2国家游泳中心预应力大体积混凝土大梁施工技术2008.3.15

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1、国家游泳中心示范工程应用成果评审资料预应力大梁大体积混凝土施工技术预应力大梁大体积混凝土施工技术国家游泳中心工程1.5m（宽）×3.5m（高）×34m（跨度）预应力大梁结构，在夏季高温天气下，大体积混凝土温度裂缝控制是本工程混凝土施工的重点之一。本文提出以下温度裂缝控制措施：混凝土初始温度控制，即通过对搅拌站拌合用水、水泥、砂、石分别进行降温，根据外界环境温度控制混凝土入泵温度；混凝土绝热温升控制，即混凝土配合比设计，采用高效减水剂和粉煤灰，降低了单方水泥用量，降低了水化热延缓了水化速度；混凝土浇筑控制；混凝土养护控制；预应力钢筋提前分步张拉等措施。经实际

2、测温，混凝土内部与表面的温差及混凝土表面与大气的温差不大于25℃，日降温速度控制在3℃以内，未出现温度裂缝。一、工程简介1.工程概况国家游泳中心工程是2008年奥运会主要场馆之一，场馆内部为钢筋混凝土结构，外墙及屋顶为新型延性多面体空间刚框架结构。国家游泳中心热身池上空设计为赛后溜冰场，为达到溜冰场防震动要求，溜冰场楼板下设计了8根有粘结预应力混凝土大梁，每根大梁截面尺寸为1.5m（宽）×3.5m（高），跨度为34m。预应力大梁由16根直径1.2m的圆柱支撑，预应力大梁混凝土等级为C40，与之相交的梁板等级为C30，两边支撑的圆柱等级为C50。混凝土浇筑时

3、间为2005年7月中旬，此时室外温度达到35℃左右，温度较高。本工程中预应力梁截面尺寸大，施工复杂，裂缝控制等级为二级，是工程混凝土结构施工中的一个重点。梁柱结构布置及立面示意见下图1：81国家游泳中心示范工程应用成果评审资料预应力大梁大体积混凝土施工技术a大梁立面示意图b梁柱平面结构示意图图1大梁立面及平面布置示意图梁内设计了12束预应力筋，每束由9根直径15.24mm(1×7)1860级高强低松弛有粘结钢绞线组成。预应力筋按双向抛物线曲线布置，有粘结预应力孔道采用镀锌波纹管。预应力筋布置见下图2：a跨中三排波纹管及钢筋位置图b梁端处变两排波纹管及钢筋位

4、置图图2预应力筋布置示意图2.同类工程调查研究我们调查了北京市近年施工的同类混凝土大梁工程成功案例。81国家游泳中心示范工程应用成果评审资料预应力大梁大体积混凝土施工技术（1）国家大剧院560m长壳体底环梁工程梁截面为2m（高）×3～4.3m（宽），位于钢结构壳体底部。分三次浇筑完成，最厚一次浇筑1.2m，每隔35m设一个微膨胀加强带，混凝土强度等级C50，浇筑时间为2003年3月～5月。（2）银泰大厦转换层大梁工程梁截面为6m(高)×2m(宽)，位于混凝土和钢结构转换层。一次浇筑完成，混凝土强度等级C60，浇筑时间为2005年3月。（3）调查结论与上述工

5、程比较而言，本工程浇筑时间处于夏季高温季节，最高气温可达35℃，比上述工程混凝土浇筑平均大气温度高15℃左右，混凝土浇筑后的温度取决于混凝土初始温度和水化升温的叠加。若不采取特殊措施，混凝土初始温度将非常高（可能达到35℃以上），这将直接影响到混凝土最终升温，对于温度裂缝控制非常不利。因此必须从控制混凝土初始温度和水化升温入手，确保内外温差和降温速度，防止温度裂缝产生。3.预应力大梁施工重点及难点（1）预应力梁截面大，跨度大，属于大体积混凝土构件，要求一次浇筑完成，混凝土水化热大，混凝土温度下降阶段产生收缩，受已有结构约束，产生收缩而容易导致构件裂缝，裂缝

6、表现为大梁侧面出现竖向裂缝，因此大体积混凝土防裂问题，特别是温度裂缝控制，是该部位施工的重中之重。另外，拆模后梁底可能出现纵向披裂裂缝，原因是预应力筋位置不合理，保护层偏小，预应力筋张拉后局部应力集中所致；张拉端锚头部位易出现局部裂缝，原因是张拉端锚板不平，张拉端局部受剪切应力过大产生裂缝，也是需要控制的部位。（2）由于截面大，构件重，梁距热身池底板约14m高，给结构支撑脚手架提出了较高要求。（3）施工中梁柱节点处的配筋较多，预应力与非预应力穿插多：1）波纹管布设从梁中两排变为端部三排，与梁箍筋交叉多；2）对拉螺杆与波纹管位置矛盾处多；3）浇筑梁中混凝土时

7、对波纹管位置难以掌控，振捣困难，易造成波纹管破裂；4）波纹管距混凝土下皮较近，容易产生蜂窝麻面、混凝土不密实；5）梁支座处设计成“类简支”结构。给施工造成了一定的困难。81国家游泳中心示范工程应用成果评审资料预应力大梁大体积混凝土施工技术（4）根据设计要求，对混凝土进行配合比设计，并对混凝土原材料初始温度、拌合物温度、绝热温升及内外温差进行反复计算，最终得出最优配合比和原材料初始温度控制值。二、混凝土防裂控制措施针对重点及难点，从设计及施工角度出发，分别制定了下列控制措施。1.设计构造措施为降低混凝土受已有结构约束，防止构造裂缝温度裂缝，设计单位采取了类简

8、支梁的构造措施，在梁柱节点断开一部分混凝土连接。如下图3：图3预应