現代預應(Ying)力混凝[Ning]土是(Shi)用高強(Qiang)度鋼材[Cai]和較高強度的混凝土經先進的生産工藝(Yi)制作的,用現代設(She)計概念[Nian]和方法(Fa)設計(Ji)的高效預應力混凝土。我(Wo)國的預應力(Li)混[Hun]凝土結構(Gou)是在20世紀50年代發展起來的,.初用于[Yu]預應力鋼筋混(Hun)凝[Ning]土軌枕,之(Zhi)後預應力混凝土在全國(Guo)範圍内推廣。随着(Zhe)我國高等級公路建[Jian]設的不斷,預應(Ying)力混凝土[Tu]技術在橋梁工程中[Zhong]發展.快,得到了普遍的應用。但[Dan]就目前預應力[Li]混凝土梁[Liang]施工而言,仍存在很多問題,本文就對[Dui]施工過程中[Zhong]常見的問題進行探讨,分析原因并提出[Chu]相應的處理方法及預[Yu]防措施。
一、大(Da)跨度預應力混(Hun)凝[Ning]土結構[Gou]懸臂施工特(Te)點:預應(Ying)力混凝土結構(Gou)的[De]施工,必須同(Tong)時考慮施工(Gong)時(Shi)結構受力情況[Kuang]和現場(Chang)施工條(Tiao)件,而采取相應的施(Shi)工方法。如對于大跨度[Du]預[Yu]應力混凝[Ning]土連(Lian)續梁、T型鋼構(Gou)、斜拉橋,往往采用[Yong]懸(Xuan)臂挂籃無支(Zhi)架施工方法[Fa],即在橋墩兩[Liang]邊平衡懸[Xuan]臂[Bi]分節段澆築混凝(Ning)土,後期節段是靠己澆節段來支撐[Cheng],各節段經曆澆築、張拉[La]、不斷地加載(移動挂籃(Lan))等過程,逐步完(Wan)成全橋的施工。自架設體[Ti]系(Xi)的懸臂施工法,使(Shi)這種[Zhong]橋型的結構性能和施工特點達到高度的協調(Diao)統[Tong]一,且(Qie)每一節段均充分發[Fa]揮了預應(Ying)力[Li]的作用[Yong],實現(Xian)了荷載平衡。節段懸臂施(Shi)工法是預(Yu)應力混凝土橋梁(Liang)施[Shi]工技術(Shu)發展的結果[Guo],是預應力等(Deng)效荷載觀點的直[Zhi]接體現,它為大(Da)跨度橋梁在世(Shi)界(Jie)各(Ge)地的迅速(Su)發展[Zhan],開辟了新的途徑。
二(Er)、預應力混凝土結[Jie]構的優缺點:預應[Ying]力混凝土結構[Gou]與(Yu)鋼筋混凝土(Tu)結構相比,具有下列主[Zhu]要優點:1、改善[Shan]使用階段的性能。受(Shou)拉和(He)受彎構件中[Zhong]采(Cai)用預應力(Li),可延[Yan]緩(Huan)裂(Lie)縫出現并降低(Di)較高荷載水平時的裂縫[Feng]開展寬度;采(Cai)用預應力,也能降[Jiang]低甚至消除使用荷(He)載下的撓度,因此,可跨越[Yue]大的(De)空間,建造大跨結構(Gou)。2、提高受剪承載力。縱向預(Yu)應力的施加可延緩混凝(Ning)土構件中斜裂(Lie)縫的形成[Cheng],提高其受[Shou]剪承載力。3、改善(Shan)卸載後的恢複能力。混凝土構件上的(De)荷[He]載一旦卸去,預應力就會使裂(Lie)縫完全閉合,大大(Da)改善結構構[Gou]件的彈性恢複能力。4、提高[Gao]耐疲勞強度。預應[Ying]力作用[Yong]可降低鋼[Gang]筋中應力循環幅(Fu)度,而混凝土結構的疲勞破壞一般(Ban)是由鋼[Gang]筋的(De)疲勞(而不是[Shi]由[You]混凝土的疲勞)所控制的。5、能充分利用高強度鋼材,減輕結構[Gou]自重。在普通[Tong]鋼筋[Jin]混凝土(Tu)結構中,由于裂縫和撓度問(Wen)題,如使用(Yong)高強度(Du)鋼材,不可能充[Chong]分發揮其強度(Du)。例如,1860Mpa級的高[Gao]強鋼絞線,如用于普通鋼筋混凝土結[Jie]構中,鋼[Gang]材(Cai)強度發揮不到[Dao]20%,其結構性能早己滿足不了使用要求(Qiu),裂縫寬[Kuan],撓度大;而采用預應(Ying)力技術,不(Bu)僅可控制結[Jie]構使用階段性能(Neng),而且能充分利用高強度鋼材的[De]潛能。