预应力混凝土连续梁质量控制探析
摘要
关键词
预应力混凝土;连续梁;质量控制
正文
引言:预应力混凝土连续梁具有结构整体性好、跨度大、结构表面伸缩缝少等优点,在现代化的高速路、快速路上得到了越来越多的使用。对于预应力混凝土连续梁,通常是按完全预应力来进行的,其构造上不能产生裂纹。一旦裂纹产生,就会对结构和使用寿命造成一定的影响。确保混凝土连续梁能顺利使用,其核心问题是如何确保混凝土结构的稳定和合理的设置预应力。由于其预应力度的准确与否,取决于安放定位钢筋及钢绞线,所以在施工中,钢筋及钢绞线的安装、施工工艺是否规范,对预应力混凝土连续梁能否保证其完整结构,使其达到设计要求的受力状态具有重要的意义。
一、工程概况
靖江南路高架桥(50+75+50)m连续梁位于浙江省临海市,连续梁起讫里程为K0+915~K1+090(23#~26#墩),全长175m,中心里程为K1+02.5,其中24#墩~25#墩之间75m主跨跨2#义城港桥河道。此河道为义城港主干河道,东西走向,现状河流宽度约 60m,河床底标高为-1.7m,不通航。四周主要为厂房,周边建筑物较少。本连续梁下部结构均为钻孔桩,23#墩桩径1.2m,5根/48m;24#墩桩径1.6m,9根/43m;25#墩桩径1.6m,8根/58.5m;26#墩桩径1.2m,5根/42m,桥墩均为现浇立柱。
靖江南路高架桥(55+90+55)m连续梁位于浙江省临海市,连续梁起讫里程为K1+697~K1+897(45#~48#墩),全长200m,中心里程为K1+797,其中46#墩~47#墩之间90m主跨跨1#义城港桥河道。此河道为义城港主干河道,东西走向,现状河流宽度约70m,河床底标高为-1.5m,不通航。四周主要为厂房,周边建筑物较少。本连续梁下部结构均为钻孔桩,45#墩桩径1.6m,5根/45m;46#墩桩径1.6m,13根/52m;47#墩桩径1.6m,13根/52m;48#墩桩径1.6m,5根/46m,桥墩均为现浇立柱[1]。
二、预应力混凝土连续梁质量控制措施
(一)安装预应力钢绞线
在质量控制工作中,要注意预应力束孔道的位置和钢绞线是否有缠绕。孔道的定位不精确,将导致结构受力状况发生变化;若曲线段预应力孔道标高变化不够顺畅,则会增加预应力孔道摩阻损失,所以,孔道的定位是否精确,不仅决定了预应力强度是否能够满足设计要求,也关系到结构的安全性以及在服运营期间是否会出现开裂等问题。若多根钢绞线相互缠绕,则在预应力张拉时会导致钢绞线的受力不均匀,钢绞线间摩擦增加,导致预应力损耗增加。在实际工程中,许多建设单位对此没有给予足够的重视,例如,固定钢束的“井字架”位置不够精确,或者没有按规范及设计要求的间距进行布置,不可避免地导致了钢束的位置与设计不符,甚至在弯道处出现了突然弯曲(半径过小)或者孔道出现了较大的局部偏移,这些都会导致预应力损失 。现在仍然有少数施工队伍采用手工穿束,特别是对于多股钢缆,长束重量较大,人工穿束费时、费力,且极易导致工人将钢绞线扭转穿过,导致钢绞线相互缠绕。
(二)张拉预应力钢绞线
1.张拉控制应力与伸长值
张拉控制应力是否满足设计要求,将对预应力的作用产生很大的影响。所以在张拉中,张拉控制应力是质量控制的关键,张拉控制应力应满足设计要求,但不能超出张拉控制最大值。如果预应力太大,甚至超出了设计要求,尽管其抗裂性很好,但是由于其开裂程度高,使得其在服役过程中常常处在一个非常高的应力水平,与开裂时所受的载荷非常相近,但是在失效之前无显著预兆,会给建筑物的服役安全带来极大的威胁。为此,采用应力控制法对张拉时的延伸量进行检验,才能更好地掌握预应力的作用状况。所以,必须提供精确的理论延伸值,要正确认识JTG/T 3650-2020《公路桥涵施工技术规范》中有关理论延伸量的确定方法。首先,当预应力孔道坐标满足设计要求,曲线孔道光滑时,孔道的位置偏差及孔道壁面的摩擦系数对理论延伸值的影响很小,可以按设计要求采用中间值。其次,钢丝绳的弹模 Ep对其力学性能的理论延伸有很大的影响,因此必须通过测量来确定。最后,L的取值,在计算张拉力时,应按钢绞线长度进行,在计算延伸时,应将锚垫板到工具锚末端的间距加起来[2]。此外,在将理论伸长量和真实伸长量进行对比时,应该以初始应力与控制应力之间的差值作为基准。由于从0开始至初应力的延伸都是通过推算得到的,而且需要多次测定,从而造成了很大的累计误差。
