本發(fā)明涉及建筑施工方法，尤其涉及一種地下管廊基于橫截面有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的設(shè)計(jì)及施工方法。
背景技術(shù)：
：近些年來(lái)，在建筑結(jié)構(gòu)中更多、更普遍的情況是：梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，而板采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。一般認(rèn)為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力相比無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力可靠性更高，通常板厚較小，應(yīng)該使用小直徑波紋管，但壓漿較為困難，在板中采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力仍然是合理的，規(guī)范也是允許的。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋在結(jié)構(gòu)中正常工作主要取決于兩端的錨具，一旦錨具因?yàn)槟撤N原因失效，整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全就有隱患，甚至導(dǎo)致連續(xù)的倒塌問(wèn)題。無(wú)粘結(jié)還存在下列劣勢(shì)：無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土工作時(shí)由于無(wú)粘結(jié)筋與混凝土發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，構(gòu)件破壞時(shí)無(wú)粘結(jié)筋的應(yīng)力總是低于預(yù)應(yīng)力筋的極限強(qiáng)度。當(dāng)超過(guò)截面抗裂彎矩時(shí)，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的裂縫相對(duì)集中且發(fā)展較寬，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力連接板對(duì)裂縫很敏感，當(dāng)?shù)装宄霈F(xiàn)裂縫后撓度增加的速度較快，裂縫寬度也較寬，因此無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力必須配置一定數(shù)量的普通鋼筋，以避免構(gòu)件在極限強(qiáng)度時(shí)不像拉桿拱一樣破壞。無(wú)粘結(jié)筋的作用全部依賴于錨具，一旦錨具失效其預(yù)應(yīng)力將全部失去有可能發(fā)生整體破壞或連續(xù)倒塌。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)錨固端的封閉防銹蝕要求更嚴(yán)，在工程實(shí)踐中較難處理。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種將傳統(tǒng)的普通梁板結(jié)構(gòu)、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板技術(shù)升級(jí)到經(jīng)濟(jì)、安全、耐久性好的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板技術(shù)，尤其涉及用于地下管廊和地下室頂、底板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板技術(shù)可以明顯減小梁板截面高度、減少鋼筋用量、降低地下管廊或者地下室的層高、減小地下室基坑深度、降低水浮力，從而節(jié)約大量的鋼筋和混凝土、降低了基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖費(fèi)用、減少底板抗浮措施費(fèi)用，同時(shí)該技術(shù)的采用基本杜絕了底板、頂板裂縫的發(fā)生，可解決超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)收縮裂縫的問(wèn)題，簡(jiǎn)化建筑外防水的措施，進(jìn)一步降低造價(jià)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種地下管廊基于橫截面有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的設(shè)計(jì)及施工方法，該有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板設(shè)計(jì)的方法建造地下管廊造價(jià)成本低、更安全耐久。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種地下管廊基于橫截面有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的設(shè)計(jì)及施工方法，綜合管廊每片管廊的長(zhǎng)度設(shè)置為30m，綜合管廊包括頂板、底板、外側(cè)墻和內(nèi)側(cè)墻；原地下綜合管廊的頂板、底板及外側(cè)墻的厚度400mm，內(nèi)側(cè)墻的厚度300mm；其創(chuàng)新點(diǎn)在于：采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的方法，頂板、底板、外側(cè)墻及內(nèi)側(cè)墻的厚度設(shè)置根據(jù)SAP2000建立有限元分析三維模型來(lái)設(shè)計(jì)；首先建立30m長(zhǎng)的管廊模型圖，以彈簧模擬地質(zhì)結(jié)構(gòu)作用，在底面彈簧剛度K=20000KN/m3，在頂板、底板和側(cè)壁的局部軸作用彈簧剛度為K=14000KN/m3，