這樣,采用預應(Ying)力,可(Ke)大[Da]大節約鋼材用(Yong)量,并(Bing)減小截(Jie)面[Mian]尺寸和混[Hun]凝土用量,具有顯著[Zhe]的經濟效益。6、可(Ke)調整[Zheng]結構[Gou]内力(Li)。将預應[Ying]力筋對混凝土結構的[De]作用作為平衡(Heng)全部和部分(Fen)外[Wai]荷載的反(Fan)向荷載(Zai),成為調整結[Jie]構内[Nei]力和變形的[De]手[Shou]段。因此,現代預應力混凝土是解決建[Jian]造大(大跨度、大空間建築一工藝上[Shang]和使用上要求的)、高(高層建築、高聳結(Jie)構)、重(重荷載(Zai)、重型結構、轉[Zhuan]換層結構(Gou))、特(特種結構一(Yi)水池、電視塔、安全[Quan]殼)等類(Lei)建築結構和[He]工程結構物(Wu)的(De)不可缺少的、重要的結構材料和技術。
預應力混[Hun]凝土(Tu)結構也存在着(Zhe)一些缺點:1、工藝較複雜,質量要求高,因而需要配備一支技術較熟練[Lian]的專業隊伍。2、需要有一(Yi)定的專業[Ye]設備(Bei),如張拉機具、灌漿設備等。3、預應(Ying)力反拱不易控制,它[Ta]将随混凝土的徐變增加(Jia)而加大,可能[Neng]影[Ying]響結構使用效果。4、預應(Ying)力混凝土結[Jie]構的開工費用較大,對于跨徑(Jing)小、構件數量少的工程,成本較高(Gao)。
三(San)、橋梁預應力混(Hun)凝土結構[Gou]施工[Gong]常見問題處理方法及預防措[Cuo]施:1、波紋管孔道漏(Lou)漿原因分析及處(Chu)理。波紋管易于制作,便于施工,對各種形(Xing)狀的預應力(Li)筋束張拉時(Shi)摩阻[Zu]力小,故大多數後(Hou)張法施工的預[Yu]應力筋的孔[Kong]道多[Duo]由它做成。由于當前波紋[Wen]管所用[Yong]的鋼(Gang)帶(Dai)材質(Zhi)較差,厚度[Du]不[Bu]足且厚薄不均,用其制作的波紋管強度、剛度大多(Duo)數達不到要(Yao)求,在安裝(Zhuang)和[He]澆築砼時(Shi)易變形和破損,使(Shi)砂漿漏入孔道造成預[Yu]應力筋穿束[Shu]困難,并增大[Da]預應力筋張[Zhang]拉時的摩阻力對于澆築砼前[Qian]穿入的預應力(Li)筋,由于砂漿的(De)流入,往往造成[Cheng]預應[Ying]力筋鑄固在孔道内無法進行張[Zhang]拉[La]作業(Ye)。波紋管安裝(Zhuang)時,因非(Fei)預應力筋位置妨礙(Ai),又兼波紋管的[De]剛度(Du)差,易(Yi)形成彎折(She)角或(Huo)管軸線偏位,在彎折[She]角處(Chu)容易開裂造(Zao)成漏漿;軸線[Xian]偏位易造成轉角增加[Jia],使張拉時的摩阻損失增加[Jia],波紋管與錨墊闆相接處[Chu],二者軸線不一[Yi]緻,易造成彎折處漏(Lou)漿(Jiang),兩根波紋管(Guan)相接(Jie),接頭管(Guan)的長度不夠或直徑太大[Da],使接頭處不嚴也會造[Zao]成漏漿。在砼澆築中,振搗(Dao)棒與(Yu)波紋管相接觸[Chu],因振搗(Dao)時振搗(Dao)棒高(Gao)速旋轉和(He)振動,易使波紋[Wen]管咬口開裂(Lie)或自身磨損沖擊開洞,造[Zao]成沙漿漏入波紋管内。
