编束由江苏省江南建筑技术发展总公司承担预应力施工的某生产厂房为单层四连跨排架结构，平面尺寸为99m×120m，屋架设计选用中国建筑标准设计研究所出版的图集95G415（七）～（十）《预应力混凝土折线形屋架》（由机械工业部设计研究院设计，以下简称95图集）。预应力筋采用碳素钢丝（fptk=1570N/mm2），图集规定30m跨屋架须采用两端张拉，两端均采用钢质锥形锚具，且规定屋架下弦中间两节点处预应力钢丝束中间应插入粗钢筋编束。由于95图集于一九九七年七月批准实施，而江苏地区至九九年初才有售，事实上该工程可能为江苏地区第一个使用新屋架图集的工程，为此在预应力施工前我们就施工方案、施工工艺及相关的技术问题做了认真的分析准备，对图集中施工工艺的某些要求作了适当改动，现将有关问题及我们的做法提出来，供同行参考和讨论。1关于30m跨屋架两端张拉问题95图集中对30m跨屋架预应力筋张拉要求为“…为避免侧向弯曲，两束及四束者（张拉）应在两端对称布置，应采用两端张拉，…两端同步张拉，先在一端锚固，另端补足拉力后再行锚固。”“两端张拉”的目的是为了确保预应力筋中建立的有效预应力值能符合设计要求，“两端同步张拉”则是从屋架下弦截面受力对称的角度出发的，是屋架张拉的基本前提。但“另端补足拉力后再行锚固”在实际施工时却难以实施。其原因为补拉端钢质锥形锚具在先期张拉力的作用下产生一定的变形的同时，已将钢丝束锚紧。由于锚具的“自锁”作用，即便钢丝束中由张拉端传来的张拉力已小于σcon，实际上按σcon张拉补拉端是不能将锚塞拉松的，当补拉力加大到足够大（—般情况下要超过110％σcon）能拉松锚塞时，又将产生另一个问题—滑丝问题。这是由于钢丝的直径有偏差，同时孔道、千斤顶、锚具“三心一线”也不可能绝对重合，造成补拉端工具锚对钢丝束的每—根钢丝的锚固力大小有差异。当补拉端锚塞拉松的瞬间，锚固力小的钢丝当不能承受由钢丝束中传来的冲击力时将产生滑丝，一般情况下滑丝的数量常常超过规范“每束不超过1根”的要求。一旦发生该类情况，处理是非常困难的。标准的两端张拉应当由两台千斤顶在两端同时张拉一束钢丝，一端先行锚固，另一端补足后再行锚固。一端先拉再在另一端补拉的两端张拉方式，只有当孔道摩阻较大（一般为曲线束且摩阻大于30％σcon）的情况时才较合适。鉴于此，我们通过分析两端张拉后钢丝束中建立的预应力值的大小，来寻求合适的张拉方式，以满足设计对钢丝束建立的有效预应力的要求。1．1按95图集中施工工艺张拉后预应力筋中建立的有效预应力计算：（见图1）
线EFG为两端张拉力预应力筋中建立的有效预应力值
图1 两端张拉力后预应力筋中建立的有效预应力值
（1）张拉控制应力：σcon=0.7fptk=0.7×1570=1099N/mm2（2）锚口损失：σLm=33/1099=3％σconσA=σcon-3％σcon＝97％σcon A为第一张拉端 B为第二张拉端（3）孔道摩擦损失：σL2＝σA（kx+μθ）式中：k=0.0015 μ=0.25 x=29.8mθ按跨中起拱30mm计, θ=（30/l5000）×2=0.004其中：孔道摩擦kx=0.0015×29.8=0.0447折点摩擦μθ=0.25×0.004=0.001（忽略不计）σB=σA-σL2＝（1-4.5％）σA=95.5％σA即折减系数为95.5％。（4）夹片内缩损失：σLl＝（5/30000）×2×105/1099=3％σcon（5）先在—端张拉后预应力筋中建立的预应力值（图1中CD线）第一张拉端：σpe1=σcon-σLm-σL1＝σcon-3％σcon-3％σcon=94％σcon第二张拉端：σpe2=97％σcon×95.5％-3％σcon×95.5％=89.8％σcon(假定正反摩擦系数相同)（6）在第二张拉端补足张拉后预应力筋中的预应力（图中EFG线）：第二张拉端：σ＇Pe2＝σcon-σLm-σL1＝94％σcon第一张拉端：σ＇pe1=94％σcon-3％σcon×95.5％=91.1％σcon此即为最终建立的预应力值。两端张拉后每端四束钢丝平均应力为：（94％+94％+91.1％+91.1％）σcon/4=92.55％σcon1．2考虑按一端超张拉101％σcon张拉工艺代替两端张拉，则张拉后预应力筋中建立的预应力值（图2）：
线HI为一端超张拉力后预应力筋中建立的有效预应力值
图2 一端超张拉力后预应力筋中建立的有效预应力值