在临海市城市快速路(南区段)工程高架桥Pm45~48#墩(55+90+55)m和Pm23~26#墩(50+75+50)m悬浇梁施工过程中,本桥主桥连续梁上设三向预应力筋,横向及纵向采用公称直径为φ15.2mm钢绞线,竖向采用公称直径φ32(JL785级)精轧螺纹钢。
2.模板支架影响
在预应力作用下,混凝土不仅会发生弹性变形,而且会发生纵向和横向的弯曲。张拉时,若对其轴向收缩与弯曲加以限制,将导致混凝土出现意料之外的开裂,严重时将导致工程质量事故。为此,张拉前需将对梁体轴向收缩起到约束作用的梁侧梁模板、对可动支座沿顺桥方向运动、转动、限制固定支座转动的模板、托架等进行拆除。在临海市城市快速路(南区段)工程高架桥Pm45~48#墩(55+90+55)m悬浇梁施工过程中,连续梁0#块采用48.3mm*3.2mm立杆及48.3mm*2.5mm水平杆满堂支架法现浇施工,支架体系自上而下依次为:15mm竹胶板、横向10cm×10cm方木、纵向I10工字钢分配梁、48.3mm*3.2mm立杆、斜杆及48.3mm*2.5mm水平杆、地基层等组成,翼缘板处支架采用盘扣式支架搭设,步距120cm。
3.张拉要点
首先是张拉顺序,张拉顺序应根据设计要求执行,如无要求,则应尽量防止出现在各杆件横断面上出现较大偏压,且在各杆件边沿处出现较大的拉伸应力。特别是曲线梁桥,张拉时,弯梁内外边缘不得出现过度拉伸,造成梁腹部开裂。张拉时,应首先对横断面中心附近的预应力筋进行张拉,若出现多列预应力筋,则应采用对称的方法。其次是张拉长度,由于连续梁钢束的跨度比较大,因此在施工过程中,应采取上下双线同步张拉的方法。当现场没有足够空间时,可以采用一端固定,张拉另一端,最后张拉固定端的受力。特别是对于弯曲的预应力钢筋,更应该这样做。在一端张拉时,尽管张拉端已实现了控制应力,但较大的孔径会引起钢束角度θ的增加和摩擦的增加,从而造成从张拉端至固端处的预应力降低,且在固端处的预应力量显著减少[3]。
4.处理断丝滑丝
在工程中,经常出现断丝、滑丝现象,主要是因为人为的错误,或者是千斤顶的加压不准,或者锚具安装错误,夹片质量不好等。在断丝数量没有达到设计要求的时候,可以通过超张的方法来弥补,如果超出了设计要求,则需要进行卸锚,重新布置。首先,补足应力。用断丝数量来计算应力损耗,用其他金属丝的应力补偿断裂引起的应力损耗,但无论如何不能让钢绞线的应力大于0.8 Rb,否则就需要更换。其次,更换钢束:第一,丝束松弛。将千斤顶安装至张拉状态,并将钢丝(钢绞线)及夹片楔入放张器中。在一端进行张拉,在拉拔过程中,将夹片略微拉出。这时,主气缸慢慢地抽油,金属丝向里收缩,由于夹片被卡死,所以无法随钢绞线一起收缩。如果千斤顶冲程不够用,可以这样重复,直到拉出夹片。再将钢绞线拔出,换上新的钢绞线及夹片。第二,单根滑丝的补拉。先将滑丝钢绞线楔入夹片,待张拉至应力状态,再进行顶压锚固。
(三)孔道压浆
预应力管线的压浆工作是后张拉预应力结构中的关键环节:保护预应力钢筋不受腐蚀;通过对预应力钢筋和混凝土的有效粘结,达到了整体受力的作用,提高了梁的承载力,降低了锚碇系统的荷载,所以必须对压浆质量给予足够的关注。所以,为了使预应力筋得到保护,在施工过程中,钻孔内的水泥浆要达到合理的密实度,同时还要保证足够的粘结力和剪切强度,使其能够向周边的混凝土高效传递。在过去的工程实践中,由于缺乏对钻孔注浆工艺和材质的重视,致使预应力筋过早腐蚀,影响了混凝土的耐久性。在施工过程中,必须考虑以下几个方面:一是水泥,水,外加剂,所用的压浆器均应满足规范要求。其次,掺加水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求;在压浆前,要确保钻孔没有阻塞,并按由下至上的顺序压浆;同时,还应对施胶量和施胶量进行严格控制。在此基础上,采用了真空压浆法[4]。
