糧倉(cāng)設(shè)計(jì)平面一般采用圓形或矩形，因儲(chǔ)糧的特殊性開(kāi)間大體量大、層高高跨度大；從耐火性能考慮，大梁或頂蓋不常采用鋼結(jié)構(gòu)，一般設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋砼拱板結(jié)構(gòu)。
糧倉(cāng)現(xiàn)澆大梁或頂蓋時(shí)，需搭設(shè)滿堂扣件式鋼管腳手架模板支撐系統(tǒng)，耗用大量的周?chē)牧希┕ぐ踩ｋU(xiǎn)性也較大；而且結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆作業(yè)工期較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)用材多自重大，預(yù)應(yīng)力作業(yè)操作不便、難度大。若進(jìn)行設(shè)計(jì)施工優(yōu)化，采用地面預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼拱板，然后吊裝，則以上問(wèn)題就迎刃而解或是大為改善。
1 實(shí)例工程項(xiàng)目概況
某糧食物流中心工程，位于水運(yùn)交通方便的運(yùn)河?xùn)|側(cè)。儲(chǔ)糧倉(cāng)為7棟散裝平房倉(cāng)，平房倉(cāng)的長(zhǎng)寬尺寸為120m×24m、108m×24m兩種，最大建筑高度10.45m，拱板擱置高度8.01米，總建筑面積2萬(wàn)多平方米，平房倉(cāng)的頂蓋設(shè)計(jì)采用先張預(yù)應(yīng)力拱板原位現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)。鑒于預(yù)制比現(xiàn)澆具有諸多的優(yōu)勢(shì)考慮，在正式開(kāi)工前，監(jiān)理單位及施工總承包單位均向建設(shè)方提出建議方案，將原位現(xiàn)澆優(yōu)化為地面預(yù)制再吊裝；建設(shè)單位組織專(zhuān)家評(píng)估論證同意了此建議，設(shè)計(jì)單位核算出圖進(jìn)行了正式變更。實(shí)際屋蓋結(jié)構(gòu)采用預(yù)制先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋砼拱板然后起吊安裝，預(yù)制拱板長(zhǎng)24.72m、寬1.19m，共計(jì)831塊。
2 先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋砼拱板的預(yù)制
2.1 工藝原理
先張法預(yù)應(yīng)力施工是先將預(yù)應(yīng)力筋張拉到設(shè)計(jì)控制應(yīng)力，用夾具臨時(shí)固定在臺(tái)座上，然后澆筑混凝土；待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后放張鋼筋，靠預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力，在混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。預(yù)加壓應(yīng)力可以抵消荷載作用后在混凝土內(nèi)產(chǎn)生的部分或全部拉應(yīng)力，從而提高混凝土構(gòu)件的抗裂性和剛度。
2.2 場(chǎng)地選擇及砼墊層施工
2.3 預(yù)制流程及施工要點(diǎn)
2.3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土拱板
預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拱板，其上弦為拋物線，下弦為水平板，上下弦之間間隔設(shè)置預(yù)制鋼筋砼撐板。拱板高244cm，跨度24米，預(yù)應(yīng)力鋼筋砼拱板形狀尺寸見(jiàn)圖1。上下弦及上下弦間撐板砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C35，上弦主筋采用￠8三級(jí)鋼，下弦預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)為42根（￠=10）CRB800冷軋帶肋鋼筋，強(qiáng)度等級(jí)fpy=530N/mm2，fptk=800N/mm2，預(yù)應(yīng)力控制σcon=560N/mm2；構(gòu)件其他配筋采用冷軋帶肋鋼筋CRB550級(jí)，fy=360N/mm2，fstk=550N/mm2。
2.3.2 預(yù)制流程
預(yù)制拱板工藝流程：施工準(zhǔn)備→預(yù)制隔板、材料設(shè)備檢測(cè)、臺(tái)座設(shè)計(jì)施工→臺(tái)面涂隔離劑→張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋→預(yù)應(yīng)力值檢測(cè)→錨筋綁扎、綁扎下弦板鋼筋→安放隔板、支拱模架→安裝模板→安放預(yù)埋件、綁扎上弦板鋼筋→砼試塊制作、澆注下弦板砼→澆注上弦板砼→放張砼試塊檢測(cè)、預(yù)應(yīng)力筋放張→養(yǎng)護(hù)。
