肖振綱
(中國路橋工程有限責(zé)任公司,北京 100011)
公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用探討
肖振綱
(中國路橋工程有限責(zé)任公司,北京 100011)
當(dāng)前我國進(jìn)入了飛速發(fā)展的時代,公路橋梁工程已成為我國最多的工程種類。交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了加強,公路橋梁工進(jìn)入了黃金建設(shè)時期。隨著施工技術(shù)的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成為我國公路橋梁工程施工中的重要技術(shù),它對推動我國公路橋梁工程基礎(chǔ)建設(shè),增強橋梁的穩(wěn)定性起到了重要作用。隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛,我們對其應(yīng)用做了相關(guān)的總結(jié),對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用存在的問題及控制對策提高了相應(yīng)的建議,以供同行參考。
公路橋梁;施工技術(shù);預(yù)應(yīng)力;對策;應(yīng)用
公路橋梁工程施工是當(dāng)前我國的基礎(chǔ)性建設(shè),預(yù)應(yīng)力技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展對建筑行業(yè)的推動也起到了非常重要的作用。上世紀(jì)90年代,預(yù)應(yīng)力技術(shù)開始出現(xiàn)并得到了逐步的應(yīng)用,經(jīng)過10多年的發(fā)展應(yīng)用已成為了一項全面成熟的技術(shù)。相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言,預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用有著很大的優(yōu)點,并已逐漸形成了完整的應(yīng)用體系。但是當(dāng)前預(yù)應(yīng)力技術(shù)在工程的應(yīng)用過程中還是存在著一些尚未解決的實際問題,不利于企業(yè)和行業(yè)的發(fā)展。本論文立足于工作實踐,對公路橋梁工程中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用做了全面的歸納總結(jié),對預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題做了全面的剖析,最后提出了相應(yīng)的對策,以期增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。
1.1 預(yù)應(yīng)力在受彎構(gòu)件中應(yīng)用
碳纖維的強度比較高,在工程的施工過程中比較間接方便,一般都是對施工碳纖維片材進(jìn)行粘貼,起到增加了鋼筋混凝土硬度的作用,其加強方式比較特別。當(dāng)原始的加固結(jié)構(gòu)存在部分內(nèi)力時,增加初始應(yīng)變會導(dǎo)致構(gòu)件碳纖維的變化范圍變小,抑制了建材的高強度性能。
1.2 預(yù)應(yīng)力在混凝土簡支T梁中的應(yīng)用
當(dāng)前我國使用的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁普遍采用20-50米的跨徑,采用高強、低松弛鋼紋線,后張法、群錨、中等張拉噸位,預(yù)制拼裝,并且必須配套架橋設(shè)備,并編有標(biāo)準(zhǔn)圖。隨著行車條件的提高,當(dāng)前都普遍采用現(xiàn)澆梁端濕接縫,在支負(fù)彎矩區(qū)橋面板中配扁錨預(yù)應(yīng)力鋼紋線,形成橋面連續(xù)進(jìn)了一步的“準(zhǔn)連續(xù)”結(jié)構(gòu)。
1.3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用
我國建筑工程當(dāng)中混凝土裂縫已成為了一種很常見的病害,特別是在大型的公路橋梁施工中更多出現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用可以解決鋼筋混凝土的裂縫問題。施工過程中對受拉區(qū)的混凝土施壓,在進(jìn)行混凝土鋼筋的張拉后,鋼筋通過自身的回縮,讓受拉區(qū)能預(yù)先感受到鋼筋施加的壓力,從而可以達(dá)到防止出現(xiàn)裂縫。
1.4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固施工中的應(yīng)用
道路橋梁加固中的粘貼碳纖維布加固法等,實際上卸載的目的就是為了減小加固施工時混凝土的初始應(yīng)變,此時可預(yù)先對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力,使受壓區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力,受拉區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力,減小構(gòu)件在初彎矩作用下的拉應(yīng)變和壓應(yīng)變,以提高構(gòu)件達(dá)到極限承載力時的應(yīng)變增量和加固鋼筋的應(yīng)力,使加固鋼筋得到充分發(fā)揮。
