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【摘 要】近年来预应力混凝土得到了广泛的应用,通过对钢筋进行张拉、锚固、放张等方法,使混凝土获得预应力,产生一定的压缩变形。预制构件受力后的拉伸首先与压缩变形抵消,随着外力的增加,混凝土才继续被拉伸,这就延缓了裂缝的出现。后张法便是预应力混凝土预制梁生产常用的方法,张拉前需要完成预留孔道、穿束等工作,张拉后需要完成封锚、压浆等工作,张拉过程采用张拉应力和伸长值双控,预制梁经养护后进行安装。
【关键词】后张法预应力;封锚;压浆;安装
Precast post-tensioned box girder technology of
LI Xi-zhi, Liu Zhen-feng
(1. Shouguang City Highway Bureau Shouguang Shandong 262700; 2. Rong Wu highway Weifangmanagement Weifang Shandong 261108)
【Abstract】In recent years, prestressed concrete has been widely applied for through the tension reinforcement, anchorage, releasing and so on, to be prestressed concrete to produce a certain deformation. Precast post-tension force and deformation first off, with the increase of external force, it continues to be stretched concrete, which delayed the appearance of cracks. Post-tensioned precast prestressed concrete beams is commonly used method of production, tension needs to be done before the reserved channel, through beam, etc., needs to be done after the closure of tension anchors, grouting, etc., tension during the stretch with stress and tension long value of dual control, precast beams after installation by maintenance.
【Key words】Post-tensioned; Seal anchor; Grouting; Installation
1. 引言
预应力混凝土得到了广泛的应用,这是由于普通钢筋混凝土的抗压根限应变很小,只有0.0001~0.0005。为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝和钢筋不能充分发挥其作用这一矛盾,在工程应用中创造了对混凝土施加预应力的方法:即在结构或构件受拉区域通过对钢筋进行张拉、锚固、放张,使混凝土获得预应力,产生一定的压缩变形;当结构或构件受力后,受拉区混凝土的拉伸变小,与压缩变形抵消,随着外力的增加,混凝土才继续被拉伸,这就延缓了裂缝的出现,限制了裂缝的开展。
装配式钢筋混凝土简支梁桥,当跨径超过20m时,不但钢材消耗量大,混凝土开裂现象严重,且影响结构的耐久性。因此,在工程实践中,当跨径大于20m,特别是30m以上跨径时,一般采用预应力混凝土结构。
下面通过具体工程实例进行分析。
2. 玲珑河大桥工程
2.1 工程概况。
国道206线烟台至黄山馆高速公路招远连接线第三合同段玲珑河大桥(K18+480,6~20m预应力混凝土空心板桥),斜度角为40度,位于招远开发区北玲珑河,该桥上部结构采用6~20m预应力混凝土空心板、桥面连续;下部结构采用圆柱墩、钻孔灌注桩基础;U形桥台、扩大基础。
2.2 施工工艺 (见图1)。
3. 预应力工程
3.1 预留孔道。
孔道留设正确与否,是制作过程中的关键之一。孔道的直径一般为预应力筋外径(包括钢筋对焊接头处外径或必须穿过孔道的锚具外径)大10-15mm,以有利于预应力筋的穿入。孔道的留设方法有抽芯法和预埋管法。
3.2 力筋的制作与安装。
目前常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束(钢绞线束)和钢丝束三种。这三种钢束分别适合不同体系的锚具,钢筋的制作工艺也因而有所差异,下面简要介绍钢绞线束的制作。
预应力钢绞线束是由钢绞线加工而成,为了减少钢绞线的构造变形和应力松弛损失,预应力钢绞线束在张拉之前须预拉。预拉应力值可采用钢绞线抗拉强度的85%,预拉速度不宜过快,拉至规定应力值后,应持荷5~10min,然后放松。在钢绞线下料前应在切割口两侧各5cm处用铁丝绑扎,切割后对切割口应立即焊接,以免钢绞线松散。预应力钢绞线束要编束,主要是为了保持穿筋在张拉时不发生扭结。
本工程采用穿钢绞线的最新方法,即采用专门的穿束机,将钢绞线从盘架上拉出后从孔道的一端快速地(速度为3~5m/s)推入孔道,当戴有护头的束前端穿出孔道另一端时,用电动切线机按规定伸出的长度予以截断,再将新的端头戴上护头穿第二束,直到穿到规定的束数为止。穿束前应检查锚垫板和孔道,锚垫板应位置准确,孔道内应畅道,无水及其他杂物。
图1 后张法施工工艺流程图
3.3 力筋的张拉锚固。
3.3.1 张拉方法。
(1)预应力筋的张拉应符合设计要求,无设计要求时,可采取分段、分批、对称的原则进行张拉。张拉时构件的混凝土强度应符合设计要求,设计未要求时不应低于设计强度的75%。
