現[Xian]代預應力(Li)混凝土是用高強[Qiang]度(Du)鋼材和較(Jiao)高強度的[De]混凝(Ning)土經先進[Jin]的生(Sheng)産工藝制作的,用現[Xian]代設計概(Gai)念[Nian]和方法設計的高效預應力混凝土。我國的(De)預應(Ying)力[Li]混凝(Ning)土結構(Gou)是在20世紀(Ji)50年代發展起來的,.初用于預應力鋼(Gang)筋混凝土軌枕,之後(Hou)預應力混凝土在全[Quan]國範圍内推[Tui]廣。随着我國高[Gao]等級公路建(Jian)設的(De)不斷,預[Yu]應力混[Hun]凝土技術在橋梁工程中發展.快,得到了普遍的應用。但就(Jiu)目(Mu)前預應力混凝[Ning]土梁施工而言,仍[Reng]存在很多問[Wen]題,本文就對施工過程[Cheng]中[Zhong]常見[Jian]的問題進行探讨,分析原因并提出相應的處(Chu)理方法及預防措施。
一、大(Da)跨度[Du]預應[Ying]力[Li]混凝土[Tu]結構懸[Xuan]臂施工[Gong]特點:預應力混凝土結構的施工,必須同[Tong]時考[Kao]慮施工時結構受力情況和現場施(Shi)工條件,而采取相[Xiang]應的施工方法。如對于大跨度預應力(Li)混凝土連續梁(Liang)、T型(Xing)鋼構、斜拉橋,往往采用懸臂[Bi]挂籃無支(Zhi)架施工方法,即在橋墩兩邊平衡懸臂分節段澆築混凝土,後期節[Jie]段是靠己澆節段來支撐,各節段經曆澆築、張拉、不斷[Duan]地加載(移動挂籃)等(Deng)過程,逐步完(Wan)成全橋的施(Shi)工。自架[Jia]設體系的懸臂施(Shi)工法,使這種[Zhong]橋型的結(Jie)構(Gou)性能和施工特點達到高度(Du)的協(Xie)調統[Tong]一,且每一[Yi]節段均充分發揮了預應力的作用,實現了荷載平(Ping)衡。節段懸臂施(Shi)工法是預應[Ying]力混凝[Ning]土橋梁施工技術[Shu]發展的[De]結果[Guo],是預[Yu]應力等(Deng)效荷載觀[Guan]點的直接體現,它為大跨度[Du]橋梁在世界各地的迅速(Su)發展,開辟了新的途(Tu)徑。
二、預應力混凝土結構的優[You]缺點:預應[Ying]力混凝土(Tu)結構與鋼[Gang]筋混凝[Ning]土結構相比(Bi),具有下列主要優點:1、改(Gai)善使用階段的性[Xing]能。受拉和受彎構件中采用預應力,可延緩裂縫出現并降低較高荷載[Zai]水[Shui]平時的(De)裂縫開展寬度;采用預應力,也能降低甚(Shen)至消除使用荷載下的撓度,因此,可跨(Kua)越大的[De]空間,建造[Zao]大跨(Kua)結構。2、提高受剪[Jian]承載(Zai)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,提高其受[Shou]剪承載力。3、改善卸載後的恢複能力。混凝[Ning]土構[Gou]件上的荷載一旦卸去,預應力(Li)就會使裂縫完全閉合,大大改善結構構件的(De)彈性恢(Hui)複能力。4、提高耐疲勞強度。預應力作用可降低鋼筋中應力(Li)循環幅度,而混凝[Ning]土結構的疲勞破壞一般是(Shi)由鋼筋的(De)疲勞(而不[Bu]是由混凝土的疲勞)所控制的。5、能充(Chong)分利(Li)用高強度鋼材,減輕結構[Gou]自重。在普通鋼(Gang)筋混凝土結構中,由于裂縫和[He]撓度問題[Ti],如使用[Yong]高強度鋼材[Cai],不可[Ke]能充分發揮其[Qi]強度(Du)。例如,1860Mpa級的高強[Qiang]鋼絞線,如[Ru]用于普通鋼筋混凝土結[Jie]構中[Zhong],鋼材強度發揮不到20%,其結構性能(Neng)早己滿[Man]足不[Bu]了[Le]使用要求,裂(Lie)縫寬[Kuan],撓度大;而采用預應力技術,不僅可(Ke)控制結(Jie)構使用階(Jie)段性能,而且能[Neng]充分利用高(Gao)強度鋼材的潛(Qian)能。