2.1 張拉操作過程分析
預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用施工過程當(dāng)中,要重點關(guān)注鋼絞線穿束施工前應(yīng)確保鋼絞線質(zhì)量達(dá)標(biāo),并在張拉纖配用千斤頂、油表等進(jìn)行檢驗。鋼絞線張拉施工過程需要規(guī)范,嚴(yán)格按程序進(jìn)行相關(guān)的操作,在經(jīng)過調(diào)整后起伸長值控制在5%的誤差范圍內(nèi)。要張拉施工的同時需要按以下幾點操作:(1)伸長量偏高、偏低并不影響大局,主要要保證伸長值不超過離散程度即可。(2)可以通過選用有經(jīng)驗的施工人員在施工現(xiàn)場逐根調(diào)整每一根鋼絞線的張拉速度或油表開關(guān)大小來提升張拉質(zhì)量,確保伸長量朝離散中心靠攏,尤其是對于伸長量較小的鋼絞線更因如此。(3)對于長束絞線而言應(yīng)該采取千斤頂整束張拉的方式進(jìn)行,在使用千斤頂逐根張拉后,由于已手里的鋼絞線對于正張拉的鋼絞線有較大的纏繞擠壓模阻值,因此在張拉時應(yīng)盡量采用小千斤頂來確保單根張拉鋼束的伸長量達(dá)標(biāo)。
2.2 壓漿過程的分析
一般來說,孔道壓漿主要有保護鋼絞線、延長使用壽命和作為梁體傳力結(jié)構(gòu)兩方面的作用,且我國相關(guān)施工規(guī)范要求壓漿強度不得低于40MPa。對于孔道灌漿的施工沒有太好的辦法,也無法保證二次壓漿的操作性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用施工中大部份使用普U3型號的活塞式水泥泵,因此只要能夠配合進(jìn)出口節(jié)門一般都能夠有效提升壓漿質(zhì)量,還需要關(guān)注幾個幾個方面的問題:水泥漿內(nèi)應(yīng)添加適當(dāng)?shù)呐蛎泟┑忍砑觿?;從低向高壓漿,從而有利于水、氣泡排除,在關(guān)閉壓漿口后應(yīng)保持0.6-0.8MPa左右的壓強;只要出現(xiàn)有坡降的情況就應(yīng)該在坡頂設(shè)施排氣孔,確保壓漿的密實度達(dá)標(biāo)。
3.1 波紋管堵塞的問題
波紋管堵塞問題主要是指在混凝土澆筑后波紋管出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象,發(fā)生了堵管會導(dǎo)致后期預(yù)應(yīng)力鋼紋線穿束無法通過或張拉預(yù)應(yīng)力時鋼紋線實際伸長值與設(shè)計計算值相差很大,這就導(dǎo)致施工過程出現(xiàn)困難,影響工程的進(jìn)度。波紋管堵塞問題的出現(xiàn)主要有以下幾點:安裝波紋管的過程未認(rèn)真嚴(yán)格,現(xiàn)現(xiàn)定位不精確的現(xiàn)象;混凝土的振搗過程的操作失誤導(dǎo)致水泥漿滲漏到波紋管。
3.2 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)砼開始張拉的時間問題
前幾年在施工過程中為了提高混凝土的早期強度,我們都會在施工過程中加入一定的早強劑,達(dá)到解決早期強度不夠的目的。在實際過程中一般在澆筑砼3天后就可以開始張拉預(yù)應(yīng)力了,但是由于砼強度的增長是一個較為緩慢的過程,在此時間內(nèi)砼的強度和彈性模量并不是同步增長的,一般為砼強度增長快、彈性模量增長慢,因此過早的張拉預(yù)應(yīng)力會是的預(yù)應(yīng)力損失加大,砼出現(xiàn)早期形變,嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致橋梁承載力的缺失,出現(xiàn)大量裂縫。除此之外,如果采用現(xiàn)場試塊所測的的早期砼強度等級來替代現(xiàn)場結(jié)果的實際砼強度也存在較大問題,而且通過最后試驗驗算結(jié)果表明,其實際強度也并未達(dá)到現(xiàn)場所測強度,甚至出現(xiàn)過低的情況。
3.3 扁錨和扁錨連接器應(yīng)用的問題
就扁錨的應(yīng)用而言,它主要是在結(jié)構(gòu)界面尺寸受到限制的條件下加以使用的,例如橋梁結(jié)構(gòu)先簡支后連續(xù)在支座負(fù)彎矩處構(gòu)造連接,或用于橋梁橫向整體連接使用,并不起到實際的承重作用。當(dāng)前很多企業(yè)出于經(jīng)濟利益的出發(fā)點,為減少界面尺寸廣泛采用了扁錨,甚至還有技術(shù)人員把這一做法認(rèn)為是技術(shù)創(chuàng)新,這都是錯誤做法。扁錨的張拉工藝從過程上來看是逐根逐根張拉的,由于整理張拉的設(shè)備和技術(shù)方面并不成熟,隨著時間的推移在強拉過程中因為鋼絞線受力不均會出現(xiàn)工程安全問題。此外,由于扁孔本身空間較小,在外孔壓漿時也更為困難,很難做到孔道壓漿的均勻、飽滿。我們通過一工程案例來說明一下,某高速公路30 m跨預(yù)應(yīng)力空心板梁,使用的是扁錨預(yù)應(yīng)力,在出現(xiàn)質(zhì)量事故后敲開檢查發(fā)現(xiàn)只有梁兩端2.5m內(nèi)有漿體,中間孔道兒乎沒有,因此如果成橋通車,必然會出現(xiàn)大面積的伸縮裂縫,危害橋梁安全。因此建議腹板、空心板梁、箱梁底板等重要部位嚴(yán)禁使用扁錨,同理,對于扁錨連接器的使用也要更加小心,因其并非成熟產(chǎn)品,尤其是3孔和5孔連接器,起設(shè)計、構(gòu)造根本不合理,一旦應(yīng)用將會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果。
