現代[Dai]預應(Ying)力混凝[Ning]土是用高強度鋼材[Cai]和較高[Gao]強度的混凝土經先進(Jin)的生産工(Gong)藝[Yi]制(Zhi)作的,用現代設[She]計概念[Nian]和方法設計的高效預應力[Li]混凝土。我[Wo]國的預應力混凝土結構[Gou]是在20世紀50年[Nian]代發[Fa]展起來的,.初用于預應力鋼筋混(Hun)凝土軌枕,之後預應力混凝土在全國範圍内推廣。随着我國高等級公路建(Jian)設的不斷,預[Yu]應[Ying]力混凝土技術在橋梁工程中發展.快,得到了普遍的應用。但就目前預應力(Li)混凝土梁施(Shi)工[Gong]而言,仍(Reng)存在很[Hen]多問題,本文就(Jiu)對[Dui]施工過程中(Zhong)常見的問題進[Jin]行探讨,分[Fen]析原[Yuan]因并提出相應(Ying)的處理方法及(Ji)預[Yu]防措施。
一、大(Da)跨度預應力混凝土[Tu]結構懸臂施工[Gong]特(Te)點:預應(Ying)力混凝[Ning]土結構[Gou]的施工,必[Bi]須同時考慮施工時結構受力情況[Kuang]和現場[Chang]施工條[Tiao]件(Jian),而采取相應的施工方法。如對于大跨度(Du)預[Yu]應力混凝土連[Lian]續梁、T型鋼構、斜(Xie)拉橋,往往采用懸臂挂籃無支架(Jia)施工方法,即在橋墩兩邊平衡懸臂分節段澆築混凝土,後期節段是靠己[Ji]澆節段來支撐,各節段經曆澆[Jiao]築、張拉、不斷地加載(移動挂籃(Lan))等[Deng]過程(Cheng),逐步完(Wan)成全(Quan)橋的(De)施工。自架設體系的[De]懸臂施工法,使[Shi]這種(Zhong)橋型的結構[Gou]性能和施工特點達到高度的協調統一,且每一節段均充分發[Fa]揮了預應力的作用[Yong],實現(Xian)了荷載平衡。節[Jie]段懸臂施[Shi]工法是預(Yu)應力混凝土橋梁施工技(Ji)術發展的(De)結果,是預應力等(Deng)效荷載(Zai)觀點的直(Zhi)接體現(Xian),它為大跨度橋梁在世界各地的迅速發展,開(Kai)辟了[Le]新[Xin]的途徑。
二、預應(Ying)力混凝土結構(Gou)的優缺點:預應力混凝土結構(Gou)與鋼筋混凝土結構相比,具有下列主要優點:1、改善使用(Yong)階段的[De]性能。受拉和受彎構件中采(Cai)用預應力,可延[Yan]緩[Huan]裂縫(Feng)出現并(Bing)降低[Di]較高荷載水(Shui)平時的裂縫(Feng)開展寬度;采(Cai)用[Yong]預應[Ying]力,也能降低甚至消除使用荷載下的撓度[Du],因此,可跨越(Yue)大的(De)空間,建造大跨結構。2、提高受剪承載力。縱向預應力的施加可延緩混凝[Ning]土構件中斜裂縫的形成[Cheng],提高其受剪承載力。3、改善(Shan)卸[Xie]載後的(De)恢(Hui)複能力。混凝(Ning)土構件上的[De]荷載一旦卸去,預應力就會使裂縫完全閉合,大大改善結構構件的彈性恢複能力。4、提高耐疲勞強度。預(Yu)應(Ying)力作用[Yong]可降低鋼筋中應力循環幅度(Du),而混凝土結構的疲[Pi]勞破(Po)壞一般是由鋼筋的(De)疲勞(而不[Bu]是(Shi)由混凝土的疲勞)所控制的。5、能充分利[Li]用高[Gao]強度鋼材,減輕[Qing]結構[Gou]自重。在普通鋼筋混凝土[Tu]結構中,由[You]于裂(Lie)縫和撓度(Du)問(Wen)題,如使用高強度[Du]鋼材,不可能充(Chong)分發揮其強度(Du)。例如,1860Mpa級的高強鋼絞線,如用于普通鋼筋混凝土結構中,鋼材強度發揮不到(Dao)20%,其結構性能早己滿足不[Bu]了使(Shi)用要求,裂縫寬,撓度大;而采用預應[Ying]力技術,不(Bu)僅可控制結構使用階段性能[Neng],而且能充分利(Li)用高[Gao]強度鋼材的潛能。