

⑤向斜梁模板内浇筑混凝土；

⑥待混凝土达到一定强度后拆除斜梁模板，完成浇筑。

所述第二步和第四步中的步骤①均包括以下步骤：

a.首先，在满堂架上搭设斜梁底模板和挑耳底模板；

b.其次，安装斜梁侧模板和挑耳侧模板；

c.再次，每隔一个挑耳加装一个挑耳顶模板，每个挑耳顶模板的下端设有一个条形的挑 耳振捣孔；

d.最后，安装斜梁顶模板，在斜梁顶模板上与挑耳振捣孔对应处设有斜梁振捣孔。

所述第二步中步骤④或/和第四步中步骤⑤具体为：由斜梁模板上端口倾注混凝土，先采 用赶浆法沿斜梁振捣孔进行振捣，并通过斜梁振捣孔观测砼是否浇筑到位，再通过挑耳振捣 孔对挑耳进行振捣。

本发明的有益效果是：

(1)本发明将挑耳设计在斜梁的上部(超出斜梁一定距离)可以在倾斜角度一定的情况 下保证上层观众的观看视线效果。而该施工工艺保证了波纹管穿束的便利性和预应力筋的穿 束质量：该方法对预应力波纹管进行分段安装，并且加装内衬管(加内衬管，主要是防止在 斜梁变截面、斜率发生法变化时，采用内衬管对预应力波纹管进行填充防止预应力波纹管堵 塞；同时也可以防止浇筑时水泥浆进入预应力波纹管内)，有利于波纹管安装的便利性，保证 了波纹管安装质量，避免了波纹管破损等情况；预应力筋待斜梁施工完毕后，一次性穿束， 保证了预应力筋穿束质量，避免了预应力筋穿束困难或无法穿束，也避免先穿束预应力筋造 成的预应力污染、弯折、折断等情况；

(2)本发明中斜梁本体内置劲性钢骨和预应力波纹管，可以增加斜梁本体的强度；

(3)本发明中劲性钢骨和预应力波纹管为分段结构，可以使其安装简单方便，更好的一 次性穿束和保护预应力筋；

(4)本发明中所述斜梁本体上越往上的挑耳，高出斜梁本体上表面的距离越大，可以使 观众的视觉效果更优；

(5)本发明中斜梁本体的角度和截面都是变化的，可以更还的适应工程需要，满足工程 要求；

(6)本发明的施工工艺中将斜梁和挑耳同时进行浇筑，减少了施工工序；而且加装了斜 梁顶模板，解决了斜梁砼浇筑底部会产生砼堆积的难点，并避免了斜梁上部由于振捣产生浮 浆，提高了砼的整体感观和结构安全；为保证混凝土的密实，采用赶浆法进行振捣，并通过 振捣孔观察砼料充满程度；部分挑耳砼料无法充满时，可利用振捣孔增加砼料；

(7)本发明的施工工艺将挑耳和斜梁同步施工，减少了施工工序；该方法对斜梁进行分 段砼浇筑，有效解决了斜梁水平推力过大的问题；而且斜梁模板全封闭，只预留振捣孔，缩 短了斜梁砼浇筑的时间，解决了斜梁砼浇筑底部会产生砼堆积的难点，并避免了斜梁表面产 生浮浆，保证了斜梁结构质量，提高了砼的整体感观。

附图说明

图1是变截面预应力斜梁整体结构示意图。

图2是斜梁本体的截面示意图。

图3是变截面预应力斜梁的封闭式模板施工工艺中斜梁本体的立面示意图。

图4是变截面预应力斜梁的封闭式模板施工工艺中斜梁本体的截面示意图。

图5是变截面预应力斜梁的封闭式模板施工工艺中斜梁本体的俯视示意图。

图中：1-斜梁本体，2-挑耳，3-一层立柱，4-Y型柱，5-环梁，6-劲性钢骨，7-预应力 波纹管，8-满堂架，9-斜梁底模板，10-斜梁顶模板，11-斜梁侧模板，12-挑耳底模板，13- 挑耳侧模板，14-挑耳顶模板，15-斜梁振捣孔，16-挑耳振捣孔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合武汉光谷国际网球中心15000座主场馆工程实施例进 一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1-5所示，变截面预应力斜梁，它主要包括斜梁本体1(长度29.5m)，斜梁本体1 的下端与一层立柱3上端浇筑连接，斜梁本体1的中部和上端与Y型柱4浇筑连接；所述斜 梁本体1两侧(沿长度方向)与斜梁本体同时浇筑有挑耳(对称设有若干挑耳)2；所述挑耳 2(的右上角部)高出斜梁本体1上表面一定距离(如1-130mm)；