這樣,采[Cai]用預應力,可大大節約鋼材用量,并減小截面尺寸和混凝土用量(Liang),具有顯著的經濟效益[Yi]。6、可調整結構内力。将預應力筋對混凝[Ning]土結構的作用作為平衡[Heng]全部和部分外荷載的反(Fan)向荷載,成(Cheng)為調整結構内[Nei]力和變形[Xing]的[De]手段。因此,現代預[Yu]應力混[Hun]凝土是解決(Jue)建造大(大跨(Kua)度、大空間建築一工藝上(Shang)和使用上要求的)、高(高層[Ceng]建[Jian]築、高聳結構)、重(重[Zhong]荷載、重型結構、轉[Zhuan]換層結構)、特(特種結[Jie]構一水池、電視塔、安全殼)等類建築結構[Gou]和(He)工程結構物的不可缺少(Shao)的[De]、重要的結(Jie)構材料和技術。
預應力[Li]混凝土結構也(Ye)存在着一些(Xie)缺點:1、工藝較複雜,質量要(Yao)求高(Gao),因而需要配備一支技術較熟(Shu)練的專業隊伍(Wu)。2、需要有一定的(De)專業設備(Bei),如張拉機具、灌漿設(She)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而加大,可能影響結[Jie]構使[Shi]用效果。4、預應力混凝土結[Jie]構的開工(Gong)費用[Yong]較大,對于(Yu)跨徑小、構件(Jian)數量少的工程,成本較高[Gao]。
三[San]、橋梁預應(Ying)力混凝土結(Jie)構(Gou)施工常見問題[Ti]處理方法及預防措施:1、波紋[Wen]管[Guan]孔道漏漿原因[Yin]分析及處理(Li)。波[Bo]紋管易于制作,便于[Yu]施工,對各種形狀的預應力筋束張[Zhang]拉時摩阻力小,故大多數後張法施[Shi]工的預應力筋的孔道多由它[Ta]做成[Cheng]。由于當前波紋管所用的鋼帶材質[Zhi]較差,厚度不足且厚[Hou]薄不均,用其制作的[De]波紋管強度、剛度大多(Duo)數達不[Bu]到要(Yao)求,在(Zai)安裝和澆築砼時易變形和破損(Sun),使砂漿漏入[Ru]孔道造成預應[Ying]力筋穿束困難,并增大預應力筋張(Zhang)拉時的摩[Mo]阻力對于澆築[Zhu]砼前穿入的預應力筋,由于砂漿的流入,往往[Wang]造成預應力筋鑄(Zhu)固在孔道内無法進行張拉作業。波紋管安裝時,因非預應[Ying]力筋位置妨礙,又(You)兼波紋管的(De)剛度差,易形成(Cheng)彎折角或[Huo]管軸線偏位,在彎折角處[Chu]容易開裂[Lie]造成漏漿(Jiang);軸線偏位易造成[Cheng]轉[Zhuan]角增加,使張拉時的摩[Mo]阻損失(Shi)增加,波紋管與錨墊闆相接處(Chu),二者軸線不一緻,易造成[Cheng]彎折[She]處漏漿,兩根波(Bo)紋管相接,接頭(Tou)管的長度不夠或(Huo)直徑太大(Da),使接頭處不嚴也會造成漏漿。在砼澆(Jiao)築中,振搗棒與波紋管相接觸,因振搗時[Shi]振搗棒高[Gao]速旋轉[Zhuan]和振動,易使波紋管咬口開裂或自身[Shen]磨損[Sun]沖擊開洞,造成[Cheng]沙漿漏入波紋(Wen)管内。
遇到堵管(Guan)問題,首先(Xian)根據預應力筋曲線[Xian]坐标(Biao),标注漏漿孔道堵塞的位置,在避開梁的[De]主筋(Jin)位置,采用沖[Chong]擊鑽緩慢進行開孔,清除[Chu]波(Bo)紋[Wen]管中的水泥漿塊,使鋼絞線(Xian)能順利穿過波(Bo)紋管并能夠自由伸縮:然後(Hou)待張拉完畢後用[Yong]高一等級微膨[Peng]脹混凝土封堵孔洞[Dong]。可采取以下預防措施:在[Zai]施工下料前對(Dui)波紋管(Guan)質量仔[Zai]細檢查,對有缺(Que)陷的波紋管及早發現;在澆築混凝土前(Qian)檢查(Cha)波紋管的安裝位置(Zhi),固定好,檢查套管接頭[Tou]連接是否牢固,密閉性是否(Fou)達到要求;在(Zai)澆築混(Hun)凝土[Tu]過程中注意[Yi]波紋管的保護,避免振[Zhen]搗棒碰壞波紋(Wen)管。
