摘要：结合具体工程，开展了对大跨预应力高强混凝土结构施工期间安全与质量控制的研究。探讨了施工力学分析模型，比较三种张拉程序的优缺点，对施工中预应力张拉及支拆模的荷载传递进行了分析，提出了新的假定。修改原施工程序，又与现场监测相结合，确保了施工安全和工程质量。
关键词：预应力，高强度混凝土，张拉，荷载传递，现场监测
Abstract: combining the actual project, began to long-span prestressed concrete structure during the construction safety and quality control. Discusses the construction mechanics analysis model, more three kinds of tension and the advantages and disadvantages of the program, the construction of prestressed tension and dismantling formwork teams of load transfer of analysis, a new hypothesis. Modify the original construction procedures, and combining with the field monitoring, ensure the construction safety and the quality of the project.
Keywords: prestressed, high strength concrete, tension, load transfer, on-site monitoring
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号
1 引言
一个建筑物一般要经历施工阶段-使用阶段-老化阶段。至今人们重视的是使用阶段，其研究也较为深入，对老化阶段已开始研究其耐久性及使用寿命等问题，而对施工阶段，尚未开展系统的研究，由于事故率较高且产生裂缝的问题较为普遍，对其开展重点的系统的研究已迫在眉睫。
在结合某试点工程这一大跨预应力高强混凝土框架结构进行变形和裂缝计算方法现场检验的过程中，一开始就发现采用常规方法进行大跨度预应力以及高强混凝土的施工存在着安全与质量隐患，于是对原有现场监测进行了适当调整和补充，使之成为该工程施工期间安全与质量的控制手段。及时分析，指导修改施工程序，保证了工程质量。本文是对该工程实施控制的总结，同时在施工力学分析基础上，提出了这类结构施工期间安全与质量控制的主要内容、标准和方法问题。
2 施工初期出现的问题及采取的措施
2.1 工程概况
结构体系为单跨双悬挑多层框架结构，中跨跨度21m，两边各悬挑4m，纵向柱距7.8m，底层层高7.0m，二、三层层高4m，四层作游泳池，屋面为全玻璃拱壳网架。主梁及楼板均采用后张预应力C60等级混凝土。二、三层楼面梁截面为600×1200mm，四层楼面梁截面为1200×1500m。
2.2 施工初期出现的问题
前几年在南京地区采用高强混凝土的工程较少，混凝土搅拌站及施工单位缺乏经验，因此，浇筑第一层楼板后发现有少量龟裂现象。
在浇筑完第三层楼盖混凝土时，张拉了二层楼板预应力，并立即拆除模板，以提高模板周转率。与此同时，准备采用“数层浇筑，顺向张拉”的程序，全玻璃拱壳网架在开始浇筑第四层楼盖混凝土时欲对二层楼面大梁进行张拉。通过预设应变传感器的监测，因拆除了底层板下支撑，发现大梁跨中即将出现裂缝，且张拉二层大梁时，将承担较多的自重和施工荷载，存在安全问题。
(3) 采取的措施
对板面龟裂的问题，与高强混凝土水泥含量多于普通混凝土、运输过程中塌落度损失、泵送有关，更与养护方法有关。经研究，要求严格执行《高强混凝土结构设计施工指南》，适量掺入了微膨胀剂，加强了养护。此后，就没有再出现龟裂及其他收缩裂缝问题。
对拆模以及预应力张拉程序．进行了多方案的施工力学分析(详后)，又根据实测应力情况，采取了两方面的措施。一是补部分底层板下支撑；二是重新确定了预应力张拉程序，即三层一二层一四层楼面梁，同时确立了11种工况，实施严格的监控，控制混凝土中的拉应力小于等于ftk。
3 确定张拉程序的力学分析模型
在施工阶段，主要的荷载有结构自重及施工荷载，在此，将预应力的作用视为荷载作用在结构构件上。此时可将预应力对混凝土结构产生的效应用一个等效力系即等效荷载来分析。
对于一个多层或大跨度预应力高强混凝土框架结构，应分别进行不同张拉程序时的力学分析，以求得合理的方案。现就可能采用的张拉程序的力学分析模型进行讨论。
(1) 逐层浇筑（图1）
