預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁質(zhì)量控制的幾個關(guān)鍵因素
一、 預(yù)應(yīng)力鋼絞線安裝
預(yù)應(yīng)力鋼束的孔道位置、鋼絞線是否發(fā)生纏絞現(xiàn)象是質(zhì)量控制的關(guān)鍵??椎牢恢貌粶?zhǔn)確,改變了結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),如果曲線孔道標(biāo)高變化段不圓順還會增大預(yù)應(yīng)力孔道摩阻損失,因此孔道位置準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到施工的預(yù)應(yīng)力度能否與設(shè)計的預(yù)應(yīng)力度相吻合,對結(jié)構(gòu)安全和工程使用階段是否會產(chǎn)生裂縫都有很深的影響。多根鋼絞線如果纏絞在一起,張拉時各根鋼絞線受力不均勻,增大了鋼絞線之間的摩阻,造成預(yù)應(yīng)力損失加大。
實(shí)際施工中很多施工單位并不重視這些細(xì)部工作,固定鋼束的井字架位置不準(zhǔn)確或不按照規(guī)范和設(shè)計規(guī)定的間距布設(shè),必然造成鋼束位置與設(shè)計不符、有的還會在曲線變化段產(chǎn)生急彎(半徑太?。┗蚩椎谰植科钸^大。目前仍有小部分隊伍使用人工進(jìn)行穿束,尤其對多根鋼絞線的長束重量很大,人工穿束費(fèi)時費(fèi)力,容易造成工人轉(zhuǎn)動鋼束穿進(jìn),使鋼絞線互相纏絞在一起。沈陽市某快速干道(高架橋)工程四標(biāo)段共有九聯(lián)連續(xù)梁,施工時固定鋼束用的井字架間距為1米,梁高1.6米,因此豎彎變化量不大,間距滿足要求,但是施工時由于工人工作不認(rèn)真使井子架坐標(biāo)不準(zhǔn)確,并且采用人工穿束,束長在100米到120米不等。張拉時發(fā)現(xiàn)大部分鋼束的伸長值與理論伸長值不符(有的比理論值少11%),張拉過程中經(jīng)常聽到內(nèi)部鋼束纏絞在一起后被拉開的聲音,當(dāng)時立即對設(shè)備進(jìn)行檢定,在設(shè)備沒有問題的情況下設(shè)計單位、監(jiān)理單位和施工單位開始對問題進(jìn)行分析,其中鋼絞線計算伸長值時采用實(shí)測彈性模量,μ、κ取值按規(guī)范推薦值。設(shè)計單位對結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新驗算,最后確定在保證張拉力的情況下,伸長值誤差保證在12%以內(nèi),無疑降低了結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。
沈大高速公路蘇家屯互通立交D匝道為4孔一聯(lián)的曲線連續(xù)梁,梁長220米,曲線半徑55米,因此鋼束既有平彎又有豎彎,井字架按照50cm間距布設(shè)而且坐標(biāo)準(zhǔn)確,采用人工配合機(jī)械穿束(將鋼絞線束固定在一個錐形的牽引裝置上,用卷揚(yáng)機(jī)牽引錐形牽引裝置),在廣州南部快速路工程14標(biāo)馬克特大橋2聯(lián)100米連續(xù)梁施工中,同樣使用以上方法,由于特別注意控制孔道坐標(biāo)和孔道線形圓順,并且很好的避免了鋼絞線間的互相纏絞,張拉過程中以上兩項工程鋼束伸長值均滿足要求。
二、預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉