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生的載荷輸入外載荷的數(shù)值，頂面65kpa的均布荷載，側(cè)板梯形荷載，頂部為44.8kpa，底部為88.3kpa；將橫截面的外側(cè)墻和內(nèi)側(cè)墻的截面不同位置的彎矩圖、應(yīng)力圖和軸力圖，再根據(jù)這些圖上的數(shù)據(jù)和根據(jù)地下綜合管廊的高度寬度要求，從而計(jì)算出頂板、底板、外墻板和內(nèi)墻板的厚度；頂板、底板、外側(cè)墻及內(nèi)側(cè)墻均配置有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線；綜合管廊的施工步驟具體如下：S1：鋼絞線鋪設(shè)：以30米長(zhǎng)為一段，對(duì)地下綜合管廊的底板、外側(cè)墻、內(nèi)側(cè)墻和頂板依次進(jìn)行鋼絞線鋪設(shè)，板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)按正反拋物線布置，預(yù)應(yīng)力在板中應(yīng)嚴(yán)格控制矢高及反彎點(diǎn)；S2：錨固端設(shè)置：對(duì)于不好直接錨固的地方在鋼絞線鋪設(shè)的喇叭口處使用泡沫塊在端頭預(yù)留凹槽；S3：孔道一次灌漿：用壓力水將孔道進(jìn)行清洗，利用灌漿泵將水泥經(jīng)過(guò)波紋管灌到預(yù)應(yīng)力筋孔道中去，使水泥漿填滿預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道間的間隙，讓預(yù)應(yīng)力鋼絞線與夯牢固地粘結(jié)為一整體；S4：孔道二次灌漿：在孔道一次灌漿之后由于首次灌漿的水泥灰產(chǎn)生收縮的情況，此時(shí)通過(guò)灌漿泵將水泥經(jīng)過(guò)波紋管灌到預(yù)應(yīng)力筋道中去，進(jìn)行二次灌漿，去補(bǔ)足收縮部分的水泥漿；孔道灌漿之后需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，孔道灌漿與養(yǎng)護(hù)期需要21天；S5：側(cè)面填土：孔道灌漿與養(yǎng)護(hù)期之后，進(jìn)行在外側(cè)墻進(jìn)行填土，外側(cè)墻的填土依據(jù)載荷為65kpa且為梯形載荷；側(cè)面填土需要2天工；S6：智能張拉：在采用一端張拉或兩端張拉，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度不大于30m可一端張拉，大于30m需要兩端張拉，智能張拉7天；S7：后澆帶設(shè)置：采用單跨搭接的方式在鋼絞線上設(shè)置后澆帶；后澆帶在常規(guī)澆筑完成的60天后進(jìn)行；S8：灌漿密實(shí)度檢測(cè)：采用灌漿密實(shí)度檢測(cè)儀對(duì)孔道灌漿密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)；S9：頂端覆土填埋：在灌漿實(shí)度檢測(cè)完成后，頂端的覆土填埋依據(jù)載荷為65kpa且為均布載荷。進(jìn)一步的，所述頂板、底板、外側(cè)墻及內(nèi)側(cè)墻的厚度設(shè)置根據(jù)SAP2000建立有限元分析三維模型來(lái)設(shè)計(jì)，不僅需要考慮梁體彈性壓縮和混凝土收縮徐變的變化，也需要考慮5-100年不同時(shí)間變化的收縮徐變來(lái)進(jìn)行厚度設(shè)計(jì)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土承受在和時(shí)任一截面處預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)變值與周圍混凝土的應(yīng)變值相等，破壞時(shí)臨界截面有粘結(jié)筋的應(yīng)力非常接近極限強(qiáng)度。一般來(lái)說(shuō)，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的極限承載力比無(wú)粘結(jié)高20%-30%。2）當(dāng)超過(guò)截面開(kāi)裂彎矩Mcr時(shí)，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的裂縫分布均勻細(xì)密，從設(shè)計(jì)角度，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的抗裂要求可以放得更松。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋除了改善混凝土的結(jié)構(gòu)性能之外，其本身在混凝土構(gòu)件中也起著與普通鋼筋一樣的作用。一般來(lái)說(shuō)，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板比無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力可以少配20%以上的普通鋼筋。3）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的延性比無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件高43%，抗振性能好。尤其是地下綜合管廊的頂板表面長(zhǎng)期覆土，采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土可以滿足結(jié)構(gòu)耐久性的要求，而且可以滿足地面車輛動(dòng)荷載抗疲勞的要求。4）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的固定端可以使用壓花錨，不需要擠壓錨，錨具的費(fèi)用可以大幅降低。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土錨固端按一般操作規(guī)程要求灌漿處理較易達(dá)到防腐蝕要求。