2.3.3 施工方法要點(diǎn)
（1）先張法墩式臺(tái)座設(shè)計(jì)施工。
采用先張法預(yù)應(yīng)力墩式臺(tái)座，在施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)預(yù)制，預(yù)制場(chǎng)建在糧庫(kù)倉(cāng)內(nèi)地面，采用四榀屋面拱板在一條直線上首尾相接一次性張拉預(yù)制。需考慮：臺(tái)座必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，滿足抗傾覆和抗滑移的要求，易施工操作且經(jīng)濟(jì)適用。
先張法預(yù)應(yīng)力墩式臺(tái)座，由傳力墩、臺(tái)座板、臺(tái)面和鋼梁錨固板等組成，傳力墩、臺(tái)座板、臺(tái)面共同受力，臺(tái)座計(jì)算主要包括穩(wěn)定性和強(qiáng)度方面的驗(yàn)算。根據(jù)先張法臺(tái)座設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，抗傾覆安全系數(shù)不小于1.5，抗傾滑移安全系數(shù)不小于1.3。臺(tái)座采用C25混凝土，臺(tái)面為120厚C20素混凝土，寬1500mm，四榀拱板首尾相連采用整條預(yù)應(yīng)力筋張拉，即臺(tái)座長(zhǎng)度為4倍拱板長(zhǎng)加間隙及操作長(zhǎng)度，總長(zhǎng)為99.88m。
（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋下料安裝。
（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉。
預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉：在同一條生產(chǎn)線，按對(duì)稱(chēng)的原則從中間向兩側(cè)逐根進(jìn)行張拉錨固。
預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制采用雙控法，應(yīng)力控制為主張拉伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值應(yīng)控制在6%以?xún)?nèi)。
預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉采取一次超張拉方式，實(shí)際施工中考慮減少預(yù)應(yīng)力損失，如測(cè)力儀的誤差、溫度影響、臺(tái)座橫梁剛度等，預(yù)應(yīng)力筋張拉控制采用超張拉，應(yīng)力值控制在不超過(guò)設(shè)計(jì)值的5%，即0→105%σcon（持荷2min錨固）。
（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉值檢測(cè)。
（5）拱板砼澆筑作業(yè)。模板支設(shè)、鋼筋綁扎、砼澆搗與養(yǎng)護(hù)等工序嚴(yán)格按相關(guān)要求進(jìn)行。
（6）預(yù)應(yīng)力鋼筋放張。
a.放張要求。拱板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求凝土強(qiáng)度的85%時(shí)方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的放張。先拆除側(cè)模，使放張時(shí)構(gòu)件能自由伸縮，否則將損壞模板或使構(gòu)件開(kāi)裂。
b.放張順序。應(yīng)緩慢放張預(yù)應(yīng)力鋼筋，對(duì)稱(chēng)、相互交錯(cuò)地逐根用鋼筋鉗剪斷預(yù)應(yīng)力鋼筋，以防拱板開(kāi)裂、翹曲。各拱板預(yù)應(yīng)力鋼筋剪斷順序，宜由放張端開(kāi)始，逐次切向另一端。
c.鋼筋回縮值檢查。
2.4 張拉施工中易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及處理措施
2.4.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)滑絲、斷絲。預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中出現(xiàn)滑絲或斷絲，必須更換重新張拉。由于出現(xiàn)滑絲或斷絲，將影響或改變構(gòu)件的受力狀態(tài)，要防止預(yù)應(yīng)力筋在張拉時(shí)滑絲、斷絲。首先要保證材料（鋼筋和錨夾具）質(zhì)量合格，其次在張拉過(guò)程中嚴(yán)格控制張拉力，按規(guī)程操作，操作人員要精力集中、認(rèn)真觀察壓力表和油泵的工作情況，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控并處置。