所述斜梁本体1内置工字形劲性钢骨6和预应力波纹管7,所述劲性钢骨6位于斜梁本体 1中心，所述预应力波纹管7有四根，分别位于劲性钢骨6的四个角，所述每个预应力波纹 管7都穿束有预应力筋(所述预应力筋每束钢绞线9根，钢绞线规格15.20mm)；

所述斜梁本体1的截面是变化的，斜梁本体1与一层立柱3连接处(1000mm×1000mm)、 三层处(1000mm×1200mm)、四层处(1000mm×1400mm)【直到N层处】、中部与Y型柱4连接 处(1000mm×1800mm)以及上端部处(1000mm×2400mm)的宽度保持一致，厚度根据斜梁本 体1的角度、每层挑耳2的个数、一层立柱3和Y型柱4的尺寸确定。

所述劲性钢骨6分为多段焊接而成，具体段数和焊接角度根据斜梁本体1浇筑的段数和 斜梁本体1的角度确定(所述劲性钢骨6为工字形钢骨，钢骨宽600mm，翼缘板宽300mm，钢 板厚25mm，整体长度29.5m)；

所述预应力波纹管7分为多段连接而成，具体段数根据斜梁本体1浇筑的段数确定。

所述斜梁本体1上越往上的挑耳2，高出斜梁本体1上表面的距离越大(挑耳2高出斜 梁本体1上表面的距离一般在0-130mm)。

所述斜梁本体1的角度是变化的(这里的变化是指斜梁本体1本身的角度变化，具体的 讲就是：斜梁本体1遇到每层环梁5时角度先变的平缓，过了与环梁5的连接处之后恢复到 原来的角度或者更陡，越往上恢复的角度越陡)，斜梁本体1与每层环梁5连接处的具体角度 根据层数和环梁5的尺寸来确定。

上述变截面预应力斜梁的施工工艺，包括以下步骤：

第一步，浇筑前准备工作：先按照预先对变截面预应力斜梁的分段，准备好相应的模板 (斜梁底模板9，斜梁顶模板10，斜梁侧模板11，挑耳底模板12，挑耳侧模板13及挑耳顶 模板14)、分段好的劲性钢骨6和预应力波纹管7(将劲性钢骨6和预应力波纹管7分段加工 好，并绑上铭牌，铭牌上标明编号、位置等标识)，以及内衬管和预应力筋；再在体育馆看台 二层平台上搭设满堂架8【对变截面预应力斜梁进行合理分段：第一段为二层结构悬挑段 (9.420m)至三层结构板面(11.510m)；第二段为三层结构板面至四层结构板面(15.990m)； 第三段为四层结构板面至斜梁中部与Y型柱交汇处底面(21.047m)；第四段为21.047m至预 应力环梁(600mm×1100mm)梁面(22.548m)；第五段为22.548m至五层环梁(500mm×900mm) 梁底面(24.500m)；第六段为24.500m至五层结构板面(25.400m)】；

第二步，砼浇筑变截面预应力斜梁第一段(即最下面一段)：

①在满堂架8上搭设斜梁模板；

②安装第一段劲性钢骨6(第一段劲性钢骨6下端固定连接在一层立柱3上)，并绑扎斜 梁钢筋和挑耳钢筋；

③安装定位第一段预应力波纹管7(安装完成后对其进行预埋位置、标高、固定质量、 接头质量、管壁进行检查)，并且在其内部插入内衬管；

④向斜梁模板内浇筑混凝土；

⑤待混凝土达到一定强度后(能拆模的强度后)拆除斜梁模板，完成浇筑；

第三步，重复第二步砼浇筑变截面预应力斜梁下一段(连接并安装下一段的劲性钢骨6 和预应力波纹管7时，先清洗预应力波纹管7管端约50mm长，然后在两者粘合面上用毛刷均 匀的涂上一层粘合剂，再把预应力波纹管7插入连接管件的承接口，轻轻敲击，使预应力波 纹管7全部插入承接口，约两分钟后不得再转动或拆开管材)；

