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摘 要:近年来,随着路桥建设的高速发展,预应力技术因其优良的特性和经济指标,在公路桥梁建设中被广泛运用。大量的工程实践证明预应力技术所取得的业绩和效果极为可观。本文对公路桥梁施工中的预应力技术工艺进行了探讨,并提出了相应的控制措施。
关键词:公路桥梁;预应力技术
引 言:随着钢绞线在桥梁工程中的大量采用,预应力工程的广泛设计实施几乎涵盖了高速公路,城市立交的每一座桥梁,已经成为了桥梁建筑结构力学体系的主流。所以单凭掌握预应力施工原理和施工工艺已不能满足如此大规模道路桥梁建设项目的需要。为了确保桥梁工程在交付使用后,其结构安全使用功能和使用年限,需要進一步理解桥梁后张预应力施工的原理。在现有的施工工艺基础上提高施工质量消除潜在的质量隐患。
1 预应力技术在公路桥梁施工中的应用范围
在我国,随着材料工业和机械工业的发展,适合于预应力技术的高性能混凝土、低松弛钢丝、钢绞线、各种形式的锚具以及各种张拉设备的生产系列化、规模化,再加上各专业生产厂的相继建立使得竞争加剧,预应力技术水平得到了极好的发展,得以广泛运用于公路桥梁建设方面。目前,预应力技术在公路桥梁建设上,主要运用于空心板、T型简支梁、连续箱梁、桥梁加固、连续刚构、混凝土斜拉桥、顶推法施工、边坡或山体锚固、大件提升等方面。
2 路桥施工中的预应力技术工艺
2.1 钢绞线空间位置的控制
钢绞线的空间位置是由墩顶导向槽以及锚固端部横梁的跨中转向横肋所确定,而等效荷载的大小是由张拉应力以及索形来决定的。如果墩顶导向槽或跨中转向横肋在施工中发生偏折,将导致钢绞线的局部需要承受极大的挤压应力,因此明确墩顶和锚固端部横梁处的锚垫板预埋位置是十分必要的,并且还要严格按照图纸的要求来进行墩顶导向槽、跨中转向横肋的制作,不但要将端部磨平,还要保证弯折处的曲率半径,这样才能确保钢绞线在张拉时不受端部的卡滑或挤压。
2.2 钢绞线的下料和穿索
通常我们在对路桥进行加固时,需要对锚垫板和钢管进行灌浆,这时就经常会产生粘结段。因此在下料的过程中要将该粘结段钢绞线的油脂和PE层清洗干净。又因为事先不仅要考虑到穿束过程中钢绞线在下垂时所产生的影响,还需要考虑到其张拉伸长所产生的影响,从而确保张拉两端的伸长部分一致,并最后使得两个粘结段的粘结力基本相同。但是,在实际的施工中该方法的位置和长度都难以控制。在钢绞线的穿索过程中,由于其长度较长,并且在中间还要装置许多的墩顶导向槽和跨中转向横肋,这就致使在箱梁中无法对多根钢绞线进行整束穿索,对此普遍的做法是采用单根穿索。又因为钢绞线的缠绕通常会使其有效的预应力建立受到影响,因此还要确保在全桥长的范围内钢绞线不会发生缠绕。在实际的施工中,都要先将钢绞线、工作锚板孔、密封盖小孔等一一编号,并采用单根穿索的方法,将多根钢绞线作为一束,通过对应的橡胶垫来控制钢绞线的位置,而且在张拉完成后,再次检测每束钢绞线是否还存在缠绕现象。
2.3 预应力筋的张拉
预应力筋的张拉是预应力施工中的关键工序,预应力筋的张拉质量好坏将直接影响到整体结构的安全。在预应力筋张拉的具体操作中,首先在张拉前,先主动标定其张拉过程中所用的千斤顶。再依据标定值进行千斤顶回归直线方程的推算,计算出张拉吨位所对应的压力表值。然后在钢绞线束的两端安装群锚锚具,再用手持式千斤顶进行单根张拉。当穿心式千斤顶就位时,再安装千斤顶尾部的工具锚。然后按照张拉程序同时张拉两端的千斤顶,并在量测张拉前依据千斤顶的油缸长度来求出张拉中的伸长值和最终伸长值。最后当张拉应力达到标准之后,继续坚持5min左右,然后才能进行回油放松。