2、預應力筋在波紋(Wen)管内的鑄固和處(Chu)理。現澆預應力砼連續箱梁的施工(Gong)中,每跨中的[De]預應力筋多是曲線形的,當(Dang)一次澆築砼[Tong]的連續箱梁跨數多于兩跨時,必須先将(Jiang)預應力筋穿入到波[Bo]紋管内,待(Dai)澆築砼達到沒計(Ji)要求強度後,張拉(La)并用錨具錨固(Gu)預應力筋。先穿束的預應力筋,往往由于穿筋(Jin)和砼澆築(Zhu)工藝處理不善,在砼澆築作業中因[Yin]波紋管漏漿被[Bei]鑄固,在對結(Jie)構的預應力筋張拉時(Shi),不[Bu]能自由的拉動,這[Zhe]種現象稱為頂應力[Li]筋在波紋管内鑄固。預應力筋的(De)鑄固,根據對其張[Zhang]拉時拉動[Dong]力(Li)的大小可分為輕度和重度兩類,在千斤(Jin)頂[Ding]拉動預(Yu)應力筋的拉[La]力為預應力筋的摩阻力[Li]1.3倍以下時,該鑄固稱為輕(Qing)度鑄固。輕度鑄固有的漏(Lou)漿處較多,但每處漏漿量均不大,漏漿在波紋管内,但預應力(Li)筋在一定拉力[Li]下尚可活(Huo)動(Dong);有的局部漏[Lou]漿較多,預應(Ying)力筋和波紋管固結在一起,但漏漿體[Ti]積相對整個孔道仍很小[Xiao],通過較大的拉力拉開後[Hou]預應力筋仍可在孔(Kong)道内[Nei]來回活動[Dong]。這[Zhe]種[Zhong]鑄固,預應力筋張拉作業時其摩阻[Zu]力增[Zeng]加較多[Duo]。嚴重的鑄固則是在較大的拉力作用(Yong)下,甚至在全部(Bu)預應力筋[Jin]總張拉力的作用下,仍不[Bu]會将鑄固(Gu)的預應力筋拉[La]開。
預應力[Li]張拉作業中,若出(Chu)現[Xian]波紋管和預應力筋[Jin]的輕度鑄固,常常在預應力筋實施張[Zhang]拉作業前,不(Bu)安裝工作錨夾片,用[Yong]張拉[La]千斤頂由兩端分别交替[Ti]張拉預應(Ying)力[Li]筋(Jin),使其鑄固的預(Yu)應力(Li)筋[Jin]在波紋管内松動後,并[Bing]可在外力[Li]作用(Yong)下自由移動[Dong]。對于嚴重鑄固的孔道,必[Bi]須找到鑄固(Gu)的部位,将箱粱結構砼打開清理幹淨波(Bo)紋管[Guan]内的[De]灰漿,然後再經修複(Fu)後,進行預應力(Li)筋的張拉作業。
3、鋼絞線滑(Hua)絲、斷絲。通過預應力束張拉後(Hou)檢查,來判斷張拉後是(Shi)否有滑絲、斷絲現象。遇到這種情況,應根據滑絲、斷絲情況,采取相應的施工手段。如果受[Shou]損根數少,根(Gen)據比例,适當(Dang)地超張拉:如(Ru)果數量多(Duo),超(Chao)張拉無法解決(Jue)問題,應更換鋼絞線,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[Tai]厲(Li)害或表面(Mian)有(You)水泥、油污、雜物等;工作夾片中的絲[Si]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[Ding]被其他物件所抵觸而受力不[Bu]均[Jun]等等。常見的[De]處理方法:用(Yong)QYC270型(Xing)千斤[Jin]頂拉(La)出滑絲的鋼絞[Jiao]線,取出舊夾片,換上新夾片,再用千斤頂張拉到設(She)計要求。