1、張拉控制應(yīng)力與伸長值 : 張拉控制應(yīng)力能否達(dá)到設(shè)計規(guī)定值直接影響預(yù)應(yīng)力效果,因此張拉控制應(yīng)力是張拉中質(zhì)量控制的重點(diǎn),張拉控制應(yīng)力必須達(dá)到設(shè)計規(guī)定值,但是不能超過設(shè)計規(guī)定的最大張拉控制應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力值過大,超過設(shè)計值過多,雖然結(jié)構(gòu)抗裂性較好,但因抗裂度過高,預(yù)應(yīng)力筋在承受使用荷載時經(jīng)常處于過高的應(yīng)力狀態(tài),與結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時的荷載接近,往往在破壞前沒有明顯的預(yù)兆,將嚴(yán)重危害結(jié)構(gòu)的使用安全。因此為了準(zhǔn)確把握預(yù)應(yīng)力的施加情況,以應(yīng)力控制方法張拉時必須以伸長值進(jìn)行校核。因此能夠提供準(zhǔn)確的理論伸長值顯得尤為重要,必須對《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)中理論伸長值的計算有個正確理解:①預(yù)應(yīng)力孔道坐標(biāo)符合設(shè)計要求、曲線孔道圓順的情況下,孔道局部偏差和預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁間的摩擦系數(shù)對理論伸長值大小的影響不大,均可按照規(guī)范取中值。②鋼絞線的彈性模量Ep取值對理論伸長值大小的影響較大,應(yīng)根據(jù)實(shí)測值進(jìn)行計算。③L的取值:計算平均張拉力時應(yīng)按照孔道長度計算,計算伸長值時L的取值應(yīng)加上錨墊板至工具夾片的前端的距離。另外在比較理論伸長值與實(shí)際伸長值時應(yīng)以初應(yīng)力到控制應(yīng)力部分的值為準(zhǔn)進(jìn)行比較,因為從零到初應(yīng)力的伸長值是推算的,并且測量次數(shù)多,產(chǎn)生累積誤差較大。
2、模板支架的影響:由于施加預(yù)應(yīng)力,砼必然產(chǎn)生彈性變形,同時產(chǎn)生軸向變形和上下方向的撓曲。張拉時如果約束其軸向收縮和撓曲,就會使砼產(chǎn)生預(yù)想不到的裂縫,重則出現(xiàn)質(zhì)量事故。因此,張拉前必須拆除對梁體軸向收縮有約束作用的梁側(cè)模板,拆除支座周圍對活動支座在順橋方向的移動和旋轉(zhuǎn)、以及對固定支座的旋轉(zhuǎn)有約束作用的模板和支架。我們對廣州南部快速路工程14標(biāo)馬克特大橋2聯(lián)100米連續(xù)梁張拉前后梁長進(jìn)行觀測,結(jié)果表明每米梁長約縮短0.2mm。鑒于以上實(shí)踐,如果不拆除各種約束,很可能造成梁體局部裂縫或支座變形。其中在廣東東莞某高架橋120m連續(xù)梁施工中,由于張拉預(yù)應(yīng)力前支座周圍鋼底模未拆除,張拉后發(fā)現(xiàn)底模板大部分變形,固定盆式支座發(fā)生側(cè)翻。
3、張拉要點(diǎn):
?、購埨樞颍簭埨樞驊?yīng)按照設(shè)計規(guī)定進(jìn)行,若設(shè)計沒有規(guī)定應(yīng)避免使構(gòu)件截面呈過大的偏心受力狀態(tài),不使構(gòu)件邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。尤其對曲線橋梁更應(yīng)注意,張拉時不能使曲線梁內(nèi)、外邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,而使梁腹產(chǎn)生裂縫。張拉時必須先張拉靠近截面形心的鋼束,如果有多排鋼束,必須對稱進(jìn)行。
②張拉長度:連續(xù)梁鋼束長度較大,提倡兩端同時張拉。如果設(shè)備不足,可先固定一端、張拉另一端,然后再張拉固定端補(bǔ)足應(yīng)力。尤其對曲線預(yù)應(yīng)力筋更應(yīng)如此。一端張拉時,雖然張拉端達(dá)到了控制應(yīng)力,但由于孔道長度大,導(dǎo)致鋼束轉(zhuǎn)角θ增大,摩擦力增大,使得預(yù)應(yīng)力由張拉端向固定端逐漸減小,固定端附近預(yù)應(yīng)力明顯不足。沈陽市某快速干道(高架橋)工程120米預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁采用一端張拉,另一端扎花錨固于梁體內(nèi),張拉時伸長值不能滿足要求,主要原因在于孔道摩阻損失太大(受孔道轉(zhuǎn)角θ值太大和孔道長度的影響)。一端張拉長束鋼絞線的做法是失敗的,一方面,一旦出現(xiàn)事故(如斷絲等)將很難處理;另一方面,由于鋼束給結(jié)構(gòu)施加的預(yù)應(yīng)力不足,危害結(jié)構(gòu)使用安全。