遇(Yu)到堵管問題,首先根據預應[Ying]力筋曲線坐标,标注漏漿[Jiang]孔道(Dao)堵塞(Sai)的位置(Zhi),在避開梁的主筋[Jin]位置,采用沖(Chong)擊鑽緩慢進[Jin]行開[Kai]孔,清(Qing)除波紋管(Guan)中的[De]水(Shui)泥漿塊,使鋼絞線能順(Shun)利穿過波紋管并能夠自由伸[Shen]縮:然後(Hou)待張拉(La)完畢[Bi]後用高一等[Deng]級微膨脹混凝土封堵孔洞。可采取以[Yi]下預防措[Cuo]施:在施工下料前對波紋(Wen)管(Guan)質量仔細檢查,對有缺陷的波紋[Wen]管及早發(Fa)現;在澆[Jiao]築[Zhu]混凝[Ning]土前(Qian)檢查波紋管的安裝位置[Zhi],固定好,檢查套管接頭連接是否牢固,密閉性是否[Fou]達到要求[Qiu];在澆築混凝土過程中注(Zhu)意波紋管的保護,避(Bi)免振搗(Dao)棒碰壞波紋管。
2、預應力筋在波紋管内[Nei]的鑄固和處理[Li]。現澆預應[Ying]力砼[Tong]連續(Xu)箱梁(Liang)的施工中,每跨(Kua)中的預應力筋多是(Shi)曲線形的,當一(Yi)次澆築砼的連續箱梁跨數多(Duo)于兩跨時,必須先将預應力筋穿入到波紋管内,待澆築(Zhu)砼達(Da)到沒計要求強度[Du]後,張拉并用[Yong]錨具錨固預應力筋。先穿(Chuan)束(Shu)的預應力筋,往往[Wang]由于穿(Chuan)筋和砼澆築[Zhu]工藝處理不善,在砼(Tong)澆築作[Zuo]業中因波(Bo)紋[Wen]管漏漿被[Bei]鑄固[Gu],在對結構的預(Yu)應力筋張拉時,不能自由的拉動,這種現象[Xiang]稱(Cheng)為頂應力[Li]筋在波紋管内鑄固[Gu]。預應力筋的鑄固,根據對其張拉時拉動力的大小可分[Fen]為輕度和重度兩類(Lei),在千斤頂拉動預(Yu)應力筋的拉力為預應力(Li)筋的摩阻力1.3倍以下時,該鑄固稱為輕(Qing)度鑄固。輕(Qing)度[Du]鑄固有的漏漿處較多,但(Dan)每處[Chu]漏漿量[Liang]均不大,漏漿在波紋管内,但預應力筋在一定[Ding]拉力下尚可活動(Dong);有的局部漏漿較(Jiao)多,預應力[Li]筋和波紋管固結在一起,但漏漿體積相對[Dui]整個孔道仍很小(Xiao),通過較大的[De]拉力拉(La)開後預應力筋仍可在孔道内(Nei)來回活動。這種鑄固(Gu),預應力筋張拉作業時其摩阻力增[Zeng]加較多。嚴重的鑄固(Gu)則是在較大的[De]拉力作用下,甚至[Zhi]在全(Quan)部預應力筋(Jin)總張拉力的作用下,仍不(Bu)會将鑄固的[De]預應力(Li)筋拉[La]開(Kai)。
預[Yu]應力張拉作業(Ye)中,若出現波紋(Wen)管和預應力筋[Jin]的輕度鑄固,常(Chang)常在預應(Ying)力筋實施張拉(La)作業前,不安裝工作錨夾片,用張拉[La]千斤頂由兩[Liang]端分别交替張拉預應[Ying]力筋,使其(Qi)鑄固[Gu]的預應力筋在波紋[Wen]管内(Nei)松動後,并可(Ke)在外力作用[Yong]下自(Zi)由移動(Dong)。對于嚴重鑄固的孔道,必須找到鑄固(Gu)的部位,将箱粱結構砼打開清理幹淨波[Bo]紋[Wen]管内的(De)灰漿,然後[Hou]再經修複後,進行(Hang)預應力筋的張拉[La]作業。
3、鋼絞線滑絲(Si)、斷絲。通[Tong]過預應力束張拉後[Hou]檢查,來判斷張拉後(Hou)是否有滑絲、斷絲現象。遇到[Dao]這種情況,應根據滑絲[Si]、斷(Duan)絲情況,采取相應的施工(Gong)手段。如果受損根數少(Shao),根據比例,适當地超張拉[La]:如(Ru)果數量多,超[Chao]張拉無法解決問題[Ti],應(Ying)更換鋼(Gang)絞線,重新(Xin)張拉。
