現[Xian]代預應力混凝土是用高強度鋼材和較高強度的(De)混凝(Ning)土經先進的生[Sheng]産工藝制作的,用(Yong)現代設計概[Gai]念(Nian)和方法[Fa]設計[Ji]的高效預應力(Li)混凝土。我國的預應(Ying)力(Li)混凝土結構是在20世紀50年(Nian)代發展起來的[De],.初用于預應力鋼筋混[Hun]凝土軌枕,之(Zhi)後預應力混凝土在全[Quan]國[Guo]範圍内推廣。随着[Zhe]我國高(Gao)等級公路建設的不[Bu]斷,預[Yu]應力混凝土技術在橋梁[Liang]工程中發展.快,得到了(Le)普遍的應用。但[Dan]就[Jiu]目[Mu]前預應力混凝[Ning]土梁施工而言,仍(Reng)存在很多問題,本文就對施工過程[Cheng]中常見[Jian]的問(Wen)題[Ti]進行探[Tan]讨,分析原因并(Bing)提出相應的處(Chu)理方法及預防措施[Shi]。
一、大(Da)跨度預應力[Li]混凝土結構(Gou)懸臂施工(Gong)特[Te]點:預應力混凝土[Tu]結構的施工,必須同(Tong)時考(Kao)慮施工[Gong]時結構(Gou)受[Shou]力情況和現場施工條件,而采取相應的施工方法。如對于(Yu)大跨度預應力混凝(Ning)土連續梁[Liang]、T型[Xing]鋼構、斜(Xie)拉橋[Qiao],往往采用懸臂挂籃無支架施[Shi]工方(Fang)法,即在橋墩兩[Liang]邊平(Ping)衡懸臂分節段澆[Jiao]築(Zhu)混凝土,後期節[Jie]段是靠己澆節段來支撐,各節段經[Jing]曆澆築、張(Zhang)拉、不斷地加載(移動[Dong]挂籃)等(Deng)過[Guo]程,逐步完成全橋的施工。自架(Jia)設體系的懸臂施(Shi)工法,使這種橋型的結構性能和施工特點(Dian)達到高度(Du)的協調統[Tong]一,且每一節[Jie]段均充分發揮了預應力的作[Zuo]用,實現了荷載平衡。節段懸臂施工法[Fa]是預應[Ying]力混凝土橋[Qiao]梁施工技術發展的結果,是預應力等效(Xiao)荷載觀[Guan]點的直接體現(Xian),它[Ta]為大跨度[Du]橋梁在世界各地的迅速[Su]發展,開辟了新的途(Tu)徑。
二、預應力混(Hun)凝土(Tu)結構的優缺點:預應力混凝土結構與鋼[Gang]筋混凝(Ning)土結構相比(Bi),具有下列(Lie)主(Zhu)要優點:1、改[Gai]善使用階段的性(Xing)能。受拉和(He)受彎構件(Jian)中采用預(Yu)應力[Li],可延緩裂縫出現[Xian]并降低較高荷載[Zai]水平時的[De]裂縫開(Kai)展[Zhan]寬度;采用預應力,也能降低甚[Shen]至(Zhi)消除使用荷(He)載下[Xia]的撓度,因此,可跨越(Yue)大的(De)空間,建[Jian]造大跨結構。2、提高受剪承載力。縱向預(Yu)應力的施加可延[Yan]緩混凝土構件中斜[Xie]裂縫的形成(Cheng),提高其受剪承載力[Li]。3、改善[Shan]卸載後的恢複能力。混凝土構[Gou]件上(Shang)的荷載一(Yi)旦卸[Xie]去,預[Yu]應力[Li]就會使裂縫完[Wan]全閉合,大大[Da]改善結構構(Gou)件的彈性恢複能力。4、提高耐疲勞強度[Du]。預應力作用可降(Jiang)低鋼筋中(Zhong)應力(Li)循環幅度,而混凝土結構(Gou)的疲勞破[Po]壞一般[Ban]是由鋼筋(Jin)的[De]疲勞(而不是由混凝土的疲勞(Lao))所[Suo]控制[Zhi]的。5、能充分利(Li)用高強度鋼(Gang)材,減輕結構[Gou]自重。在普通鋼筋混凝土結構[Gou]中,由于裂縫和(He)撓度問題,如使(Shi)用(Yong)高強度鋼材(Cai),不可能充分發揮其強(Qiang)度。