第四步，砼浇筑变截面预应力斜梁最后一段：

①在满堂架8上搭设斜梁模板；

②安装最后一段劲性钢骨6，并绑扎斜梁钢筋和挑耳钢筋；

③安装定位最后一段预应力波纹管7，并且在其内部插入内衬管；

④抽出所有内衬管，对变截面预应力斜梁整段进行穿束预应力筋；

⑤向斜梁模板内浇筑混凝土；

⑥待混凝土达到一定强度后(能拆模的强度后)拆除斜梁模板，完成浇筑(待混凝土强 度达到设计强度的1000％时，进入张拉施工工序，后注浆并封锚)。在该斜梁两端及跨中设置 排气孔(排气孔一般设置在喇叭口垫板上)，部分兼做灌浆孔(灌浆孔用于向管道中灌水泥浆， 孔径一般不小于16mm，排气孔是为了保证孔道内气流同畅)，并且在预应力筋未穿入预应力 波纹管7之前，将排气管通过排气孔与预应力波纹管7连通连接，预应力波纹管7与排气管 连接处用防水胶纸包裹好。穿束时要调节该斜梁两端的预应力筋长度，两端的预应力筋埋入 混凝土中长度一般为400～600mm，张拉端工作长度一般为800～1000mm，不能太短以免影响 预应力张拉。预应力筋前头套上子弹头形壳帽或用塑料胶带包裹，方便从预应力波纹管7穿 入；每束预应力筋穿束完成后，在预应力张拉端及时安装螺旋筋和锚垫板。预应力筋穿束采 用人工穿束方式：人工穿预应力筋时在线头套上子弹头型钢帽子或用塑料胶带包裹，方便从 预应力波纹管7穿入，减少摩擦阻力并避免预应力筋戳穿预应力波纹管7，使穿束工作更加 顺利。将预应力筋单根或成束穿入预应力波纹管7中，张拉端露出1.0m，管口用水泥袋纸塞 紧，防止水泥浆和养护水流入，外露部分的预应力筋要用胶纸包裹好，防止腐蚀预应力筋。 预应力筋穿束采用整束牵引，先将预应力筋端部扎紧，套上穿束器，将穿束器的引线穿过孔 道，在前端拉动，后端向孔道内送进，直至两端露出所需长度(60cm)为止。穿好的预应力筋 应顺直，中间无扭结现象，以防影响预施应力的精确性。预应力筋束穿好后，应按两端每根 钢绞线的编号对称检查、对称穿入锚具中；

第一段的下端(斜梁本体1的下端)与一层立柱3上端浇筑连接，第三段或第四段(斜 梁本体1的中部)和第六段的上端分别与Y型柱4浇筑连接。

所述第二步和第四步中的步骤①均包括以下步骤：

a.首先，在满堂架8上搭设斜梁底模板9和挑耳底模板12[挑耳顶模板14的下表面高出 待浇筑成型的斜梁本体的该段上表面，使所述挑耳2高出斜梁本体1上表面一定距离(如 1-130mm)]；

b.其次，安装斜梁侧模板11和挑耳侧模板13；

c.再次，每隔一个挑耳2加装一个挑耳顶模板(14)，每个挑耳顶模板(14)的下端设有 一个条形的挑耳振捣孔16(所述斜梁振捣孔15和挑耳振捣孔16兼做出气孔，尺寸为200mm 宽×梁宽)；

d.最后，安装斜梁顶模板10，在斜梁顶模板10上与挑耳振捣孔16对应处设有斜梁振捣 孔15。

所述第二步中步骤④或/和第四步中步骤⑤具体为：由斜梁模板上端口倾注混凝土，先采 用赶浆法沿斜梁振捣孔15进行振捣，并通过斜梁振捣孔15观测砼是否浇筑到位，再通过挑 耳振捣孔16对挑耳2进行振捣。