(2)应使用能张拉多根钢绞线的千斤顶同时对每一钢束中的全部力筋施加预应力,但对扁平管中不多于4根的钢绞线除外。
(3)预应力筋张拉端的设置应符合设计要求,当设计无具体要求时,应符合下列规定:曲线预应力筋应两端张拉;抽芯成孔的直线预应力筋,长度大于等于25m的,宜在两端张拉;长度小于25m的直线预应力筋,宜在一端张拉;预埋波纹管成孔的直线预应力筋,长度大于30m的,宜在两端张拉;长度小于30m的预应力筋,宜在一端张拉;竖向预应力结构宜采用两端分别张拉,且以下端张拉为主。
3.3.2 张拉程序。
为了减少预应力筋的松弛损失等,后张法预应力筋张拉时与先张法一样采用超张法张拉。后张预应力筋的张拉应符合设计要求,设计无要求时,张拉程序可按照表1进行。
后张预应力筋在张拉时应严格控制断丝及滑丝情况,出现超出规范及设计规定的滑丝断丝极值时,应采取改进措施。后张预应力筋断丝及滑丝不得超过表2的控制数
3.4 孔道压浆。
孔道压浆是将水泥浆用压浆机压入孔内,使之填满预应力筋与孔道间的空隙,让预应力筋混凝土牢固粘结为一体。
3.5 箱梁的封端。
孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净,同时清除支承垫板、锚具及混凝土的污垢,并将端面混凝土凿毛,以备浇筑封端混凝土。封端混凝土的浇筑程序如下:
(1)设置端部钢筋网。为固定钢筋网的位置,可以将部分箍筋点焊接在支承垫板上。
(2)妥善固定封端模板,以免在浇筑混凝土时模板走动而影响梁长,立模后校核梁体全长,其长度应符合允许偏差的规定。
(3)封端混凝土强度应符合设计规定,不宜低于梁体混凝土强度标准值的80%,并不低于C30。
(4)浇完封端混凝土并静置1~2h后,应按一般规定进行洒水养护。
(5)预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。预应力筋锚固后的外露长度不宜小于300mm,锚具应用封端混凝土保护,当需长期外露时,应采取防止锈蚀的措施。一般情况下,锚固完毕并检验合格后即可切割端头多余的预应力筋,严禁用电弧焊切割,强调用砂轮机切割。
(6)张拉割后即封堵。完成后,即对外露多余钢绞线、钢筋进行切割,封堵的方法是用素灰将锚头封住,然后用塑料布将其裹住进行养生,以防止裂缝而使锚头漏浆、漏气,影响压浆质量。
4. 结论
预应力箱梁的预制工序施工工艺比较复杂,包括模板、钢筋、混凝土浇筑、张拉预应力筋和养护等工序,其中张拉预应力筋是预应力箱梁预制工程的重点内容。本文结合实例对预应力筋的制作、张拉、锚固等工序进行了说明,张拉过程采用张拉应力和张拉伸长值双控;箱梁的安装根据工地实际情况需要,采用一台自行式吊机进行吊装的架设方法,达到了良好的使用效果。相信随着后张法预应力技术的逐步成熟,必将大大加快装配式桥梁的发展。
参考文献
[1] 中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)北京:人民交通出版社,1990;
[2] 中华人民共和国交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)北京:人民交通出版社,1986;
[3] 中华人民共和国交通部部标准《桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)北京:人民交通出版社,2000;
[4] 姚玲森、程翔云主编。《 钢筋混凝土梁桥》北京:人民交通出版社,1982;
[5] 吴昌期、杨家沪、韩凤华主编。《预应力混凝土梁桥施工》北京:人民交通出版社,1981;
[6] 向中富主编。《桥梁施工控制技术》北京:人民交通出版社,2001
[文章编号]1006-7619(2010)05-02-381
【关键词】后张法预应力;封锚;压浆;安装
Precast post-tensioned box girder technology of
LI Xi-zhi, Liu Zhen-feng
(1. Shouguang City Highway Bureau Shouguang Shandong 262700; 2. Rong Wu highway Weifangmanagement Weifang Shandong 261108)
【Abstract】In recent years, prestressed concrete has been widely applied for through the tension reinforcement, anchorage, releasing and so on, to be prestressed concrete to produce a certain deformation. Precast post-tension force and deformation first off, with the increase of external force, it continues to be stretched concrete, which delayed the appearance of cracks. Post-tensioned precast prestressed concrete beams is commonly used method of production, tension needs to be done before the reserved channel, through beam, etc., needs to be done after the closure of tension anchors, grouting, etc., tension during the stretch with stress and tension long value of dual control, precast beams after installation by maintenance.