這樣,采[Cai]用預應力,可大大節約鋼[Gang]材用量,并減[Jian]小截面[Mian]尺寸[Cun]和混凝土用(Yong)量,具有顯著[Zhe]的[De]經濟效益。6、可[Ke]調整(Zheng)結構内力(Li)。将預應(Ying)力筋對混凝土結[Jie]構的作用作為平衡全部和部分外[Wai]荷載的反向荷(He)載,成為調整結[Jie]構内[Nei]力和變形的手[Shou]段。因此,現代預應力混[Hun]凝土是解決建[Jian]造(Zao)大(大跨度、大空[Kong]間建[Jian]築一工藝上和使用上要(Yao)求的)、高(高層建築、高聳結構)、重(重荷載、重型結構、轉換層[Ceng]結(Jie)構)、特(特種結構一(Yi)水池、電視塔、安全[Quan]殼[Ke])等類(Lei)建築結構和工程結[Jie]構物的不可缺少的、重要的結(Jie)構材料和技術。
預應力混[Hun]凝土結構也[Ye]存在着[Zhe]一[Yi]些[Xie]缺點:1、工藝較複(Fu)雜,質量要(Yao)求高,因而需要(Yao)配備一支技術(Shu)較熟練的專業隊伍(Wu)。2、需要有一定的專業設備[Bei],如張拉機具、灌[Guan]漿設備等。3、預應力反拱不易控[Kong]制,它(Ta)将随(Sui)混凝土的徐變增加而加大,可能影響結(Jie)構使用效果。4、預應(Ying)力(Li)混凝[Ning]土結構的開工費用較大,對于[Yu]跨徑小、構件[Jian]數(Shu)量少的工程[Cheng],成本較高。
三、橋梁預應力混凝土結[Jie]構施工[Gong]常見問題處理方法及預防措(Cuo)施:1、波紋管孔道(Dao)漏漿原因分析及處[Chu]理。波紋管易于制作(Zuo),便于施工,對各種形狀的預應力[Li]筋[Jin]束張拉時摩阻力小,故大多數後張法施工的預應力筋的孔道多[Duo]由它做(Zuo)成。由于當前(Qian)波紋(Wen)管所用的鋼帶[Dai]材質較差,厚度不足且厚薄不均(Jun),用其制作(Zuo)的波紋管強(Qiang)度、剛(Gang)度大多(Duo)數達不到要(Yao)求,在安裝和澆築砼時易變形和破損,使砂漿漏入[Ru]孔道造成[Cheng]預應力筋穿束(Shu)困難,并增大預應(Ying)力筋張(Zhang)拉時的摩阻力對于[Yu]澆築砼前穿入的預應力筋,由(You)于砂漿的流(Liu)入,往往造成預應[Ying]力筋鑄固在孔道[Dao]内[Nei]無法進行張拉作業[Ye]。波紋管安裝時,因非(Fei)預應力筋[Jin]位置妨礙,又兼波紋管的[De]剛度差,易形成彎折角或(Huo)管軸線偏位,在彎折[She]角處[Chu]容易開裂造[Zao]成[Cheng]漏漿;軸線偏位易造成轉角增加,使張拉(La)時的摩阻損失增加,波紋管與錨墊闆相接處[Chu],二者軸線不一緻[Zhi],易造成彎折處漏(Lou)漿,兩根波紋管[Guan]相接,接頭管的(De)長度不夠(Gou)或直徑太大,使接頭處不嚴也會造成漏漿。在砼澆(Jiao)築中,振搗棒與波紋管相[Xiang]接觸[Chu],因[Yin]振搗時振搗[Dao]棒高[Gao]速旋轉和[He]振動,易使波紋管咬口開裂(Lie)或[Huo]自身磨損[Sun]沖擊(Ji)開洞,造成沙漿漏入波紋管内。
遇到堵管問題(Ti),首先(Xian)根據預應力筋曲線坐标,标注漏[Lou]漿(Jiang)孔道堵塞的位置,在(Zai)避(Bi)開梁的主筋[Jin]位置,采用沖[Chong]擊鑽緩慢進行開孔,清除波紋管中的(De)水泥漿塊[Kuai],使鋼絞線能順[Shun]利穿過波[Bo]紋[Wen]管并能夠自由伸(Shen)縮:然後待張拉完(Wan)畢後用高一等[Deng]級微膨[Peng]脹混(Hun)凝土封堵孔洞。可采取以下預防措施:在施工下料前對波紋[Wen]管(Guan)質量仔細檢(Jian)查,對有缺陷的波紋(Wen)管及早發現;在澆築[Zhu]混凝土前檢查波紋管[Guan]的安裝位置[Zhi],固定[Ding]好,檢查套管接頭連[Lian]接是否[Fou]牢固,密閉性是否達到要求;在澆築[Zhu]混凝土(Tu)過程中注[Zhu]意波紋管的保護,避(Bi)免振搗棒碰壞(Huai)波紋[Wen]管。