如图1所示，该张拉程序的最大优越性是每张拉一层便能使结构成为稳定体系，安全性好。通过力学分析，表明逐层张拉上层时对下层的影响不大。虽然占用模板、支撑的时间和数量少，然而，该方案只适用于同层建筑平面很大的情况，否则占有的工期很长。就目前的多数多高层建筑而言，不太现实。
图1 逐层浇筑，逐层张拉
(2) 数层浇筑，顺向张拉
如图2所示，针对实际结构，分为几个段设立支撑，每一段内有一定数量的层数，在该范围内由下而上逐层张拉并逐层拆除其下支撑。此即所谓“数层浇筑，顺向张拉”。
该方案可以克服占用工期过长的缺点，但最大的缺陷是由于上部的支撑一尚未拆除，张拉层要额外承担未张拉层的部分荷载，易引发质量事故：同时张拉上层后，已张拉的下层有二次反拱问题。力学分析表明，对跨度、荷载和浇筑层数较小的情况可以采用本程序．对大跨度情况，出现安全事故的可能性更大，应慎用。
图2 数层浇筑，顺向张拉
（3）数层浇筑，逆向张拉
由图3所示，浇筑数层后，自下而上逐层张拉。采用该张拉程序时，为不侵占工期，应在浇筑层的下一层开始张拉。该案可使结构的稳定性不断加强，除图4中的第①工况时承受较多的自重和施工荷载外，以下各工况时只承担本层相应荷载，反拱值容易控制。
图3 数层浇筑，逆向张拉
由上述分析可知，对大跨预应力高强混凝土结构而言，应优先采用“数层浇筑，逆向张拉”的程序。
在对上述不同力学分析模型进行计算时，必须考虑支模的情况，亦即考虑支撑将上下楼层连接及其荷载传递的实际情况。
4 试点工程施工中现浇楼盖的荷载传递分析
根据在高层建筑施工中现浇楼板的荷载传递与支模层数，提出可按1979年美国学者M．K．霍德建议的四点简化假定进行荷载传递分析，即①支撑的刚度相对于楼板是无穷大：②楼板由于支撑相互连接，因而当加上新荷载时．所有互相连接的楼板挠度相等，同时楼板按其相应的刚度承受一部分增加的荷载；③当楼板的刚度相等。所加荷载由相互连接的楼板平均分担：④地坪或其他基础支座是刚性的。为方便分析可假设楼板的标准层自重为D，相应一层支撑的自重为0.184D，不考虑施工活荷载。
本文结合大跨度预应力还有试点工程楼层梁不等刚度的特点，提出第⑤点假定，即楼层梁张拉预应力后，其下支撑自动失效，在其上支撑连接下，下层梁支承荷载应大于或等于本层自重．上层梁支承荷载可小于本层自重。
以试点工程为例，通过对比两种张拉程序及支拆模方案的荷载传递过程，由于第四层为游泳池，取第三楼层荷载为2D，该梁与下层梁的刚度比为3.906：1.0。
待两层楼板混凝土强度达设计要求后顺向张拉时，由步骤4可知，第一、二楼层梁将支承2.184D荷载。步骤5时，尽管第三楼层梁刚度大，但第二楼层粱仍然达到2.388D荷载值。若再考虑施工荷载，则第一、二楼层粱易出质量事故．前面讨论过施工初期第一楼层梁跨中应力较大的问题，可由步骤4获得较好的解释。
据上第二种张拉程序进行施工阶段各工况的力学分析并验算了相应的承载力后表明：大跨预应力高强混凝土框架是安全的。
5 现场监测是安全和质量控制的重要手段
尽管进行了上述分析，但由于复杂的因素将导致分析结果的准确性不够理想。因此，对主要结构，进行现场监测，掌握动态信息。对安全和质量控制是十分必要的。
监测的主要方法是设置钢筋应变计量，通过量测到的应变求得混凝土的应力变化，防止裂缝的出现，预测发展趋向。钢筋应变计应设置在控制截面处。在试点工程中，埋设了较多的钢筋应变计，测定了施工过程中各工况时的应变情况。按第二种张拉程序(逆向张拉)后所测得的混凝土最大拉应力的测点位置，其中1点为梁底，2、3、4点均为梁顶处，在不同工况下产生的混凝土最大拉应力分别为2.08、2.04、2.92、2.12N／mm2，这已与ftk=2.95N／mm2较为接近。观测表明，尚未发现裂缝。在测点1出现2.08N／mm2的背景是尚未张拉预应力时过早拆除了底层板支撑，致使梁受荷较大。如前所述，当采取了补支撑的措施后，很快消失，张拉预应力后只出现压应力。在试点工程中，将现场监测与预应力张拉程序及支、拆模荷载传递分析相接合，十分有效地发挥了对施工期间安全和质量的控制作用。
图1 建筑结构体系示意图
6 结束语
对大跨度预应力高强混凝土结构，首先要进行张拉程序及支拆模方案的荷载传递分析，确定最安全的方案，然后进行力学分析，明确控制截面，并在此基础上埋设必要的监测元件进行现场实测，实测中应控制受拉混凝土应力不超过抗拉强度的标准值。这种施工前的力学分析与施工期现场实测相接合的方法，已经由程试点证明是对施工期间的安全与质量控制的有效方法。
参考文献：
[1] 简斌, 秦仕洪, 李唐宁. 大跨度预应力框架在加层改建工程中的应用[J]. 重庆建筑大学学报, 2000,22(5) ：76-78.
[2] 黄宗明, 杨溥, 任伟. 大跨度预应力结构体系等代框架计算模型研究[J]. 重庆建筑大学学报, 2005,27(4) ：111-113.