5）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁板允許考慮塑性內(nèi)力重分布對(duì)支座負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅，可以最大程度的調(diào)平正負(fù)彎矩區(qū)的內(nèi)力差值，為采用統(tǒng)一的曲線配筋形式創(chuàng)造了條件，一般只需要在支座局部增配少量的非預(yù)應(yīng)力筋即可補(bǔ)充強(qiáng)度，大大提高了曲線配置的預(yù)應(yīng)力鋼絞線的承載效率，使得有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力比無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力具有了更大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1為地下綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)斷面預(yù)應(yīng)力配筋圖。圖2為地下綜合管廊30m模型圖。圖3為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)荷載作用下M圖（7.5m）。圖4為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)荷載作用下M圖（15m）。圖5為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)荷載作用下M圖（22.5m）。圖6為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)荷載作用下理正彎矩圖。圖7為地下綜合管廊30m橫截面預(yù)應(yīng)力作用下綜合彎矩圖（7.5）。圖8為地下綜合管廊30m橫截面預(yù)應(yīng)力作用下綜合彎矩圖（15m）。圖9為地下綜合管廊30m橫截面預(yù)應(yīng)力作用下綜合彎矩圖（22.5m）。圖10為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（0.01m）。圖11為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（7.5m）。圖12為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（15m）。圖13為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（22.5m）。圖14為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（29.99m）。圖15為地下綜合管廊30m橫截面瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力作用下主彎矩圖（15m）。圖16為地下綜合管廊30m模型100年無(wú)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（0.01m）。圖17為地下綜合管廊30m模型100年無(wú)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（7.5m）。圖18為地下綜合管廊30m模型100年無(wú)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（15m）。圖19為地下綜合管廊30m模型100年無(wú)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（22.5m）。圖20為地下綜合管廊30m模型100年無(wú)預(yù)應(yīng)力作用下軸力圖（29.99m）。具體實(shí)施方式下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。本發(fā)明中，以遼寧沈陽(yáng)的鐵西新城地下綜合管廊為例：如圖所示的一種地下管廊基于橫截面有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的設(shè)計(jì)及施工方法，綜合管廊每片管廊的長(zhǎng)度設(shè)置為30m，綜合管廊包括頂板、底板、外側(cè)墻和內(nèi)側(cè)墻；原地下綜合管廊的頂板、底板及外側(cè)墻的厚度400mm，內(nèi)側(cè)墻的厚度300mm；采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的方法，頂板板面相對(duì)標(biāo)高-2.5m，底板板面相對(duì)標(biāo)高-5.9m，頂板、底板、外側(cè)墻及內(nèi)側(cè)墻的厚度設(shè)置根據(jù)SAP2000建立有限元分析三維模型來(lái)設(shè)計(jì)；首先建立30m長(zhǎng)的管廊模型圖，以彈簧模擬地質(zhì)結(jié)構(gòu)作用，在底面彈簧剛度K=20000KN/m3，在頂板、底板和側(cè)壁的局部軸作用彈簧剛度為K=14000KN/m3，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生的載荷輸入外載荷的數(shù)值，頂面65kpa的均布荷載，側(cè)板梯形荷載，頂部為44.8kpa，底部為88.3kpa。頂板、底板、外側(cè)墻及內(nèi)側(cè)墻的厚度設(shè)置根據(jù)SAP2000建立有限元分析三維模型來(lái)設(shè)計(jì)，不僅需要考慮梁體彈性壓縮和混凝土收縮徐變的變化，也需要考慮5-100年不同時(shí)間變化的收縮徐變來(lái)進(jìn)行厚度設(shè)計(jì)，如圖所示將橫截面的外側(cè)墻和內(nèi)側(cè)墻的截面不同位置的彎矩圖、應(yīng)力圖和軸力圖，再根據(jù)這些圖上的數(shù)據(jù)和根據(jù)地下綜合管廊的高度寬度要求，從而計(jì)算出頂板、底板、外墻板和內(nèi)墻板的厚度，以遼寧沈陽(yáng)的鐵西新城地下綜合管廊為例，計(jì)算出的厚度頂板、底板的厚度為350mm，外墻板和內(nèi)墻板的厚度為300mm。