桥梁预应力混凝土施工
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摘要:文章对公路桥梁预应力混凝土施工、控制影响因素及质量控制进行了深入的研究。
关键词:桥梁预应力；施工控制
1桥梁预应力混凝土的质量控制措施
1.1确保混凝土质量。混凝土应保证具有设计要求的强度、良好的和易性及泌水性,且质量均匀性要好。影响混凝土质量的因素有配合比、搅拌、运输、浇注、振捣、养生等环节。其中混凝土配合比是控制其质量的最重要因素,在满足其施工要求的情形下应尽量减少单位用水量,相应地也减少单位水泥用量,从而减少混凝土水化热,减少由于混凝土的徐变与收缩而引起的预应力损失和施加预应力之前的收缩裂缝。此外,采用现场试块测得的早期混凝土强度等级代替现场结构的实际混凝土强度,也存在一定的问题。
1.2重视预应力管道安装。预应力管道安装准确与否直接影响到梁体的受力情况与设计是否一致,关系到桥梁施工质量,是预应力施工中的重点。在管道安装过程中,主要需加强对管道定位进行控制,钢筋施焊时防止管道烧伤损坏,以避免混凝土浇筑时出现管道偏位、上浮及进浆堵塞现象。预应力管道安装施工、混凝土浇筑前,要严格对以下要点进行控制:管道位置是否正确、平顺性如何、有无漏浆处、是否严格密封等。
1.3合理选择混凝土浇注后张拉时间。有的工程通过掺加早强剂,提高混凝土早期强度,一般浇注混凝土3d 后就开始张拉预应力,这是不可取的。因为混凝土强度和弹性模量增长是不同步的,强度增长快,弹性模量增长慢,早期混凝土变形大,过早张拉预应力会使预应力损失增大,导致桥梁承载力不足,而出现众多裂缝病害。所以现设计上大都有不少于5d 龄期方可张拉的规定。
1.4张拉工艺质量控制。国内现浇大跨度预应力连续箱梁底板预应力束一般采用一端张拉的工艺。根据国内外相关规范规定:跨度≥30m 以上的预应力桥梁,均要求采用两端对称张拉工艺,才能保证跨中有效预应力和桥梁在恒载和活载作用下跨中所需抵抗弯矩的建立;否则会导致跨中承载力不足,而产生正截面裂缝。根据交通部专门调查资料,已通车的公路桥梁中,几乎都出现过由于张拉工艺不合适而产生裂缝的现象。
1.5预防滑丝和断丝。滑丝指夹具在预应力张拉后,夹片“咬不住”钢绞线,钢绞线出现滑动,达不到设计张拉值。出现滑丝的主要原因有钢绞线锈蚀严重或表面有油污、杂物,工作夹片尺寸偏差大等。断丝指张拉钢绞线和钢丝时,夹片将其“咬断”,即齿痕较深,在夹片处断丝。出现断丝的原因主要有钢绞线受到机械损伤或钢绞线之间相互纠缠而发生受力不均。为了预防滑丝和断丝超标,应采取以下措施:
1) 夹片的硬度除了检查出厂合格证外,在现场应对其进行外观、硬度等指标进行检验;
2) 钢绞线的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容,如偏差超限,质量不稳定,应考虑更换钢绞线或钢丝的产品供应单位。钢绞线在运输及下料安装等施工过程中要注意保护,以免受到损伤;
3) 滑丝断丝若不超过规范允许数量,可不予处理,若整束或大量滑丝和断丝,应将锚头取下,检验并更换钢束重新张拉。此外,为了保证张拉质量,预应力施工前须对预应力材料的锚固性能进行检验。
1.6 波纹管漏浆堵管的防治。波纹管漏浆堵管是指用通孔器检查预应力孔道时发现管内有堵塞或在混凝土浇筑前,管道内先置的预应力钢束抽拉不动。波纹管漏浆堵管产生的可能原因有:
1) 波纹管接头处脱开漏浆,流入孔道;
2) 波纹管破损漏浆或在工地存放、施工过程中被踩、挤、压瘪;
3) 混凝土浇筑过程中,振动棒与波纹管相接触,使波纹管咬口开裂或磨损冲击开洞,致使浆体进入管内。波纹管漏浆堵管的防治措施有:
1) 使用波纹管作为索管的,管材必须具备足够的承压强度和刚度,破损管材不得使用;
2) 波纹管连接应根据其号数,选用配套的波纹管,连接时两端波纹管必须拧至相当的位置,然后用胶布或防水布将接头缝隙封闭严密;
3) 浇筑混凝土开始后,在其初凝前,应用通孔器检查并不时拉动疏通,如采用预置预应力索的措施,则应不时拉动预应力钢绞线或钢丝束,在混凝土浇筑结束后再进行一次通孔检查,如发现堵孔,应及时疏通;