2.4.2 臺(tái)座傾覆或滑移。預(yù)應(yīng)力臺(tái)座構(gòu)造為傳力墩、臺(tái)座板、臺(tái)面共同受力，若臺(tái)座板與臺(tái)面施工不當(dāng)，板面標(biāo)高不在同一標(biāo)高，易出現(xiàn)臺(tái)座傾覆或滑移，造成預(yù)應(yīng)力值驟降損失或消失。為了防止造成預(yù)應(yīng)力值損失，在進(jìn)行第一次預(yù)應(yīng)力張拉施工后，須連續(xù)多次監(jiān)測(cè)檢查預(yù)應(yīng)力值，若出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失、驟降，則需加固臺(tái)座。
2.4.3 錨具與油壓表須配套校驗(yàn)、配套使用，不得過(guò)期未標(biāo)定或隨意組合混搭。
3 預(yù)應(yīng)力拱形屋面預(yù)制板的吊裝
3.1 場(chǎng)地配套設(shè)施要求
3.1.1 根據(jù)工程拱板各參數(shù)采用150T汽車(chē)吊，汽車(chē)吊自重約70T，場(chǎng)地道路需滿足行駛要求。
3.1.2 吊裝位置附近應(yīng)設(shè)置臨時(shí)堆放屋面拱板的場(chǎng)地，場(chǎng)地需平整、壓實(shí)，砌筑好安放拱板的支墩，便于屋面拱板的堆放。
3.1.3 拱板堆放時(shí)必須給汽車(chē)吊留好位置，保證汽車(chē)吊能展開(kāi)工作。根據(jù)工作內(nèi)容和進(jìn)度要求進(jìn)行主要施工機(jī)械配備，汽車(chē)吊1部、直流電焊機(jī)（AX-300功率12KVA）2臺(tái)、吊裝工具、？準(zhǔn)22鋼絲繩。
3.2 吊機(jī)選擇及作業(yè)順序考慮
3.2.1 經(jīng)計(jì)算每塊屋面板約10.5T，拱形屋面板安裝高度為8.01m，初步判斷需150T起重機(jī)；查閱吊裝手冊(cè)，當(dāng)起重機(jī)臂長(zhǎng)40m、工作半徑20m時(shí)，150噸汽車(chē)起重機(jī)可吊12噸，故此款噸位汽車(chē)吊滿足吊裝需求且比較適合。
3.2.2 每幢單層糧倉(cāng)的拱板預(yù)制在倉(cāng)內(nèi)分二批預(yù)制，每批預(yù)應(yīng)力拱形板從預(yù)制到能放張起吊約需35d，根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃安排，屋面預(yù)應(yīng)力拱板安裝需要在屋面圈梁澆筑完畢后進(jìn)行，即主體結(jié)構(gòu)施工60d后方可進(jìn)行屋面拱形板安裝。為此，第一批預(yù)制的拱形屋面板在平房糧倉(cāng)縱向外墻外側(cè)就地?cái)R置平放，無(wú)需吊運(yùn)裝車(chē)，減少了吊運(yùn)時(shí)間與費(fèi)用，且避免了運(yùn)輸過(guò)程中的潛在安全性危險(xiǎn)。第二批預(yù)應(yīng)力拱形板待放張起吊時(shí)，直接起吊安裝就位。
3.2.3 第一批拱板從倉(cāng)內(nèi)吊運(yùn)到倉(cāng)外的堆置場(chǎng)地，需砌筑好地壟墻并用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿找平或在堅(jiān)實(shí)的基土上設(shè)墊木，以保證拱板擱置后板底水平度符合要求。
3.2.4 為減少各單體轉(zhuǎn)運(yùn)堆放預(yù)制拱板所需占用的場(chǎng)地，各單體吊運(yùn)拱板時(shí)在兩端頭均先行安裝8塊屋面拱板，其余屋面拱板等第二批拱板預(yù)制完成后一次性吊裝就位。
3.2.5 為保證拱板與外山墻或內(nèi)山墻圈梁、標(biāo)高+8.01處屋面圈梁的連結(jié)，主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，標(biāo)高+8.01處屋面圈梁在內(nèi)外山墻位置預(yù)留2000mm寬的空檔，待拱板安裝就位后，將拱板上下弦預(yù)留筋錨入山墻圈梁模板內(nèi)澆灌砼；為便于內(nèi)山墻體施工，屋面拱形板安裝時(shí)，在每一內(nèi)墻兩側(cè)各3m范圍內(nèi)拱形板暫不安裝，等內(nèi)山砌體、鋼筋、砼施工完畢后再行安裝，以避免內(nèi)山墻施工吊運(yùn)材料損壞已安裝的拱形板，并提高作業(yè)的安全性。
3.3 屋面拱板起吊與安裝
3.3.1 拱板運(yùn)輸安裝前，應(yīng)按每150榀隨機(jī)抽樣一榀進(jìn)行施加荷載觀察等檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法采用荷重塊均布加荷方法。即恒荷全跨均布，活荷全跨或半跨均布，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的120%（即檢驗(yàn)時(shí)的超載系數(shù)為1.2）時(shí)，可終止加荷。觀察：拱板在加荷狀態(tài)下的起拱值與自重下的起拱值變化；加荷狀態(tài)下拱板的撓度、裂縫等變化，設(shè)計(jì)荷載作用下跨中撓度值為不得大于20mm；在半跨均布荷載作用下，板的裂縫彎曲等變化情況。符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求再行運(yùn)輸和吊裝。
