预应力混凝土连续梁施工质量控制要点

混凝土连续梁的施工方法多种多样,一般有满布支架现浇施工、悬臂浇注、悬臂拼装等施工方法。除跨越大江大河、深谷等桥梁适宜采用悬臂浇注外,满布支架法现浇施工应用最为广泛,对梁体施加预应力作为质量控制的关键环节,其工艺复杂,影响因素多。施工过程中应注意抓好如下几点:

1 预埋管道的制作安装

管道的位置是质量控制的关键。管道位置不准确,不但改变了结构的受力状态,还会增大预应力孔道摩阻损失,从而相对减少了施加的预应力值,对结构安全和工程使用阶段都有很深的影响。当前,后张法施工的预应力连续梁,预应力管道的制作主要有预埋管道和橡胶抽拔管制作管道两种。无论采用何种方法,管道的位置坐标必须准确,符合设计图纸的相关要求。对预埋管道在进行布时,应按设计要求坐标用钢筋做成井字架进行固定,管道纵横向有弯折处必须顺适,对较长的预应力管道中间设置排气嘴的,必要时应加密固定支架,以确保混凝土浇注施工过程中,管道下发生偏位。管道的接头必须用锉刀打磨毛刺。橡胶抽拔管制孔,为增加其刚度可在中心穿入直径适宜钢铰线,施工时除确保其位置准确外,还必须掌握好适宜的拔管时间。

2 预应力钢铰线穿束

预应力钢铰线束安装时,防止钢铰线发生缠绞现象是质量控制的关键。多根钢铰线如果缠绞在一起,张拉时各根钢铰线受力不均匀,增大了钢铰线之间的摩阻,就会造成预应力损失加大。实际施工中不少施工单位不重视这些细部工作,致使张拉过程中,预应力筋发生异常响声,钢束的实际伸长值与理论伸长值不符,且二者的偏差往往超过规范规定的6%的偏差。采取如下措施能有效地避免上述现象的发生:

(1)在管道内预设牵引钢绳。牵引钢绳一般采用直径12或14mm钢丝绳,采用预埋管道的,在管道敷设前穿入后再固定管道,穿入前钢丝绳的端头进行必要的包裹,防止穿入过程中损伤管道壁或对中间接头部位造成损坏。采用橡胶棒抽拔管制孔的,抽拔时将钢丝绳导入。

(2)对钢铰线进行编束并固定其相对位置。在平整的场地上,将截切好的钢铰线顺序展开并使其完全放松,在两端涂以不同颜色的漆进行编号,已备采用单顶对称张拉时使用,编束完成的钢铰线每隔2m的间距用20号铁丝进行捆扎,以防穿束时钢铰线错动。

(3)采用牵引装置导入钢纹线束。目前仍有小部分施工队伍用人工进行穿束,尤其对多根钢铰线的长束重量很大,人工穿束费时费力,工人转动钢束穿进,容易使钢铰线束扭转而互相缠绞在一起。对既有平弯又有竖弯的钢束,采用人工穿束困难更大。当前比较好的方法是采用人工配合机械穿束,即将钢纹线束固定在一个锥形的牵引装置上,锥形装置与导引钢丝绳连接后用卷扬机牵引导入钢束。

在某高速公路的连续梁施工中,使用以上方法,由于特别注意控制孔道坐标和孔道线形圆顺,并且很好的避免了钢铰线间的互相缠绞,张拉过程中没有发生异常情况且钢束伸长值均满足要求。

3 预应力钢胶线张拉

(1)张拉控制应力与伸长值的计算张拉控制应力能否达到设计规定值直接影响梁的使用寿命,因此张拉控制应力是张拉中质量控制的重点。张拉控制应力必须达到设计规定值,但是不能超过设计规定的最大张拉控制应力。为了准确把握预应力的施加情况,以应力控制方法张拉时必须以伸长值进行校核。当采用《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)中的公式计算理论伸长值时应注意以下几点:

