桥梁施工中的预应力技术探讨

2018-03-12 22:26:35 admin

一、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
  1、混凝土受弯构件中预应力技术的应用
  由于碳纤维具有很高的强度,预应力利用碳纤维材料的高强度性能,且施工起来并不复杂这一特点,而被广泛应用。通常采用粘贴碳纤维片才能很好的对钢筋混凝土受弯构件起到较强的加固作用,混凝土结构初始就具有压应变及拉应变,因加固前结构已存在初始内力,故此,一旦混凝土压应变达到极限应变,混凝土构件达到极限承载力,碳纤维片的最终应力取决于混凝土的应变增量。
  2、加固施工的预应力技术应用
  公路桥梁加固改造的主要技术途径有:加固薄弱的零构件、增加辅助构件、适当减轻恒载,并加固墩台及基础等。
  通常对桥梁进行卸载的目的是为其减少加固施工时混凝土结构的初始应力。为减少构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变,可先对构件施加预应力,使受压区及受拉区产生拉应力及压应力,同时提高构件的极限承载力,使得钢筋混凝土的加固作用充分发挥。
  二、预应力混凝土结构的施工工艺
  1、预应力混凝土构件的施工方法
  1.1先张法
  首先根据梁的尺寸、数量、工期等确定预制台座的长度、数量、尺寸,台座应坚固、平整、不沉陷,表面压光。台座由混凝土筑成,应有足够的强度、刚度和稳定性,钢横梁受力后,挠度不能大于2mm。
  在混凝土浇筑之前,先将由钢丝、钢绞线或钢筋组成的预应力筋按计算长度切割,在失效段套上塑料管,放在台座上,线两端穿过定位钢板、卡上锚具,再用液压千斤顶进行张拉。
  按技术规范或设计图纸规定的张拉强度进行张拉,一般为0~初应力~1.05σcon(持荷2min)~σcon(锚固)。同时张拉多根预应力筋时,应预先调整其初应力,使相互之间的应力一致;张拉过程中,应使活动横梁和固定横梁始终保持平行。预应力筋张拉完毕后,与设计位置的偏差不得大于5mm,同时不得大于构件最短边长的4%。紧固锚塞时,用力不能过猛,以防预应力钢筋折断;拧紧螺母时,应注意压力表读数始终保持在控制张拉力处。台座两端应设置防护措施。张拉时,沿台座长度方向每隔4~5米应放一个防护架,工作人员不得站在台座两端或进入台座。当预应力筋张拉到控制应力后,宜停2~3min再打紧夹具或拧紧螺母,此时操作人员应站在侧面。
  钢绞线张拉后8h,开始绑扎除面板外的普通钢筋。使用龙门吊将涂以脱模剂的钢模板吊装就位,分节拼装紧固,用花兰螺栓支撑,力求接缝紧密,防止漏浆、移位。用龙门吊吊运混凝土,先浇筑底板并振实,振捣时注意不得触及钢绞线,当底板浇至设计标高,将经检查合格的充气胶囊安装就位,用定位箍筋与外模联系,上下左右加以固定,防止上浮;同时绑扎面板钢筋,然后对称、均匀地浇筑胶囊两侧混凝土,从混凝土开始浇筑到胶囊放气时为止,其充气压力要始终保持稳定,最后浇筑面板混凝土,振平后表面做拉毛处理。混凝土浇筑完成6~8h,将胶囊放气抽走,洗净灰浆以备再用。
  混凝土达到规定强度时开始放张,放张时宜对称、同步。卡采用砂箱法或千斤顶法,分数次完成。用砂箱法时,放砂速度要均匀一致。
  1.2后张法
  是指先浇筑混凝土构件,然后在构件上直接施加预应力的方法。首先根据预制梁的尺寸、数量、工期等确定预制台座的长度、数量、尺寸,台座应坚固、平整、不沉陷,表面压光。台座由混凝土筑成,确保底模沉降≤2mm,台座上铺钢板底模或用角钢镶边代作底模。当预制梁跨大于20m时,要按规定设置反拱。
  预制模板由钢板、型钢组焊而成,应有足够的强度、刚度和稳定性,尺寸规范、表面平整光洁、接缝紧密、不漏浆,试拼合格后方可投入使用。
  预应力筋的下料长度应通过计算确定,计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。下料切断时,宜采用切断机或砂轮锯,不得采用电弧切割。
  预应力筋由多跟钢丝或钢绞线组成时,同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时,应逐根理顺,绑扎牢固,防止互相缠绕。
  在进行混凝土浇筑时,宜根据结构的不同型式选用插入式、附着式或平板式等振动器进行振捣。对箱梁腹板与底板及顶板连接处的承托、预应力筋锚固区以及其他钢筋的密集部分,宜特别注意进行强化振捣。
  浇筑时,应避免振动器碰撞预应力筋的管道、预埋件等。并应经常检查模板、管道、锚固段垫板以及支座预埋件等,以保证其位置及尺寸符合设计要求。浇筑箱形梁段混凝土时,应尽可能一次浇筑完成;梁身较高时也可分两次或三次浇筑;梁身较低时可分为两次浇筑。分次浇筑时,宜先底板及腹板根部,其次腹板,最后浇顶板及翼板,同时应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)的有关规定。混凝土浇筑完成并初凝后,应立即开始养护。
  张拉应力控制:
  (1)预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求。当施工中预应力筋需要超张拉或计入锚圈口预应力损失时,可比设计要求提高5%,但在任何情况下不得超过设计规定的最大张拉控制应力。
  (2)预应力筋采用应力控制方法张拉时,应以伸长值进行校核,实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求,设计无规定时,其差值应控制在6%以内,否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施予以调整后,方可继续张拉。
  (3)张拉过程中,必要时应对锚圈口及孔道摩阻损失进行测定,张拉时予以调整。锥形锚具摩阻损失值得测定方法可参见《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)附录的有关规定。
  (4)预应力筋的锚固,应在张拉控制应力处于稳定状态下进行。锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量,应不大于设计规定。
  (5)预应力筋张拉及放松时,均应填写施工记录。
  三、预应力混凝土桥梁施工时的常见问题
  1、注意钢绞线的数量及定位
  在实际施工中,我们必须注意钢绞线的数量一定要严格按照设计要求铺设,并保证其位置正确,平直而不缠绕。设置张拉端的时候要让钢绞线与锚板完全垂直,安装好承压板之后必须固定,以免在混凝土浇筑的时候移位。并注意核对预应力筋与非预应力筋的相关性,防止预应力筋与非预应力筋或其他布管发生冲突,如果核对发现有冲突,也应以预应力筋的铺设为优先对象,保证预应力管道的正确位置。
  2、注意保证预应力筋、波纹管的安装质量
  预应力筋、波纹管的安装,是确保预应力体系质量的重要基础。在公路桥梁的施工中我们应当严格控制,保证灌浆后波纹管不漏、不堵、不变形。在安装前,一定要对波纹管严格检查,对于有损伤无法修复的波纹管必须弃用,对于波纹管的毛刺、折角、卷边等现象及时处理,确保波纹管定位准确,严禁出现上浮下沉或左右移动的情况。如果在波纹管附近电焊作业,波纹管上要覆盖湿麻袋或薄铁皮。在施工时,还要注意避免振动棒触及波纹管。
液压千斤顶