4.1 加強預(yù)應(yīng)力應(yīng)用前期工作的質(zhì)量控制
一般而言,在預(yù)埋階段主要是要控制好預(yù)應(yīng)力筋的曲線形狀,只有這樣才能夠確保個控制點標(biāo)高的牢固、準(zhǔn)確,同時在開展其他工序是也不會對波紋管產(chǎn)生破壞和影響,保證標(biāo)離控制點陣及曲線形狀準(zhǔn)確無誤,即使出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋同其他工序出現(xiàn)沖突的情況下也能夠得到技術(shù)的處理。此外,預(yù)應(yīng)力筋的張拉主要是為確保張拉應(yīng)力能夠達(dá)到橋梁的設(shè)計要求,因此我們必須要保證預(yù)應(yīng)力筋的伸長值變化在規(guī)范及設(shè)計范圍之內(nèi)。
4.3 加強鋼筋安裝過程的質(zhì)量控制
在綁扎鋼筋的過程中要特別注意,切忌出現(xiàn)猛放、猛插、隨意丟棄的現(xiàn)象,避免刺破和磨損預(yù)應(yīng)力筋表皮。其次,在進(jìn)行鋼筋的焊接施工時不可將預(yù)應(yīng)力筋作為搭線,如果不可避免的要在預(yù)應(yīng)力筋附近展開焊接工作,那么必須要做好相關(guān)保護措施。需要注意的是,在綁扎鋼筋的過程中必須要先綁扎梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋,然后再綁扎板內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋,且只有等預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完成之后方可綁扎梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋,從而更好地實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋的穿筋定位。
4.4 加強漿體的質(zhì)量控制
通常條件下在施工過程中必須要嚴(yán)格利用水壁,尤其是對于未能及時使用而流動性降低的水泥漿來說,可以通過加水的方法來提升其流動性。其次,在攪拌漿體的過程中要對水泥、添加劑、水的用量進(jìn)行嚴(yán)格的管控,每次攪拌機內(nèi)的漿體都要全部卸除,絕對不可采用一般進(jìn)料、一邊出料的方法。如果在壓漿前發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)有殘留的水分、污物等,則必須立即使用空壓機等設(shè)備迅速清楚管道內(nèi)贓物。
4.4 加強混凝土澆筑的質(zhì)量控制
混凝土澆筑工序中必須要嚴(yán)密封堵外露的孔道、灌漿孔、排氣孔與預(yù)應(yīng)力孔道,從而避免因異物進(jìn)入孔道而出現(xiàn)的孔道堵塞問題,特別是下層孔道的灌漿孔與排氣管孔,它們不緊具有較大的剎那孤獨且斜向伸出板面,因此必須要加以牢固固定。其次,在混凝土澆筑過程當(dāng)中要注意防防止振動棒解除孔道與預(yù)應(yīng)力錨具,避免導(dǎo)致孔道損傷和位移現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外,如果在這一工序中在孔道部位設(shè)置了較為密集的鋼筋,則很可能出現(xiàn)因振搗不均而出現(xiàn)塑的沉縮裂縫,因此在必要的情況下還應(yīng)該適度用短鋼筋鋪設(shè)并輔之以人工振搗,從而確保混凝土澆搗的密度度。待混凝土澆筑工序完成之后要立即對相關(guān)孔道進(jìn)行檢,并及時封堵孔道避免異物進(jìn)入,確保后續(xù)施工工作能夠順利進(jìn)行。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,信息技術(shù)的不斷進(jìn)步,公路橋梁施工過程中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)也得到了發(fā)展,在理論上有了一套完整的知識體系,在實踐當(dāng)中得到了各個方面的具體應(yīng)用。這對于推動建筑行業(yè)技術(shù)的前進(jìn)發(fā)展起到了重要的作用。在公路橋梁的預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工過程中盡管還是存在著這樣那樣的問題,這就需要我們的路橋施工技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)問題,進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)攻關(guān),解決在應(yīng)用中存在的問題。對預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的歸納總結(jié)有利于技術(shù)的推廣,同時也有利于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,期待能推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展。
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1003-5168(2015)11-107-02