2、預應力[Li]筋[Jin]在波紋管内的鑄固和處理[Li]。現澆預應(Ying)力砼連續箱梁的施工中(Zhong),每跨中的預應力筋多是(Shi)曲線形的,當一次澆[Jiao]築砼的連[Lian]續箱梁[Liang]跨數多于兩跨時,必須先[Xian]将預應(Ying)力筋穿入(Ru)到波紋[Wen]管(Guan)内,待澆築砼達(Da)到沒計要求強[Qiang]度後,張拉并用錨具(Ju)錨固預應[Ying]力筋。先穿束的[De]預應力筋[Jin],往往(Wang)由于穿(Chuan)筋和砼[Tong]澆築工藝處理不善,在砼澆築作業中因波紋[Wen]管漏漿被鑄固,在對[Dui]結[Jie]構的預[Yu]應力[Li]筋張拉時,不[Bu]能自由的(De)拉動,這種現象[Xiang]稱[Cheng]為頂應力筋在波紋管内鑄固。預應[Ying]力筋的鑄(Zhu)固(Gu),根據[Ju]對其張拉時拉動力(Li)的大小可分(Fen)為輕度和重(Zhong)度兩類[Lei],在千斤頂拉動預應(Ying)力筋的拉力為預應力筋(Jin)的摩阻(Zu)力1.3倍以下時,該(Gai)鑄(Zhu)固稱為輕(Qing)度鑄固[Gu]。輕度[Du]鑄固有(You)的漏[Lou]漿處較多,但每處漏漿量[Liang]均不[Bu]大,漏[Lou]漿在波紋管内,但預應力筋(Jin)在一定(Ding)拉力[Li]下尚可活動;有[You]的局部漏[Lou]漿較多,預應[Ying]力筋和波[Bo]紋管固結在[Zai]一起,但漏漿體積相對整個孔道仍很小[Xiao],通過較大的拉力拉(La)開後預應力筋[Jin]仍可在孔道内來(Lai)回活動[Dong]。這種鑄固,預應(Ying)力筋張拉作業時其摩阻力增加較多。嚴重的鑄固(Gu)則是在較大的(De)拉力作用下,甚至(Zhi)在全部預應力筋[Jin]總張拉力的作用(Yong)下,仍不[Bu]會将鑄固[Gu]的預應力筋拉開。
預應力張拉作業中,若(Ruo)出現波紋管(Guan)和預應力筋[Jin]的輕度鑄固(Gu),常常在預(Yu)應[Ying]力筋實施張拉作業[Ye]前,不安裝工作(Zuo)錨(Mao)夾(Jia)片,用張拉(La)千斤頂由兩(Liang)端(Duan)分别交替(Ti)張拉預應(Ying)力筋,使其鑄固的(De)預應力(Li)筋在波紋管内松動後,并可在外力作用下自(Zi)由移動。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(Da)開清理幹淨波紋(Wen)管(Guan)内的灰漿,然後[Hou]再經修複後,進行預應力筋的張拉作業。
3、鋼絞線滑絲、斷絲。通[Tong]過預[Yu]應力[Li]束張(Zhang)拉後(Hou)檢查,來判(Pan)斷張拉後是否有滑絲、斷絲現[Xian]象。遇到[Dao]這種情況,應[Ying]根據滑絲、斷絲情(Qing)況,采取相應的施工手段。如果受損[Sun]根數少[Shao],根據比例,适當地超(Chao)張拉:如果數量多,超張拉[La]無法解決問題,應更換鋼絞線,重[Zhong]新[Xin]張拉。
分析滑絲原[Yuan]因(Yin)可能有以下幾種:預應力鋼絞線生鏽太(Tai)厲害或表面有水泥[Ni]、油污(Wu)、雜(Za)物等;工作(Zuo)夾(Jia)片中[Zhong]的絲出現生鏽、油[You]污[Wu]、雜物或夾片裡的絲被損傷;工(Gong)作[Zuo]夾片的尺寸錐度[Du]不合格;千(Qian)斤頂被其他物件所抵觸(Chu)而受力不均等等(Deng)。常見的處理方法:用QYC270型千斤頂拉(La)出滑絲的鋼絞線,取[Qu]出舊(Jiu)夾片,換上新[Xin]夾(Jia)片,再用千斤頂(Ding)張拉到(Dao)設計要求(Qiu)。