2.4 真空灌浆
为了解决后张预应力钢筋混凝土结构中预应力筋的防腐蚀问题及其与结构混凝土共同工作的问题,通常采用压力灌浆的方法来填充预应力筋和其预埋孔道之间的空隙。一般而言,预应力筋失去保护是因为后张预应力筋以非水平的多跨度弯曲状态和倾斜状态存在,再加上水泥浆的泌水蒸发所形成缺乏水泥浆的空隙时造成的。而且预应力筋在高应力的状态下非常容易被腐蚀,并且腐蚀部位会造成断面的缺损,从而使得预应力钢筋混凝土结构的耐久性和安全受到严重的影响。由此可见,只有好的灌浆质量才能确保预应力筋的防腐蚀性能以及预应力构筑物的安全和耐久性能。所以在预应力孔道的灌浆施工中,重点要解决孔道中水泥浆有空隙或未充满、水泥浆硬化后的强度不满足规范要求、水泥浆硬化后因收缩而与孔道壁分离等问题。在实际施工中对于超过40m的多束预应力筋通常采用真空灌浆的方法来确保灌浆的密实度和质量。
3 路桥施工中预应力技术的控制措施
3.1 预埋、张拉、灌浆阶段的控制
预埋阶段主要是预应力筋曲线形状的控制,即保证各控制点的标高定位准确、牢固,其他工序不会影响和破坏波纹管,保证标高控制点阵和曲线形状的正确,当其他工序与预应力筋预埋发生矛盾时及时处理。张拉阶段主要是保证张拉应力能够达到设计要求,其伸长值变化在设计和规范的允许范围之内。灌浆阶段主要是保证灌浆计量准确,且孔道浆体饱满。
3.2 钢筋安装的控制
普通钢筋在绑扎时,严禁猛放、猛插,以防将预应力筋的外皮刺破。进行焊接施工时,严禁把预应力筋当作搭接线,且在预应力筋附近必须采取保护措施才能进行焊接。在钢筋绑扎过程中,应先绑扎梁内的预应力筋,后绑扎板内的预应力筋,而梁内的拉筋应等预应力筋铺设完之后再进行绑扎,以便预应力筋的穿筋定位。板的面筋应等预应力筋铺设完成之后才能够进行绑扎。
3.3 混凝土浇筑的控制
外露的灌浆孔、孔道与灌浆孔、排气孔管连接处、排气孔端以及预应力孔道接口处都必须封堵严密,以防出现因异物进入或漏浆堵塞管孔的情况。尤其是下层孔道的排气孔管和灌浆孔长度大,且又斜向伸出板面,因此必须固定牢固。在浇筑混凝土时,振动棒不得碰动或接触预应力锚具和孔道,避免引起移位或损伤。如果设置预应力锚具和孔道的部位钢筋较密集,振捣较困难,容易产生塑性沉缩裂缝,则必须用短钢筋辅以人工插捣以及适度的模板外敲振,从而确保浇捣的密实。混凝土浇筑完毕后应立即对孔道进行必要的检查和清理,并及时封堵灌浆孔、排气孔管口和张拉端,防止异物的进入,以确保其后续的张拉和灌浆能顺利地进行。而且在混凝土的浇筑过程中,在预应力筋的张拉端及梁柱节点等关键的部位要浇捣密实。
3.4 浆体的控制
在施工过程中必须严格控制用水量,对于未能及时使用而流动性能降低的水泥浆,严禁通过加水的方法来提高其流动性;在浆体搅拌时,水泥、外加剂和水的用量都要严格控制;搅拌机内的浆体应每次都全部卸尽,不得采取一边出料一边进料的方法;若在压浆前发现管道内残留有脏物或水分,则必须使用空压机将残留在管道内的脏物或水分清除。
4 结束语
近年来,预应力技术在我国公路桥梁索数量及定位问题建设中发展迅速,目前中小型公路桥梁几乎都采用预应力混凝土结构,大跨径桥梁也优先采用预应力技术。在实际施工中,我们应当注意按照规范施工,采用合适的张拉工艺,保证孔道和锚具的质量,避免工程出现质量问题,同时,加强对预应力技术的完善和改进工作,提高我国预应力公路桥梁建设水平。
参考文献:
[1] 韦 雷. 浅析公路桥梁预应力施工质量控制[J]. 中小企业管理与科技, 2011.