分(Fen)析斷絲原因[Yin]可能有[You]以下幾種:出現鋼絞線相絞纏(Chan)而發生受(Shou)力不均,導緻個别鋼(Gang)絞線張拉力太(Tai)大,而[Er]出現拉斷絲[Si]現象;鋼絞線(Xian)在運[Yun]輸中受(Shou)到機械損傷(Shang);錨具[Ju]質量問題等等。如果斷絲根數超[Chao]過設計範圍[Wei],應作處理,具體處理方法:一般用千[Qian]斤頂将鋼絞線全部卸載[Zai]後,換上新鋼絞[Jiao]線後[Hou],重新穿束[Shu]張拉。張拉完成[Cheng]後,為防止預應(Ying)力損(Sun)失,在48h内必[Bi]須完成壓漿工[Gong]作。
4、過長的[De]扁波[Bo]紋管孔道在施[Shi]工中的問題及改進(Jin)。扁波紋管由圓波紋管通[Tong]過壓扁制成(Cheng),在壓制過程中,其(Qi)各個轉角和長軸中心附(Fu)近的接縫咬口都會(Hui)有不同程度的翹起(Qi),形成[Cheng]使灰(Hui)漿進入[Ru]波紋管内的通道,在箱(Xiang)梁[Liang]砼澆築中就可能有灰漿進入。現澆箱(Xiang)梁一聯長度較大,波(Bo)紋管的短軸隻有19(或22)mm,當其在鋼筋骨架中安(An)裝時,由于其(Qi)平順性差、預應[Ying]力孔道較長且有不[Bu]少接頭,難免發[Fa]生一些咬口處[Chu]開裂加大。當直徑15.20毫米的鋼絞線穿入有咬口翹起的波紋管内時,難免會有[You]碰撞(Zhuang),這就加大了咬口的縫隙。同時,由于穿鋼絞線時摩擦力(Li)會使(Shi)波(Bo)紋管薄弱處出現[Xian]孔洞,這就更加大了砼澆築時灰漿進入[Ru]的機會。因灰漿進入形成許多局部對預[Yu]應力筋[Jin]的鑄固,在張[Zhang]拉作業中,預應力筋因在孔道内鑄固,形[Xing]成一些段的預應力筋(Jin)不能被(Bei)張拉[La],出現(Xian)了預應力筋張拉時[Shi]的實測伸(Shen)長值遠低(Di)于理[Li]論(Lun)計算伸長值(Zhi)的結[Jie]果,使預應力筋起(Qi)不到對梁體結構防裂的效果。另外,因扁波紋管的截面面積和預應力筋的面[Mian]積比較小(Xiao),又加上孔道内出現了局部鑄[Zhu]固,孔道灌漿不(Bu)能完全充滿孔道(Dao),這樣一(Yi)旦錨具錨固失靈,預[Yu]應力筋難(Nan)以靠(Kao)孔道灰(Hui)漿将其錨固,防止箱梁結(Jie)構産生裂縫[Feng]的預應力既[Ji]會完全消失(Shi)。對以上問題,現澆箱[Xiang]梁為防止結構(Gou)裂縫,建議在砼[Tong]施工(Gong)工藝上改[Gai]為每2~3跨澆築一次砼,張(Zhang)拉預應[Ying]力筋。若将幾跨連接[Jie]成一聯,預應力筋的連[Lian]接[Jie]應采用連接器來完成。預應力[Li]孔道用的波紋管,當其長度超過25m時,建議改[Gai]為(Wei)圓形波紋(Wen)管,預應力(Li)錨具相應[Ying]的作些改變。若仍[Reng]拟整聯箱梁一次[Ci]澆築砼[Tong],預應力筋用通長束,建議預[Yu]應力筋孔道用圓[Yuan]形(Xing)波紋管,預應力[Li]錨具相應的變(Bian)更,這樣從[Cong]防止漏漿[Jiang]和(He)預應力[Li]筋張拉錨固效果[Guo]上,均會比扁[Bian]波紋管好(Hao)得(De)多。另外,圓形孔道(Dao)的灌漿比扁孔道易(Yi)飽滿,且灰(Hui)漿面(Mian)積和[He]預應[Ying]力筋面(Mian)積的比值也大,灌築效果比扁[Bian]形波紋管好,一旦錨固(Gu)失靈其錨固效果比扁波紋管要好些。總而言之,預應[Ying]力混凝土技術在橋梁(Liang)工程中的具有[You]很大的優勢,應用普遍。隻有做好各種預案措施,才[Cai]能保障工程順利施工。從(Cong)而提高了施工[Gong]效率,縮短施工周期。