例如,1860Mpa級的高強[Qiang]鋼絞線,如用于普通(Tong)鋼筋混凝土結[Jie]構中,鋼材強度[Du]發揮不到[Dao]20%,其結(Jie)構性能早己滿(Man)足不了使用要(Yao)求,裂[Lie]縫寬,撓度大;而采用預(Yu)應力技術,不僅可控制結[Jie]構使用階段性能,而且能充分利用高強度鋼[Gang]材的(De)潛能。這樣,采(Cai)用預[Yu]應力[Li],可大大節約鋼[Gang]材用量,并(Bing)減小截面尺寸和混凝土用量,具有顯著的經濟效益。6、可調整[Zheng]結構内力。将預[Yu]應力筋對混[Hun]凝[Ning]土結構的作用[Yong]作為平衡全部和部分外荷載的反[Fan]向荷載,成為調(Diao)整(Zheng)結構内(Nei)力和變形的手段。因此,現(Xian)代預應力混凝土是解決建造大(大(Da)跨(Kua)度、大空間建築一工藝上和[He]使用上要求的)、高(高層建築、高聳結構)、重(重(Zhong)荷載、重型結構、轉(Zhuan)換層結構)、特(特種(Zhong)結構一[Yi]水池、電視[Shi]塔、安全殼)等類建築結構[Gou]和[He]工程結構物的不可缺少的、重要的結構材[Cai]料和技術。
預應(Ying)力混凝土結構(Gou)也存在着一些[Xie]缺點:1、工藝(Yi)較複雜,質量要求高(Gao),因而需要配備一支(Zhi)技術較熟[Shu]練的專業[Ye]隊伍[Wu]。2、需要有一定的專業[Ye]設備(Bei),如張拉機具、灌漿設(She)備等(Deng)。3、預應[Ying]力反拱(Gong)不易控制,它将随混凝土的徐變增加而加大,可能影響結構使(Shi)用效果。4、預[Yu]應力混凝土結[Jie]構的開工費(Fei)用較大,對于(Yu)跨徑小、構件數量少的工[Gong]程,成本較高。
三(San)、橋梁預應力混凝土結[Jie]構[Gou]施工常見問題[Ti]處理方法及預[Yu]防措[Cuo]施:1、波紋管孔道漏漿原因(Yin)分析及處理(Li)。波紋管易于制作,便于[Yu]施工,對各種形狀的預應(Ying)力筋束張(Zhang)拉時[Shi]摩阻力小,故大多數後張法施[Shi]工的預(Yu)應力筋[Jin]的孔道多由它做(Zuo)成(Cheng)。由于當前(Qian)波紋管(Guan)所用的鋼帶材質[Zhi]較差,厚度不足且厚(Hou)薄不均,用其制作的波紋管強度(Du)、剛度大多數達不(Bu)到要[Yao]求,在安裝和[He]澆築砼時易(Yi)變形和破損,使砂漿[Jiang]漏入(Ru)孔道造成預應(Ying)力筋穿束[Shu]困難,并增[Zeng]大預應力筋張(Zhang)拉時的摩阻力對于澆築(Zhu)砼前穿入的預(Yu)應力筋,由于砂漿的流[Liu]入,往往造成預應力筋(Jin)鑄固在孔道内[Nei]無法[Fa]進行張拉作業。波[Bo]紋[Wen]管安裝時,因非[Fei]預應力筋位置妨礙(Ai),又兼波紋管的剛度差,易形成彎折角或管軸線偏位,在彎折角處容易開裂造成漏漿[Jiang];軸線偏位易造成轉角增加,使[Shi]張拉[La]時的摩[Mo]阻損失增加,波紋[Wen]管與[Yu]錨(Mao)墊闆相接處[Chu],二者軸線不一緻,易造成彎折處漏漿,兩根(Gen)波[Bo]紋管相接,接頭(Tou)管的長度不夠(Gou)或直徑太大,使接頭處不(Bu)嚴也會造成(Cheng)漏漿。在砼澆築中,振搗棒與波紋管相(Xiang)接觸,因振搗時[Shi]振搗棒高速旋(Xuan)轉和振動,易使波紋(Wen)管咬口開裂或自身[Shen]磨損沖擊開洞,造成(Cheng)沙漿漏入波紋管内。