分析滑絲原因可(Ke)能有以下幾種:預應力鋼(Gang)絞線生鏽太[Tai]厲害或表面(Mian)有水泥[Ni]、油污、雜物等;工作夾片中的絲(Si)出現生鏽(Xiu)、油[You]污、雜物或夾片裡的絲被[Bei]損傷;工作夾片的尺寸錐度不合格;千(Qian)斤頂被其他物[Wu]件所抵觸而受力不均等等[Deng]。常見的處理方法[Fa]:用(Yong)QYC270型千斤頂拉[La]出滑絲的鋼絞線,取[Qu]出舊[Jiu]夾片[Pian],換上新夾片,再用千斤頂張拉[La]到設計要求[Qiu]。分[Fen]析斷絲原因可能有以下幾種:出現鋼絞線相絞纏而發生受力不均,導緻個别鋼絞線張拉(La)力太大,而[Er]出現[Xian]拉斷絲現象;鋼[Gang]絞線在運輸中受[Shou]到機械(Xie)損傷;錨具質量問題等等。如果(Guo)斷絲根數(Shu)超過[Guo]設計[Ji]範圍,應作處理(Li),具體處理方法(Fa):一般用千斤頂(Ding)将鋼絞線全部(Bu)卸載後,換上新鋼絞(Jiao)線後,重新[Xin]穿束張拉。張拉(La)完成[Cheng]後,為防(Fang)止預應力損(Sun)失,在(Zai)48h内必須完成壓(Ya)漿(Jiang)工作。
4、過長的(De)扁波[Bo]紋管孔道(Dao)在施工(Gong)中的(De)問[Wen]題及改進[Jin]。扁波紋管由圓波紋[Wen]管通(Tong)過壓扁制[Zhi]成(Cheng),在壓制過程(Cheng)中,其各個轉角和長軸中心附近的接縫咬口都會有不同程度的翹起,形[Xing]成[Cheng]使灰漿進入波紋管内的通道,在箱梁(Liang)砼澆築中就(Jiu)可能有灰(Hui)漿進入。現澆箱[Xiang]梁一聯長度較大,波紋管的短軸隻有19(或22)mm,當其[Qi]在鋼筋骨架中安(An)裝時,由于其[Qi]平順性差[Cha]、預應[Ying]力孔道較長且有不少接[Jie]頭,難免發生一些咬口處開裂加大(Da)。當直徑15.20毫米的[De]鋼(Gang)絞線穿入有咬口翹起的波紋管内時,難免會有碰撞[Zhuang],這就[Jiu]加大了咬口[Kou]的[De]縫隙。同時[Shi],由于穿鋼絞線時摩擦力會使波紋管薄弱處出現(Xian)孔洞(Dong),這就更加大了砼澆(Jiao)築時灰漿進入的機會。因灰漿進入(Ru)形(Xing)成許多局部對預應力筋的鑄固[Gu],在張(Zhang)拉作業中,預應力筋因在[Zai]孔道(Dao)内鑄固[Gu],形成一[Yi]些段的預應力筋不能被張拉,出現了預應力筋張拉時的實測伸長[Zhang]值遠[Yuan]低于理(Li)論計算伸長值的結[Jie]果,使(Shi)預應力筋起不到對[Dui]梁體結構防裂[Lie]的(De)效果。另外,因(Yin)扁波紋管的[De]截面面積和預應力筋的(De)面[Mian]積比較小,又加上(Shang)孔道内出現了局(Ju)部鑄固,孔道灌(Guan)漿(Jiang)不能完(Wan)全充(Chong)滿孔道,這樣一旦錨具錨固失靈,預應力筋難[Nan]以靠孔道灰[Hui]漿将其錨固,防止(Zhi)箱梁結(Jie)構産生(Sheng)裂[Lie]縫的預(Yu)應力(Li)既[Ji]會(Hui)完全消失[Shi]。對以上問題,現澆箱梁為[Wei]防止結構裂縫,建議[Yi]在砼(Tong)施工工藝上改為每2~3跨澆築一次砼,張拉預應力筋。若将幾跨連[Lian]接成一[Yi]聯,預應力筋的連(Lian)接應采用連(Lian)接器來完成。預應力孔道[Dao]用的(De)波紋管[Guan],當其長(Zhang)度超(Chao)過25m時,建議改[Gai]為圓(Yuan)形波紋管,預應力錨具(Ju)相應的作些改變。若仍拟整聯箱梁一次澆築砼,預應力筋用通長束,建議預應力[Li]筋孔(Kong)道用圓形波(Bo)紋管,預應力錨具相應(Ying)的(De)變更,這樣從防止漏漿和預應力筋張拉錨固效(Xiao)果[Guo]上,均會[Hui]比扁(Bian)波紋管好得多。另外(Wai),圓形(Xing)孔道的灌漿比扁孔道易飽滿[Man],且灰漿面積和(He)預應力筋面積的比[Bi]值也大,灌築效果比扁形(Xing)波紋管好,一旦(Dan)錨固失靈其(Qi)錨固效果比[Bi]扁波紋管要好些。總[Zong]而言之,預應力混凝土技術在[Zai]橋梁工[Gong]程中的具有很大的優勢,應用普遍。隻[Zhi]有做(Zuo)好各種預(Yu)案措施,才能保(Bao)障(Zhang)工程(Cheng)順利施(Shi)工。從[Cong]而提高了施工效(Xiao)率,縮短[Duan]施工周期。