(1)预应力孔道坐标符合设计要求、曲线孔道圆顺的情况下,孔道局部偏差和预应力筋与孔道壁间的摩擦系数对理论伸长值大小的影响不大,可按照规范提供的数据取中值。

(2)钢铰线的弹性模量Ep对理论伸长值的计算影响较大,应根据实测值进行计算。

(3)预应力筋长度L的取值:计算平均张拉力时应按照孔道长度计算,计算伸长值时L的取值应加上锚垫板至工具夹片的前端的距离。另外在比较实际伸长值与理论伸长值时,实际伸长值应为初应力(一般为控制应力的10%或15%)到控制应力部分的值加上初应力以下的伸长值,零到初应力的伸长值采用本束钢铰线相邻级的伸长量。

(2)考虑模板支架的影响施加预应力,梁体必然产生弹性变形同时产生轴向变形和上下方向的挠曲。张拉时如果约束其轴向收缩和挠曲,容易造成混凝土的边角损坏或梁体受损。因此,张拉前必须拆除对梁体轴向收缩有约束作用的梁侧模板。拆除支座周围对活动支座在顺桥方向的移动和旋转、以及对固定支座的旋转有约束作用的模板和支架。

(3)预应力张拉控制

(1)张位顺序:张拉顺序应按照设计规定进行,若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态,不使构件边缘产生过大的拉应力,而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束,如果有多排钢束,必须对称进行。

(2)张拉长度:连续梁钢束长度较大,宜采用两端同时张拉。如果设备不足,可先固定一端、张拉另一端,然后再张拉固定端补足应力值尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时,虽然张拉端达到了控制应力,但由于孔道长度大,导致钢束转角θ增大.摩擦力增大,使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小,固定端附近预应力明显不足,张拉时伸长值往往偏小。主要原因在于孔道摩阻损失太大。一方面,一旦出现事故(如断丝等)将很难处理;另一方面,由于钢束给结构施加的习应力不足,危害结构使用安全。

(4)断丝、滑丝的处理:施工过程中,由于操作失误、千斤顶压力牙准确、锚具安装误差或夹片质量差等原因,有时会发生断丝和滑丝的情况。当断丝或滑丝数不超过规范值时,可采用超张拉方式补足应力若超过规范值必须卸锚,更换钢束。

(1)补足应力处理:根据断丝数确定应力损失值,通过提高其它脚丝应力补足断丝造成的应力损失,但在任何情况下都不得使钢铰线拉力达到0.8Rb,否则必须更换钢束。

(2)更换钢束的处理方法:钢束先放松再拉出。千斤顶前端装好卸锚器,一端张拉,当钢丝受力伸长时锚塞夹片被带出,这时立即用钢钎卡住夹片卸出。如千斤顶行程不够可反复进行锚固与退塞至预应力筋完全放松为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。

4 管道压浆

预应力管道压浆工作在施加预应力后应尽早进行。孔道压浆后可以有效防止预应力钢材锈蚀,使预应力钢材与混凝土有效粘结,实现整体受力,以增强梁体的承载能力,减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆工作。管道压浆若为夏天施工,应选择在气温较低时进行主要应注意做好以下几方面的工作:

(1)压浆设备正式使用前进行试运行,并配置备用设备。

(2)现场进行水泥浆试配。以使水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。

(3)压浆前首先检查孔道是否畅通,用水湿润孔道后再用高压空气吹出管道内的积水。

(4)压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行压浆。

(5)严格控制压浆压力和速度。压浆开始后应匀速进行,中途不得停顿,在管道中间设一个或多个排气口的,须待排出浓浆后再逐个用木塞打紧。

(6)采用真空压浆技术。对长的预应力管道,采用真空辅助压浆技术,可有效解决普通活塞式压浆机由于压力不足,导致的灌注水泥浆不实问题。

5 结束语

随着预应力混凝土连续梁在交通建设工程中的广泛应用,其施工技术也将被越来越多的施工人员所掌握。但由于施工质量的影响因素多,施工过程中必须严细求实规范操作。诸多影响因素中对梁体施力预应力应是施工质量控制的重中之重。但是实际施工中常由于以上原因造成预应力不足、梁体产生裂缝、支座破坏等问题,因此,必须引走每一位施工人员的高度重视。

摘要：本文笔者主要对预应力混凝土连续梁近几年施工中容易忽视的质量问题进行了分析,并提出了控制的方法及要点。

关键词：混凝土,施工,预应力,质量控制