遇[Yu]到堵管(Guan)問題,首先根據(Ju)預[Yu]應力筋曲線[Xian]坐标,标注漏[Lou]漿孔道堵塞的位置,在避開[Kai]梁的(De)主筋(Jin)位置,采用(Yong)沖(Chong)擊鑽緩慢進行開孔,清除波紋(Wen)管中的[De]水泥漿塊[Kuai],使鋼絞線能順利穿過波紋[Wen]管并能夠自[Zi]由伸縮:然後待(Dai)張拉完畢後用[Yong]高一等級微膨脹混凝土封堵孔(Kong)洞。可采取以下預防措施:在施工下料(Liao)前對波紋(Wen)管[Guan]質量(Liang)仔細檢查,對有缺陷的波紋管及(Ji)早[Zao]發現;在澆築[Zhu]混凝土前檢查波紋管(Guan)的安裝[Zhuang]位置,固定好,檢[Jian]查套管接頭連接是否牢固,密(Mi)閉性是否達到要求;在[Zai]澆築混[Hun]凝土過程中注(Zhu)意波紋管的保[Bao]護,避免振[Zhen]搗棒碰壞波紋管。
2、預[Yu]應力筋[Jin]在波紋管内的鑄固和處[Chu]理。現澆預應(Ying)力砼連續箱梁(Liang)的施工中,每跨中的[De]預應力筋(Jin)多是曲線[Xian]形的,當一次澆築砼[Tong]的連續箱梁跨數多于兩跨時,必須先[Xian]将預應力筋(Jin)穿入到波紋管内,待澆築砼達到沒計要[Yao]求強度後,張拉并用錨(Mao)具錨固(Gu)預應力筋。先穿束的[De]預應力筋,往往由于[Yu]穿筋和砼澆築工藝[Yi]處理不善,在砼澆築作業中因(Yin)波(Bo)紋管漏漿被鑄(Zhu)固,在對結(Jie)構的預應力筋張拉時,不能自由的拉動,這(Zhe)種現象(Xiang)稱為頂應力(Li)筋在波紋管内鑄固(Gu)。預應力筋的(De)鑄固,根(Gen)據對其張[Zhang]拉時拉動力的大(Da)小可分為輕度和[He]重度兩類,在千斤頂拉動預應力筋(Jin)的拉力為預應力[Li]筋的摩阻力1.3倍以下時,該鑄(Zhu)固稱為輕度鑄固。輕度鑄固有的漏漿處較多,但[Dan]每處漏漿量[Liang]均不大,漏漿在波紋管内,但預應力(Li)筋在一定拉力下尚可活動;有的局部漏漿較多,預應(Ying)力(Li)筋和(He)波紋管固[Gu]結在一起,但漏漿體積相對整(Zheng)個孔道仍很小,通過較大的拉力拉開後[Hou]預應力筋仍[Reng]可在孔道内來回活動[Dong]。這種鑄固,預應(Ying)力[Li]筋張拉作(Zuo)業時其摩阻[Zu]力增加較多[Duo]。嚴重的[De]鑄固則是在較大的拉力作用[Yong]下,甚至在全部[Bu]預應力筋總張拉力的作用下,仍不[Bu]會将鑄固的預應力筋拉開。
預應力(Li)張拉作業中,若出[Chu]現波紋管和預應力筋的輕度鑄固[Gu],常常在預應(Ying)力筋(Jin)實施張拉作業前,不安裝工作錨(Mao)夾片,用[Yong]張拉千斤頂由兩端分别交替張拉預應力筋(Jin),使其鑄固的預應力筋在波紋管内松動後,并可在外力[Li]作用下自由移動。對(Dui)于嚴重鑄固的(De)孔道[Dao],必須找到(Dao)鑄固的部位,将箱粱(Liang)結構砼打(Da)開清理幹淨(Jing)波紋管内的[De]灰漿,然後再經修[Xiu]複後,進行預應力[Li]筋(Jin)的張拉作業(Ye)。
3、鋼絞線滑(Hua)絲、斷絲。通過預[Yu]應力束張[Zhang]拉後[Hou]檢查,來判斷張[Zhang]拉後是[Shi]否有滑絲、斷[Duan]絲現象。遇到這種[Zhong]情況,應[Ying]根據滑絲[Si]、斷絲(Si)情況,采取相[Xiang]應的施工手段。如(Ru)果受[Shou]損根數少,根據比例,适當[Dang]地超(Chao)張拉:如[Ru]果數量多(Duo),超張拉無法解[Jie]決問題,應更換鋼絞線(Xian),重新張拉。
分析(Xi)滑絲原因可能(Neng)有以下幾種:預應力鋼絞線生鏽太厲害或表[Biao]面有水泥、油污(Wu)、雜物等;工(Gong)作[Zuo]夾[Jia]片中的絲出現生鏽、油污、雜物或夾(Jia)片裡的絲被損傷;工作夾片的尺寸錐度[Du]不合格;千斤頂被其[Qi]他物件[Jian]所抵觸而受力不均等等。常見的處理方法:用QYC270型千斤(Jin)頂拉出滑[Hua]絲的鋼絞(Jiao)線,取出舊夾片,換上[Shang]新夾片,再用千斤頂張拉到設[She]計要求。分析斷絲(Si)原因(Yin)可能有[You]以下(Xia)幾種:出現鋼[Gang]絞[Jiao]線相絞纏[Chan]而發生受力[Li]不均,導緻個别鋼絞線張(Zhang)拉力太(Tai)大,而出現拉斷絲[Si]現象;鋼絞線在運輸中受[Shou]到[Dao]機械損傷;錨具(Ju)質量問題等等。如果斷絲[Si]根數[Shu]超[Chao]過設計範圍[Wei],應作處理,具體處理方法:一般用千斤頂将鋼[Gang]絞線全(Quan)部卸載後,換上新鋼絞線後,重新穿(Chuan)束張拉。張拉完成後,為防(Fang)止預應(Ying)力損失,在48h内必須完(Wan)成壓漿工[Gong]作。