由圖3至圖15可以看出，沿著縱向的切割面（7.5m，15m，22.5m），各個(gè)位置的彎矩值變化較小，可以近似認(rèn)為是平面應(yīng)變問(wèn)題。僅考慮中間段15m，頂板及側(cè)板的跨中彎矩，SAP2000計(jì)算結(jié)構(gòu)與理正差別較小，但是在頂板與底板所有的支座處，差別較為明顯，以頂板右側(cè)為例，最右側(cè)支座的彎矩SAP2000為81.9KNm，理正彎矩為48.4KNm，并且與墻的頂支座彎矩相等?？梢哉J(rèn)為SAP2000的內(nèi)力更接近實(shí)際，因?yàn)榘迮c墻都是三維殼體受力，尤其在邊跨容易受到扭矩的影響，扭矩的存在會(huì)減小彎矩?cái)?shù)值。如圖16至圖20所示可見(jiàn)，隨著時(shí)間的變化，中部側(cè)板的平均拉應(yīng)力變化并不大，頂板及底板的平均拉應(yīng)力變化比較均勻，在100年后，平均應(yīng)力減少最大為0.08Mpa左右，損失約為14.4，兩端側(cè)板支座處變化比較大，最大可達(dá)0.15Mpa，損失約為33.3%，這也是設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)加強(qiáng)的地方。頂板、底板、外側(cè)墻及內(nèi)側(cè)墻均配置有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線。該工程中所用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線截面尺寸及力學(xué)性能滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的要求：綜合管廊的施工步驟具體如下：S1：鋼絞線鋪設(shè)：以30米長(zhǎng)為一段，對(duì)地下綜合管廊的底板、外側(cè)墻、內(nèi)側(cè)墻和頂板依次進(jìn)行鋼絞線鋪設(shè)，板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)按正反拋物線布置，預(yù)應(yīng)力在板中應(yīng)嚴(yán)格控制矢高及反彎點(diǎn)；S2：錨固端設(shè)置：對(duì)于不好直接錨固的地方在鋼絞線鋪設(shè)的喇叭口處使用泡沫塊在端頭預(yù)留凹槽；S3：孔道一次灌漿：用壓力水將孔道進(jìn)行清洗，利用灌漿泵將水泥經(jīng)過(guò)波紋管灌到預(yù)應(yīng)力筋孔道中去，使水泥漿填滿預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道間的間隙，讓預(yù)應(yīng)力鋼絞線與夯牢固地粘結(jié)為一整體；S4：孔道二次灌漿：在孔道一次灌漿之后由于首次灌漿的水泥灰產(chǎn)生收縮的情況，此時(shí)通過(guò)灌漿泵將水泥經(jīng)過(guò)波紋管灌到預(yù)應(yīng)力筋道中去，進(jìn)行二次灌漿，去補(bǔ)足收縮部分的水泥漿；孔道灌漿之后需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，孔道灌漿與養(yǎng)護(hù)期需要21天；S5：側(cè)面填土：孔道灌漿與養(yǎng)護(hù)期之后，進(jìn)行在外側(cè)墻進(jìn)行填土，外側(cè)墻的填土依據(jù)載荷為65kpa且為梯形載荷；側(cè)面填土需要2天工；S6：智能張拉：在采用一端張拉或兩端張拉，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度不大于30m可一端張拉，大于30m需要兩端張拉，智能張拉7天；預(yù)應(yīng)力張拉以張拉控制應(yīng)力為主，伸長(zhǎng)值校對(duì)為輔的控制方法，實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與計(jì)算伸長(zhǎng)值得偏差應(yīng)控制在±6%；智能張拉工序中，對(duì)于穿過(guò)后澆帶區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋采用兩階段分批張拉，第一階段，在常規(guī)澆筑完成后并達(dá)到張拉規(guī)范要求后，先對(duì)50-70%數(shù)量的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉；第二階段，在后澆帶建筑完成10天后進(jìn)行剩余預(yù)應(yīng)力筋的張拉；S7：后澆帶設(shè)置：采用單跨搭接的方式在鋼絞線上設(shè)置后澆帶；后澆帶在常規(guī)澆筑完成的60天后進(jìn)行；S8：灌漿密實(shí)度檢測(cè)：采用灌漿密實(shí)度檢測(cè)儀對(duì)孔道灌漿密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)；S9：頂端覆土填埋：在灌漿實(shí)度檢測(cè)完成后，頂端的覆土填埋依據(jù)載荷為65kpa且為均布載荷。本發(fā)明中，地下綜合管廊基于橫截面的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)及施工方法的成本分析及經(jīng)濟(jì)對(duì)比表可以得出采用的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板的技術(shù)，最終測(cè)算出每延伸1米可以節(jié)約4671.71元。成本分析及經(jīng)濟(jì)對(duì)比表：類型建筑面積（㎡）工程造價(jià)（元）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（元/㎡）普通方案15.418261.651185.82預(yù)應(yīng)力方案15.413589.94882.46節(jié)省指標(biāo)15.44671.71303.36本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3