张拉端：σ=101％σcon-σLm-σL1=95％σcon固定端：σ＇=98％σcon×95.5％-3％σcon×95.5％=90.7％σcon一端超张拉后每端四束钢丝平均应力为：（95％+95％+90.7％+90.7％）σcon/4=92.85％σcon比较两种方案,采用101％超张拉的一端张拉工艺与两端张拉工艺最终建立的有效预应力相当，满足图集要求，为此也征得95图集设计者机械工业部设计研究院的同意。张拉方案改变后，不但减小了张拉失败的可能性，同时也减小了工作量，固定端的锚具也由锥形锚具改为镦头锚具，降低了工程成本。实际施工中摩擦损失要小得多（本工程情况下），若忽略该部分损失，则不管是否采用两端张拉，预应力筋中建立的有效预应力均为94％σcon（按图集方案），或95％σcon（按101％超张拉方案）。2钢丝编束及钢丝束中插粗钢筋的问题95图集要求在施工中，除按规范规定对预应力筋束编束外，还必须在屋架下弦的中间两节点处编束，并在预应力筋束中间插粗钢筋。编束的目的是为了防止钢丝互相缠绕，保证钢丝之间相互平行，从而使钢丝之间的受力较为均匀。插入粗钢筋的目的是为了防止钢丝集中成束，在张拉后束中心线与孔道中心线有较大偏差，从而引起屋架侧向弯曲。关于编束的问题，我们认为，由于碳素钢丝有较好的伸直性，在制束时只要将钢丝之间相互理顺，并隔适当距离用扎丝扎紧，一般情况下是不会出现钢丝间纠缠不清的情况，即使个别钢丝之间不平行，由于屋架直线段较长，其缠绕引起的钢丝之间的应力差异也极为有限，可忽略不计。事实上，目前对于钢丝束配筋的预应力工程，一般均采用“一把抓”工艺操作。而即使采用编束工艺处理的钢丝束，由于运输、穿束等过程的影响，也很难保证钢丝之间处于理想的平行状态，反而会出现整束钢丝扭曲现象。明显的事情是：每束钢丝两端及跨中两节点处的编束工作将是极其耗费人工的事。关于钢丝束中插粗钢筋的问题，我们作了简单的分析：如95图集中YWJ30-1型屋架，配筋为2-23φs5，为保证钢丝不集中成束，最少需在钢丝束中插φ32的钢筋（钢丝在粗钢筋外紧密排列），这样在节点处钢丝束的外径将达42mm，从而在波纹管中该节点处留下的间隙只有7—8mm，这在预应力筋张拉后孔道灌浆时极有可能出现孔道堵塞，从而造成灌浆不密实，甚至出现空灌现象。该问题可通过在钢丝束中插相应直径的金属管予以解决。但仔细分析钢丝束在孔道中的位置情况，可知这种处理是没有必要的。钢丝束在孔道中的位置，在张拉前后实际上是作如下变化的（图3）：张拉前处于位置1，钢丝束在自重作用下的自然状态（相当于屋架扶正后
a 卧浇屋架下弦截面 b 钢丝束位置变化示意图
图3 屋架（卧浇）跨中节点处钢丝在孔道内位置变化示意图
侧面；张拉后处于位置2，在强大的张拉力作用下，钢丝束将被绷直，考虑到屋架下弦的起拱，孔道随下弦同时起拱，下弦所谓的直线孔道其实是由两段直孔道所成的“折线孔道”，折点位于跨中节点处。若忽略钢丝束本身的重量，张拉后钢丝束将紧贴跨中孔壁（相当于屋架扶正后的底面）。此时钢丝束的中心线与孔道中心线处在同一垂线上，不可能产生引起屋架侧弯的水平方向力，考虑钢丝束自重的影响，张拉后钢丝束实际的位置处于位置3。由于钢丝束自重与张拉力相差比较悬殊，实际的钢丝束中心线与孔道在垂线方向时能基本保证孔道、千斤顶、锚具“三心一线”，屋架是不会引起过大的侧向弯曲的。由此可见，在钢丝束中插入粗钢筋或金属管是没有必要的。3灌浆工艺图集要求“孔道灌浆应采用标号不低于425号普通硅酸盐调制的水泥浆，其水灰比宜控制在0.38—0.42之间（重量比）”。根据以往工程经验，若采用425号或525号水泥，水灰比0.4拌制的水泥浆较稠，所需的灌浆压力较大，容易发生堵管现象，孔道也不易灌密实，本次工程我们采用625号普通硅酸盐水泥，水灰比0.42，掺8％左右（重量比）的JM-Ⅲ高效减水剂（江苏建筑科学研究院建材所研制生产），效果很好，灌浆较密实，灌浆试块经检验强度均在50MPa以上。4锚具型号图集中张拉锚具选用GE5-13、15、23型等型号，这是按照构件实际的配筋数量确定的，实际上锚具生产厂家能提供的钢质锥型锚具只有GZ5-12、18、24型等几种型号，镦头锚板考虑受力的中心对称要求，一般均按观数供货，因而型号—般为双数，如DM5B-16、18、20型等，建议图集设计单位在图集修订时作适当调整。5结语5．1 30m跨屋架张拉工艺由两端张拉改为调整张拉力后的—端张拉。不但确保了工程的施工质量。加快了施工进度，同时节省了锚具费用和张拉费用。降低了工程成本。5．2 取消了钢丝编束工序以及钢丝束中插粗钢筋的要求，经实践证明屋架未产生侧向弯曲能满足安装要求。5．3 屋架吊装过程中以及使用近—年来未发现任何问题，说明上述调整能满足图集的技术要求，可在类似工程中应用。