三、预应力混凝土连续梁质量保障措施
(一)保障原材料质量
根据产品的工艺、品质等方面的规定,进行物料的购买和处理,各类原料的验收、验收、验收、验收等工作都要做好。原材料进入仓库后,要对原材料的种类、规格、数量、质量证书等进行检查,并按照相关规范要求抽样、复查。原料必须经过检测,才能进入场地。对未通过验收的原料,按照相关法规要求进行清理。原材料进场后,应及时建立“原材料管理台账”,内容包括材料名称、品种、规格、数量、生产单位、供货单位、“质量证明书”编号、“复试检验报告”编号、检验结果以及进货日期等。“原材料管理台账”应填写正确、真实、齐全。
(二)保障测量工作质量
首先,对预制箱梁的施工采用的量具,要按照规定的计量标准,定时送到具体的检测机构,在施工期内进行校准;如果仪表出现较大的偏差,应及时将其拿回维修,再进行校准,直至达到精度的标准后才能投入运行。其次,每隔半个月进行一次施工基线、水准点和测量控制点的检查,每一道施工过程开始之前都要检查全部测量点。
(三)保障模板及支架质量
首先,用于预制箱梁模的施工,应确保其强度、刚度、平整度及平整度,便于安装拆卸,并在模板上涂抹高品质的脱模剂。其次,为确保施工过程中安装的实际状况与理论结果相符,必须在施工过程中对所需的钢管支撑进行详细的工艺说明。第三步,在“加载验收”通过后,才能继续下一步的工作,并对下一步工作的员工进行细致的说明,以警示其要做的工作。接着,在模板、支架的使用过程中,要有人员经常巡视,有问题立即予以处理。在拆卸模板及支架时,要按照指定的次序依次拆卸,并要小心、缓慢地放下,不得用力捶打、扭曲,并将各部件集中堆放。
(四)保障钢筋加工安装质量
首先是对钢筋进行检验,要有厂家的产品质量证书,无证书的产品不得进入市场,不得用于生产;必须按照要求进行抽样测试,并经验收后方可投入生产。其次,加强筋的焊接,要求操作者持有许可证,并对焊缝进行测试,确认无误后方可进行施工;从一批次的焊条试样中抽取样品,对其进行抽查,从而对其操作质量进行监测和评价。第三,配筋卡片需由工艺负责人审批后方可下料,对成形的钢筋进行下料;按照设计图上的序号依次摆放,码放有序,放置的钢筋应做好防锈处理。在进行浇筑前,先将钢筋进行缠绕,并由监理工程师进行检查;在进行砼灌注期间,应安排钢筋工人值守,及时解决钢筋和预埋件的位移等问题[5]。
结语
综上所述,在当前的桥梁工程建设过程中,要想更好地发挥预应力混凝土连续梁的施工效果,就必须按照特定的施工需求,进行技术体系的创新,持续地进行技术升级和设备的优化,同时要结合实际情况,选择最适宜的施工管理方式。另外,还要强化团队建设,严格落实技术交底,提升现场工序卡控的成效,提升施工全流程的自动管理与智慧创新的水平,构建立体化的监测体系,为预应力混凝土连续梁建设提供良好的环境,为建设安全稳定的基础设施提供支撑。
参考文献:
[1]张瑞兵. 大跨度预应力混凝土连续梁桥施工技术及质量控制 [J]. 工程机械与维修, 2022, (06): 270-272.
[2]朱慧强. 预应力混凝土连续刚构桥梁施工及质量控制分析 [J]. 建筑技术开发, 2021, 48 (22): 149-151.
[3]戚国骐. 大跨度波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工质量控制 [J]. 质量与市场, 2021, (05): 53-54.
[4]赵聪. 预应力混凝土连续钢结构桥梁施工质量控制 [J]. 交通世界, 2020, (30): 45-46.
[5]何宁. 预应力混凝土连续钢结构桥梁施工质量控制 [J]. 四川水泥, 2020, (04): 18.
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