【Key words】Post-tensioned; Seal anchor; Grouting; Installation
1. 引言
预应力混凝土得到了广泛的应用,这是由于普通钢筋混凝土的抗压根限应变很小,只有0.0001~0.0005。为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝和钢筋不能充分发挥其作用这一矛盾,在工程应用中创造了对混凝土施加预应力的方法:即在结构或构件受拉区域通过对钢筋进行张拉、锚固、放张,使混凝土获得预应力,产生一定的压缩变形;当结构或构件受力后,受拉区混凝土的拉伸变小,与压缩变形抵消,随着外力的增加,混凝土才继续被拉伸,这就延缓了裂缝的出现,限制了裂缝的开展。
装配式钢筋混凝土简支梁桥,当跨径超过20m时,不但钢材消耗量大,混凝土开裂现象严重,且影响结构的耐久性。因此,在工程实践中,当跨径大于20m,特别是30m以上跨径时,一般采用预应力混凝土结构。
下面通过具体工程实例进行分析。
2. 玲珑河大桥工程
2.1 工程概况。
国道206线烟台至黄山馆高速公路招远连接线第三合同段玲珑河大桥(K18+480,6~20m预应力混凝土空心板桥),斜度角为40度,位于招远开发区北玲珑河,该桥上部结构采用6~20m预应力混凝土空心板、桥面连续;下部结构采用圆柱墩、钻孔灌注桩基础;U形桥台、扩大基础。
2.2 施工工艺 (见图1)。
3. 预应力工程
3.1 预留孔道。
孔道留设正确与否,是制作过程中的关键之一。孔道的直径一般为预应力筋外径(包括钢筋对焊接头处外径或必须穿过孔道的锚具外径)大10-15mm,以有利于预应力筋的穿入。孔道的留设方法有抽芯法和预埋管法。
3.2 力筋的制作与安装。
目前常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束(钢绞线束)和钢丝束三种。这三种钢束分别适合不同体系的锚具,钢筋的制作工艺也因而有所差异,下面简要介绍钢绞线束的制作。
预应力钢绞线束是由钢绞线加工而成,为了减少钢绞线的构造变形和应力松弛损失,预应力钢绞线束在张拉之前须预拉。预拉应力值可采用钢绞线抗拉强度的85%,预拉速度不宜过快,拉至规定应力值后,应持荷5~10min,然后放松。在钢绞线下料前应在切割口两侧各5cm处用铁丝绑扎,切割后对切割口应立即焊接,以免钢绞线松散。预应力钢绞线束要编束,主要是为了保持穿筋在张拉时不发生扭结。
本工程采用穿钢绞线的最新方法,即采用专门的穿束机,将钢绞线从盘架上拉出后从孔道的一端快速地(速度为3~5m/s)推入孔道,当戴有护头的束前端穿出孔道另一端时,用电动切线机按规定伸出的长度予以截断,再将新的端头戴上护头穿第二束,直到穿到规定的束数为止。穿束前应检查锚垫板和孔道,锚垫板应位置准确,孔道内应畅道,无水及其他杂物。
图1 后张法施工工艺流程图
3.3 力筋的张拉锚固。
3.3.1 张拉方法。
(1)预应力筋的张拉应符合设计要求,无设计要求时,可采取分段、分批、对称的原则进行张拉。张拉时构件的混凝土强度应符合设计要求,设计未要求时不应低于设计强度的75%。
(2)应使用能张拉多根钢绞线的千斤顶同时对每一钢束中的全部力筋施加预应力,但对扁平管中不多于4根的钢绞线除外。