4) 确认堵孔严重无法疏通的,应设法查准堵孔的位置,凿开该处混凝土疏通管道。
1.7严格预应力孔道压浆工序。预应力孔道压浆有两个重要作用: ①保护预应力筋不被锈蚀; ②保证预力筋和结构共同工作;然而实
际工程中预应力孔道的压浆不饱满、不密实、漏浆和漏灌现象十分普遍,已成为预应力结构的通病。其主要原因除了施工单位对孔道压浆工序不够重视外,目前的压浆工艺、留孔质量、浆体配置等也存在一定问题,特别是浆体的水灰比,采用过大水灰比,孔道浆体泌水,孔道不易饱满和密实。为了防治孔道压浆不密实,可采取以下措施:
1) 孔道在灌浆前应以高压水冲洗,除去杂物,疏通和湿润整个管道
2) 配制高质量的浆液,选用的水泥可用强度等级不低于325MPa 的普通硅酸盐水泥,水泥净浆水灰比宜控制在0.35～0. 45 ,泌水率宜小于2 % ,最大不应超过3 % ,水泥净浆应具有良好的流动性并不易离析,最好能掺入适量的减水剂和微膨胀剂,以提高其流动性,减小水灰比,从而减小泌水率,增加密实度,但不得使用对管道和钢绞线有腐蚀作用的外掺剂,掺量和配方应通过试验确定;
3) 管道及排气口应疏通,压浆时应从低处往高处压,待高处的孔眼冒溢浓浆后,堵住排气口持荷继续加压,待泌水流光后,再塞住孔口;
4) 对孔道较长或第一次压浆不够理想的,可进行二次压浆,二次压浆应在第一次压浆初凝后进行。
2 桥梁施工控制影响因素
桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态(线性和受力) 相吻合。要实现上述目的,就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的因素,以便施工实际有的放矢的有效控制。
2．1 结构参数。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料,其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括:结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力或索力。
2．2 施工工艺。施工控制是为施工服务的,反过来,施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外,在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的结构制作、安装等方面的误差,使施工状态保持在控制之中。
2．3 施工监测。检测是桥梁施工监控的最重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装,测量方法数据采集、环境情况等存在误差,所以,结构监测总是存在误差。
2.4 结构计算分析模型。无论采用什么分析方法和手段,总要对实际桥梁结构进行简化和建立计算模型,这种简化式计算模型与实际情况之间存在的误差、包括各种假定,边界条件处理,模型化的本身精度等。控制中需要在这个方面做大量工作,必要时还要进行专门的试验研究,把计算模型误差所差生的影响减到最低限度。
2.5温度变化。温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,这种
影响随温度的改变而改变。在不同时刻的结构状态(应力、应变) 进行量测,如果施工控制中忽略了该项因素,就必然难以得到结构的真是状态数据(与控制理想状态比较) ,从而也难以保证控制的有效性,所以,必须考虑温度变化的影响。
2.6 材料收缩。徐变对混凝土桥梁结构而言,材料的收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是由于大跨径桥梁施工中混凝土普遍存在加载龄期小、各阶段龄期相差大等引起的,控制重要予以认真研究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
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