4、斷絲、滑絲的處理:施工過程中,由于操作失誤或千斤頂壓力不準(zhǔn)確或錨具安裝誤差、夾片質(zhì)量差等原因,有時會發(fā)生斷絲和滑絲的情況,當(dāng)斷絲或滑絲數(shù)不超過規(guī)范值時,可采用超張拉方式補(bǔ)足應(yīng)力,若超過規(guī)范值必須卸錨,更換鋼束。對此處理時必須慎重,必須質(zhì)量和安全。
1) 補(bǔ)足應(yīng)力處理:根據(jù)斷絲數(shù)確定應(yīng)力損失值,通過提高其它鋼絲應(yīng)力補(bǔ)足斷絲造成的應(yīng)力損失,但在任何情況下都不得使鋼絞線應(yīng)力達(dá)到0.8Rb,否則必須更換鋼束。
2) 更換鋼束的處理方法:
?、佟⒔z束放松。將千斤頂按張拉狀態(tài)裝好,并將鋼絲在夾盤內(nèi)楔緊。一端張拉,當(dāng)鋼絲受力伸長時,錨塞稍被帶出。這時立即用鋼釬卡住錨塞螺紋(鋼釬可用φ5mm的鋼絲、端部磨尖制成,長20-30cm)。然后主缸緩慢回油,鋼絲內(nèi)縮,錨塞因被卡住而不能與鋼絲同時內(nèi)縮。如千斤頂行程不夠可如此反復(fù)進(jìn)行至錨塞退出為止。然后拉出鋼絲束更換新的鋼絲束和錨具。
②、單根滑絲單根補(bǔ)拉。將滑進(jìn)的鋼絲楔緊在卡盤上,張拉達(dá)到應(yīng)力后頂壓楔緊。
?、?、人工滑絲放松鋼絲束。安裝好千斤頂并楔緊各根鋼絲。在鋼絲束的一端張拉到鋼絲的控制應(yīng)力仍拉不出錨塞時,打掉一個千斤頂卡盤上鋼絲的楔子,迫使1-2根鋼絲產(chǎn)生抽絲。這是錨塞與錨圈的錨固力就減少了,再次拉錨塞就容易拉出。
三、孔道壓漿
預(yù)應(yīng)力管道壓漿工作在后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中起著舉足輕重的作用:防止預(yù)應(yīng)力鋼材銹蝕;使預(yù)應(yīng)力鋼材與混凝土有效粘結(jié),實(shí)現(xiàn)整體應(yīng)力效果,增強(qiáng)梁體的承載能力;減輕錨固體系的負(fù)荷。因此必須高度重視壓漿質(zhì)量。因此要求壓入孔道內(nèi)的水泥漿在結(jié)硬后應(yīng)有可靠的密實(shí)性,能起到預(yù)應(yīng)力筋的防護(hù)作用,同時也要具備一定的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度,以便將預(yù)應(yīng)力有效的傳遞給周圍的砼。在以往的工程實(shí)踐中,由于施工人員對孔道壓漿的工藝和材料質(zhì)量未給予足夠重視,導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋過早生銹,降低結(jié)構(gòu)耐久性。要想使壓漿工作成功,必須做到以下幾點(diǎn):
?、?、水泥、水、外加劑和壓漿設(shè)備符合規(guī)范要求
?、凇⑺酀{的水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標(biāo)符合規(guī)范要求。
?、邸簼{前檢查孔道是否暢通。
?、堋簼{順序正確。按孔道由低向高的順序進(jìn)行。
?、?、嚴(yán)格控制壓漿壓力和速度。
⑥、采用真空壓漿技術(shù)。
預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁一般都是作為全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,準(zhǔn)確的建立預(yù)應(yīng)力度極為重要。但是實(shí)際施工中常有由于以上原因造成預(yù)應(yīng)力不足、梁體產(chǎn)生裂縫、支座破壞等問題,因此施工過程中必須嚴(yán)格控制影響預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
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