(3)预应力筋张拉端的设置应符合设计要求,当设计无具体要求时,应符合下列规定:曲线预应力筋应两端张拉;抽芯成孔的直线预应力筋,长度大于等于25m的,宜在两端张拉;长度小于25m的直线预应力筋,宜在一端张拉;预埋波纹管成孔的直线预应力筋,长度大于30m的,宜在两端张拉;长度小于30m的预应力筋,宜在一端张拉;竖向预应力结构宜采用两端分别张拉,且以下端张拉为主。
3.3.2 张拉程序。
为了减少预应力筋的松弛损失等,后张法预应力筋张拉时与先张法一样采用超张法张拉。后张预应力筋的张拉应符合设计要求,设计无要求时,张拉程序可按照表1进行。
后张预应力筋在张拉时应严格控制断丝及滑丝情况,出现超出规范及设计规定的滑丝断丝极值时,应采取改进措施。后张预应力筋断丝及滑丝不得超过表2的控制数
3.4 孔道压浆。
孔道压浆是将水泥浆用压浆机压入孔内,使之填满预应力筋与孔道间的空隙,让预应力筋混凝土牢固粘结为一体。
3.5 箱梁的封端。
孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净,同时清除支承垫板、锚具及混凝土的污垢,并将端面混凝土凿毛,以备浇筑封端混凝土。封端混凝土的浇筑程序如下:
(1)设置端部钢筋网。为固定钢筋网的位置,可以将部分箍筋点焊接在支承垫板上。
(2)妥善固定封端模板,以免在浇筑混凝土时模板走动而影响梁长,立模后校核梁体全长,其长度应符合允许偏差的规定。
(3)封端混凝土强度应符合设计规定,不宜低于梁体混凝土强度标准值的80%,并不低于C30。
(4)浇完封端混凝土并静置1~2h后,应按一般规定进行洒水养护。
(5)预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。预应力筋锚固后的外露长度不宜小于300mm,锚具应用封端混凝土保护,当需长期外露时,应采取防止锈蚀的措施。一般情况下,锚固完毕并检验合格后即可切割端头多余的预应力筋,严禁用电弧焊切割,强调用砂轮机切割。
(6)张拉割后即封堵。完成后,即对外露多余钢绞线、钢筋进行切割,封堵的方法是用素灰将锚头封住,然后用塑料布将其裹住进行养生,以防止裂缝而使锚头漏浆、漏气,影响压浆质量。
4. 结论
预应力箱梁的预制工序施工工艺比较复杂,包括模板、钢筋、混凝土浇筑、张拉预应力筋和养护等工序,其中张拉预应力筋是预应力箱梁预制工程的重点内容。本文结合实例对预应力筋的制作、张拉、锚固等工序进行了说明,张拉过程采用张拉应力和张拉伸长值双控;箱梁的安装根据工地实际情况需要,采用一台自行式吊机进行吊装的架设方法,达到了良好的使用效果。相信随着后张法预应力技术的逐步成熟,必将大大加快装配式桥梁的发展。
参考文献
[1] 中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)北京:人民交通出版社,1990;
[2] 中华人民共和国交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)北京:人民交通出版社,1986;
[3] 中华人民共和国交通部部标准《桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)北京:人民交通出版社,2000;
[4] 姚玲森、程翔云主编。《 钢筋混凝土梁桥》北京:人民交通出版社,1982;
[5] 吴昌期、杨家沪、韩凤华主编。《预应力混凝土梁桥施工》北京:人民交通出版社,1981;
[6] 向中富主编。《桥梁施工控制技术》北京:人民交通出版社,2001
[文章编号]1006-7619(2010)05-02-381