3.3.2 起吊和運(yùn)輸前混凝土須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，起吊和運(yùn)輸時(shí)必須保持拱板平穩(wěn)，勿使構(gòu)件受扭或傾斜，速度應(yīng)平緩。
3.3.3 拱板中斜拉筋在拱板吊裝、運(yùn)輸前與節(jié)點(diǎn)處預(yù)埋短筋焊牢。焊接前應(yīng)將上下弦預(yù)埋設(shè)的鋼筋外露端調(diào)直并與斜拉筋的軸線同向。先焊好一端，此時(shí)鋼筋在焊接中受熱伸長(zhǎng)緊接著焊另一端。不得采用兩端同時(shí)焊接斜拉筋。斜拉筋的焊縫長(zhǎng)度為L(zhǎng)w>120mm，焊縫高度為hf=6mm。
3.3.4 屋面拱板吊裝采用糧倉(cāng)外單吊機(jī)4索等長(zhǎng)法。地面設(shè)3人扣綁兩端部及中間吊點(diǎn)鋼絲繩、吊帶；上面設(shè)4人，1人指揮、3人解脫兩端及中間吊點(diǎn)處的鋼絲繩、吊帶。
3.3.5 使用4根等長(zhǎng)吊索，分別綁扎在拱板兩端的四個(gè)吊扣上，在汽車(chē)吊的吊鉤處采用多繩單頭掛法。為防止拱板吊裝過(guò)程中產(chǎn)生翻倒現(xiàn)象，在拱板上弦中部設(shè)一吊帶綁扎點(diǎn)，用吊索與吊帶相連（吊帶捆綁住拱板中間）另一頭掛在吊鉤上，讓此吊索處于拉緊但不受力狀態(tài)，只在拱板出現(xiàn)傾倒時(shí)起到牽扯扶正作用。
3.3.6 吊運(yùn)安裝時(shí)設(shè)專(zhuān)人指揮，先將拱板緩慢吊起離地面50cm左右，檢查吊索受力情況及拱板的穩(wěn)定性，當(dāng)滿足要求時(shí)再緩慢起吊，通過(guò)拱板兩端的纜風(fēng)繩穩(wěn)定拱板，當(dāng)拱板起吊高度高出屋面沿溝及外腳手架高度時(shí)，由地面人員用纜風(fēng)繩將拱板拉轉(zhuǎn)調(diào)整方向，吊臂慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，由上方人員穩(wěn)住拱板，并通過(guò)起重臂的轉(zhuǎn)動(dòng)及纜風(fēng)繩的作用使拱板緩緩就位，將拱板支座處的預(yù)埋件與頂層圈梁上的預(yù)埋件焊接，每榀拱板的一端為滿焊，另一端為點(diǎn)焊，相鄰拱板的滿點(diǎn)焊端部交叉設(shè)置，焊縫高度為hf=5mm。
3.4 板縫處理
吊裝結(jié)束后，按設(shè)計(jì)要求將拱板與圈梁、拱板與拱板間埋件焊接，并在上下弦、板縫中用C20細(xì)石膨脹混凝土混凝土密實(shí)灌縫，在縫隙上10mm厚灌聚氨脂密封膏，保證倉(cāng)庫(kù)空間的密封性。拱扳縱向每10m左右的一道上下弦板縫采用柔性材料嵌縫代替混凝土灌縫，材料按圖設(shè)采用耐火等級(jí)B1的聚苯板，以應(yīng)對(duì)溫度因素變形。
4 屋面板預(yù)制及吊裝作業(yè)效果分析
根據(jù)“原位現(xiàn)澆”改為“預(yù)制吊裝”的變更，施工單位調(diào)整修改了施工組織設(shè)計(jì)及主要專(zhuān)項(xiàng)方案，根據(jù)“預(yù)制吊裝”的工序特點(diǎn)及工期計(jì)劃，充分做好緊前工作、對(duì)緊后工序作預(yù)前準(zhǔn)備。2015年5月22日開(kāi)始澆筑，計(jì)劃每天澆筑8塊，831塊拱板于9月10日預(yù)制完成，至10月底起吊安裝全部完成，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。“預(yù)制吊裝”相比原設(shè)計(jì)的“原位現(xiàn)澆”主要取得如下良好成效。
（1）避免高支模施工、解決了高處預(yù)應(yīng)力先張拉底板臺(tái)座設(shè)置困難的難題，極大地提高了安全性。
（2）雖然拱板上下弦板較薄（尤其是圓弧上弦板），地面預(yù)制鋼筋保護(hù)層控制較好且很好地保證了鋼筋砼成型質(zhì)量。
（3）可與主體結(jié)構(gòu)施工平行流水作業(yè)，免去了搭拆腳手、模板的時(shí)間，采用機(jī)械化吊裝，明顯縮短工期，達(dá)2個(gè)半月。
（4）不需搭設(shè)、拆除滿堂腳手架、高支模，僅需預(yù)制用的16套模板且周轉(zhuǎn)使用，大大節(jié)省了鋼管扣件木方模板的購(gòu)買(mǎi)或租賃費(fèi)用，且節(jié)約了較多人工，實(shí)際成本經(jīng)測(cè)算比原方案節(jié)省23%，經(jīng)濟(jì)性顯著。
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