[2] 郭运森. 浅谈桥梁预应力施工质量的控制[J]. 中小企业管理与科技, 2010 .
关键词:公路桥梁;预应力技术
引 言:随着钢绞线在桥梁工程中的大量采用,预应力工程的广泛设计实施几乎涵盖了高速公路,城市立交的每一座桥梁,已经成为了桥梁建筑结构力学体系的主流。所以单凭掌握预应力施工原理和施工工艺已不能满足如此大规模道路桥梁建设项目的需要。为了确保桥梁工程在交付使用后,其结构安全使用功能和使用年限,需要進一步理解桥梁后张预应力施工的原理。在现有的施工工艺基础上提高施工质量消除潜在的质量隐患。
1 预应力技术在公路桥梁施工中的应用范围
在我国,随着材料工业和机械工业的发展,适合于预应力技术的高性能混凝土、低松弛钢丝、钢绞线、各种形式的锚具以及各种张拉设备的生产系列化、规模化,再加上各专业生产厂的相继建立使得竞争加剧,预应力技术水平得到了极好的发展,得以广泛运用于公路桥梁建设方面。目前,预应力技术在公路桥梁建设上,主要运用于空心板、T型简支梁、连续箱梁、桥梁加固、连续刚构、混凝土斜拉桥、顶推法施工、边坡或山体锚固、大件提升等方面。
2 路桥施工中的预应力技术工艺
2.1 钢绞线空间位置的控制
钢绞线的空间位置是由墩顶导向槽以及锚固端部横梁的跨中转向横肋所确定,而等效荷载的大小是由张拉应力以及索形来决定的。如果墩顶导向槽或跨中转向横肋在施工中发生偏折,将导致钢绞线的局部需要承受极大的挤压应力,因此明确墩顶和锚固端部横梁处的锚垫板预埋位置是十分必要的,并且还要严格按照图纸的要求来进行墩顶导向槽、跨中转向横肋的制作,不但要将端部磨平,还要保证弯折处的曲率半径,这样才能确保钢绞线在张拉时不受端部的卡滑或挤压。
2.2 钢绞线的下料和穿索
通常我们在对路桥进行加固时,需要对锚垫板和钢管进行灌浆,这时就经常会产生粘结段。因此在下料的过程中要将该粘结段钢绞线的油脂和PE层清洗干净。又因为事先不仅要考虑到穿束过程中钢绞线在下垂时所产生的影响,还需要考虑到其张拉伸长所产生的影响,从而确保张拉两端的伸长部分一致,并最后使得两个粘结段的粘结力基本相同。但是,在实际的施工中该方法的位置和长度都难以控制。在钢绞线的穿索过程中,由于其长度较长,并且在中间还要装置许多的墩顶导向槽和跨中转向横肋,这就致使在箱梁中无法对多根钢绞线进行整束穿索,对此普遍的做法是采用单根穿索。又因为钢绞线的缠绕通常会使其有效的预应力建立受到影响,因此还要确保在全桥长的范围内钢绞线不会发生缠绕。在实际的施工中,都要先将钢绞线、工作锚板孔、密封盖小孔等一一编号,并采用单根穿索的方法,将多根钢绞线作为一束,通过对应的橡胶垫来控制钢绞线的位置,而且在张拉完成后,再次检测每束钢绞线是否还存在缠绕现象。
2.3 预应力筋的张拉
预应力筋的张拉是预应力施工中的关键工序,预应力筋的张拉质量好坏将直接影响到整体结构的安全。在预应力筋张拉的具体操作中,首先在张拉前,先主动标定其张拉过程中所用的千斤顶。再依据标定值进行千斤顶回归直线方程的推算,计算出张拉吨位所对应的压力表值。然后在钢绞线束的两端安装群锚锚具,再用手持式千斤顶进行单根张拉。当穿心式千斤顶就位时,再安装千斤顶尾部的工具锚。然后按照张拉程序同时张拉两端的千斤顶,并在量测张拉前依据千斤顶的油缸长度来求出张拉中的伸长值和最终伸长值。最后当张拉应力达到标准之后,继续坚持5min左右,然后才能进行回油放松。
2.4 真空灌浆