4、過長(Zhang)的扁波[Bo]紋管孔道在施工中的(De)問題及改進(Jin)。扁波紋管(Guan)由圓波紋管通過壓扁制成(Cheng),在[Zai]壓制[Zhi]過程[Cheng]中,其[Qi]各個轉角和長(Zhang)軸中心附近的[De]接(Jie)縫咬口都會有不同程度的[De]翹起,形成[Cheng]使灰漿進入波紋管(Guan)内的(De)通道,在箱梁砼澆築中就可能有灰[Hui]漿進入。現澆箱[Xiang]梁一聯長度較大,波(Bo)紋管的短軸隻(Zhi)有(You)19(或22)mm,當其在鋼筋骨[Gu]架中安裝時,由于[Yu]其平順性差、預應力孔道較長且有不少接頭,難[Nan]免發[Fa]生一些咬口處開[Kai]裂加大。當直徑15.20毫米的鋼絞線穿[Chuan]入有咬口[Kou]翹起的波紋管[Guan]内時,難免會有碰撞,這就加大[Da]了咬口的縫隙。同時(Shi),由于穿鋼絞(Jiao)線[Xian]時摩擦力[Li]會使波紋管薄弱處出現孔洞[Dong],這就更加大了砼澆築時灰漿[Jiang]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,在張拉作業中,預應力筋因在[Zai]孔道内鑄固,形(Xing)成一些段[Duan]的預應(Ying)力[Li]筋不能被張拉,出現了預(Yu)應(Ying)力筋張拉時(Shi)的實測伸長(Zhang)值遠低于理論計[Ji]算伸長值(Zhi)的結(Jie)果,使(Shi)預應力筋起不到對梁體結構[Gou]防裂的[De]效果。另外,因扁波紋管的截面面(Mian)積和預應力(Li)筋的[De]面積比較小(Xiao),又加上孔道[Dao]内出[Chu]現了局部鑄固,孔(Kong)道灌漿不能完(Wan)全充滿孔道,這樣一(Yi)旦錨具錨固失靈,預(Yu)應力筋難以靠孔道[Dao]灰漿将其錨固,防止箱梁結構産生裂縫[Feng]的預應(Ying)力既會(Hui)完全消失(Shi)。對以上問題,現澆[Jiao]箱梁為防止結構裂(Lie)縫,建議在砼(Tong)施[Shi]工[Gong]工藝上改為每2~3跨澆[Jiao]築一(Yi)次砼,張[Zhang]拉預應力筋。若将幾跨連接成一聯,預(Yu)應力筋的連接應采用連接器來完成。預應力孔道(Dao)用的波紋管,當其長度超[Chao]過25m時,建議改[Gai]為[Wei]圓形波紋管,預[Yu]應力錨具相應(Ying)的作些改變。若仍(Reng)拟整聯箱梁一次澆築砼(Tong),預應力筋用[Yong]通長束,建議預[Yu]應力筋孔道用圓形波紋管,預應力(Li)錨具(Ju)相應的[De]變[Bian]更,這樣從(Cong)防止漏漿和預應力筋張拉[La]錨固效果上,均會比扁波紋管好(Hao)得[De]多。另外,圓形[Xing]孔道[Dao]的灌漿比扁孔道(Dao)易[Yi]飽滿,且灰(Hui)漿[Jiang]面積和預應力筋面積的比(Bi)值也大,灌築效果比扁(Bian)形波紋管好,一旦錨固[Gu]失靈其錨固效(Xiao)果比扁波紋[Wen]管(Guan)要好些。總而言之,預應力混凝(Ning)土技(Ji)術在橋梁[Liang]工[Gong]程中的具有(You)很大(Da)的優勢,應用普遍。隻有做好各種預案措(Cuo)施,才能保障工程順[Shun]利施工。從而提高了(Le)施工[Gong]效率,縮短施(Shi)工周期。