分(Fen)析斷絲原因可(Ke)能有以下幾種[Zhong]:出現鋼絞線相絞纏[Chan]而發生受(Shou)力不均,導緻個[Ge]别鋼絞線張拉力太大,而出(Chu)現(Xian)拉斷絲現象;鋼(Gang)絞線在運輸中受到機械(Xie)損傷[Shang];錨具質量問題(Ti)等等。如果斷絲(Si)根數超過設計[Ji]範圍,應作[Zuo]處理,具體處理方法(Fa):一般用千斤頂将鋼絞線全部卸載(Zai)後,換上新(Xin)鋼絞線後,重新穿(Chuan)束張拉。張拉(La)完成後,為防止(Zhi)預應力損[Sun]失,在48h内必須完成壓漿工作。
4、過長的(De)扁波[Bo]紋管孔道在施工中的問題及改進。扁波紋管由[You]圓波紋(Wen)管通(Tong)過壓扁制成,在壓制過程中,其各個轉角和長軸中心附近的接縫咬口都會[Hui]有不同程度[Du]的翹起,形[Xing]成(Cheng)使灰漿進入波[Bo]紋管内的通道,在[Zai]箱梁砼澆築中就可能有灰漿進入。現澆箱梁一聯長度較大,波紋管(Guan)的短(Duan)軸隻有19(或22)mm,當其(Qi)在鋼[Gang]筋骨架中(Zhong)安裝[Zhuang]時,由于其(Qi)平順性差、預[Yu]應力孔道較長且(Qie)有不少(Shao)接頭,難免發[Fa]生一些(Xie)咬口處開裂(Lie)加大(Da)。當直徑15.20毫米的[De]鋼[Gang]絞線穿入有咬口(Kou)翹起的波紋管内時,難免會有碰撞[Zhuang],這就加大了咬口的縫隙。同時,由于[Yu]穿鋼絞線時摩擦力會使波紋管(Guan)薄弱處出現(Xian)孔洞,這(Zhe)就更加大了砼澆(Jiao)築時灰漿進(Jin)入的(De)機[Ji]會。因灰漿進入形成(Cheng)許多局部對預應力筋的(De)鑄固(Gu),在張拉作(Zuo)業中,預(Yu)應力筋因在[Zai]孔道内鑄[Zhu]固,形成一些段[Duan]的預應力筋不[Bu]能被張拉(La),出現了預應力筋張拉時(Shi)的實測伸(Shen)長值遠[Yuan]低于理(Li)論計算伸長值的結果,使(Shi)預應力筋起不到對梁體結構防裂的效果。另外,因扁波(Bo)紋管的(De)截(Jie)面面積和預應[Ying]力筋的面[Mian]積比較小,又加上[Shang]孔[Kong]道内出現了局[Ju]部鑄固,孔(Kong)道灌[Guan]漿不能完(Wan)全充(Chong)滿孔道,這樣一旦錨具錨固失靈,預應力(Li)筋難(Nan)以靠孔道灰[Hui]漿(Jiang)将其錨固,防止箱梁結構産生裂縫的預應力既會完全消失(Shi)。對以上[Shang]問題,現澆箱梁為(Wei)防止[Zhi]結構裂縫(Feng),建議在砼施工工藝[Yi]上(Shang)改為每2~3跨澆築一次砼,張(Zhang)拉預應力筋。若将幾跨連接成一(Yi)聯,預應力筋的連接應采用連(Lian)接器來完[Wan]成。預應力孔道用的[De]波紋管,當其長度超(Chao)過25m時,建議[Yi]改為圓形波紋管,預應力(Li)錨具(Ju)相應的作些(Xie)改變。若仍拟整聯(Lian)箱梁一次(Ci)澆築砼,預應力筋用[Yong]通長束,建議預應力筋孔道用圓形波紋管,預(Yu)應力錨具相應的[De]變更,這樣從防止[Zhi]漏漿和預應力筋張[Zhang]拉錨固效果[Guo]上,均會比扁波紋管好得多。另外,圓形(Xing)孔道的灌漿(Jiang)比扁孔道易飽滿(Man),且灰漿面積和預(Yu)應力筋面積的比[Bi]值也大,灌築效果比扁[Bian]形[Xing]波紋管好,一旦錨固[Gu]失靈其錨固效(Xiao)果比[Bi]扁波紋管要好些。總而言之,預應(Ying)力混凝(Ning)土技術在橋梁工(Gong)程中的[De]具有很大(Da)的優(You)勢,應用普遍。隻(Zhi)有做好各種預[Yu]案措施,才(Cai)能保[Bao]障工程(Cheng)順利施工。從而提高了施工效(Xiao)率,縮短施工周期(Qi)。