为了解决后张预应力钢筋混凝土结构中预应力筋的防腐蚀问题及其与结构混凝土共同工作的问题,通常采用压力灌浆的方法来填充预应力筋和其预埋孔道之间的空隙。一般而言,预应力筋失去保护是因为后张预应力筋以非水平的多跨度弯曲状态和倾斜状态存在,再加上水泥浆的泌水蒸发所形成缺乏水泥浆的空隙时造成的。而且预应力筋在高应力的状态下非常容易被腐蚀,并且腐蚀部位会造成断面的缺损,从而使得预应力钢筋混凝土结构的耐久性和安全受到严重的影响。由此可见,只有好的灌浆质量才能确保预应力筋的防腐蚀性能以及预应力构筑物的安全和耐久性能。所以在预应力孔道的灌浆施工中,重点要解决孔道中水泥浆有空隙或未充满、水泥浆硬化后的强度不满足规范要求、水泥浆硬化后因收缩而与孔道壁分离等问题。在实际施工中对于超过40m的多束预应力筋通常采用真空灌浆的方法来确保灌浆的密实度和质量。
3 路桥施工中预应力技术的控制措施
3.1 预埋、张拉、灌浆阶段的控制
预埋阶段主要是预应力筋曲线形状的控制,即保证各控制点的标高定位准确、牢固,其他工序不会影响和破坏波纹管,保证标高控制点阵和曲线形状的正确,当其他工序与预应力筋预埋发生矛盾时及时处理。张拉阶段主要是保证张拉应力能够达到设计要求,其伸长值变化在设计和规范的允许范围之内。灌浆阶段主要是保证灌浆计量准确,且孔道浆体饱满。
3.2 钢筋安装的控制
普通钢筋在绑扎时,严禁猛放、猛插,以防将预应力筋的外皮刺破。进行焊接施工时,严禁把预应力筋当作搭接线,且在预应力筋附近必须采取保护措施才能进行焊接。在钢筋绑扎过程中,应先绑扎梁内的预应力筋,后绑扎板内的预应力筋,而梁内的拉筋应等预应力筋铺设完之后再进行绑扎,以便预应力筋的穿筋定位。板的面筋应等预应力筋铺设完成之后才能够进行绑扎。
3.3 混凝土浇筑的控制
外露的灌浆孔、孔道与灌浆孔、排气孔管连接处、排气孔端以及预应力孔道接口处都必须封堵严密,以防出现因异物进入或漏浆堵塞管孔的情况。尤其是下层孔道的排气孔管和灌浆孔长度大,且又斜向伸出板面,因此必须固定牢固。在浇筑混凝土时,振动棒不得碰动或接触预应力锚具和孔道,避免引起移位或损伤。如果设置预应力锚具和孔道的部位钢筋较密集,振捣较困难,容易产生塑性沉缩裂缝,则必须用短钢筋辅以人工插捣以及适度的模板外敲振,从而确保浇捣的密实。混凝土浇筑完毕后应立即对孔道进行必要的检查和清理,并及时封堵灌浆孔、排气孔管口和张拉端,防止异物的进入,以确保其后续的张拉和灌浆能顺利地进行。而且在混凝土的浇筑过程中,在预应力筋的张拉端及梁柱节点等关键的部位要浇捣密实。
3.4 浆体的控制
在施工过程中必须严格控制用水量,对于未能及时使用而流动性能降低的水泥浆,严禁通过加水的方法来提高其流动性;在浆体搅拌时,水泥、外加剂和水的用量都要严格控制;搅拌机内的浆体应每次都全部卸尽,不得采取一边出料一边进料的方法;若在压浆前发现管道内残留有脏物或水分,则必须使用空压机将残留在管道内的脏物或水分清除。
4 结束语
近年来,预应力技术在我国公路桥梁索数量及定位问题建设中发展迅速,目前中小型公路桥梁几乎都采用预应力混凝土结构,大跨径桥梁也优先采用预应力技术。在实际施工中,我们应当注意按照规范施工,采用合适的张拉工艺,保证孔道和锚具的质量,避免工程出现质量问题,同时,加强对预应力技术的完善和改进工作,提高我国预应力公路桥梁建设水平。
参考文献:
[1] 韦 雷. 浅析公路桥梁预应力施工质量控制[J]. 中小企业管理与科技, 2011.
[2] 郭运森. 浅谈桥梁预应力施工质量的控制[J]. 中小企业管理与科技, 2010 .