摘要:随着经济的快速发展,工程项目数量日渐增多,尤其是桥梁工程。预应力技术是目前桥梁施工领域应用最广泛、最有发展潜力的技术。桥梁工程的施工质量如何,在很大程度上取决于施工技术及施工工艺。为了探讨预应力技术在桥梁施工中的应用价值,本文以杭州某大桥工程为例,分析了后张预应力技术的应用情况,以期为施工人员提供合理的施工指导。
关键词:预应力技术;桥梁施工;应用
引言
预应力技术主要有两方面,分别为先张拉、后张拉[1]。与先张法预应力相比,后张法预应力可曲线配筋,不需使用永久性张拉台座,且所用的张拉设备较简单,施工方便。在一些大型预应力混凝土结构施工中,大多采用后张法预应力,由于该方式的正弯矩小、桥面接缝不多,故行车舒适、刚度高、整体性强、耐久耐震、养护方便,许多桥梁施工都采用后张法预应力。本文主要以杭州某大桥的为例,对后张法预应力技术的具体应用进行了探讨。
1.后张法预应力技术的施工工艺分析
1.1 材料检验与试验
预应力施工较特殊,故应对其材料进行必要的检验与试验。对于钢绞线,应成批验收,每一批钢绞线应同规格、同批号、同生产工艺,且任何一批质量应≤60 吨。从中选出3 盘,对其表面质量、捻距及力学性能进行相关的试验。锚具进场时,也要进行相应的检验。先对其外观进行检查,确认合格后再从每一批中抽取5%锚具,检查其夹片硬度。除上述要求外,还要从同批合格锚具中抽取5%组成钢绞线锚具,对其进行静载锚固性能试验,待合格后即可应用于施工中。
1.2 孔道的预留
预应力筋孔道主要有直线、折线、曲线这三种形状。在桥梁施工过程中,孔道预设正确与否非常关键。通畅情况下,孔道直径较大,一般会大于钢筋对焊接头处外径、预应力筋外径10~15cm,这就要求预先对管道采用金属波纹管预埋制孔。首先,使用小平锤理平波纹管接口,并用胶带缠紧;其次,认真做好波纹管的检查工作,如焊接过程中有无缺损,若有应及时修补;再次,指派专人对浇筑混凝土清孔,以保持管道通畅;最后,振捣时,应注意保护波纹管,预防被破坏及管道发生位移,还要避免管道上浮,对预应力的预期效果造成影响[2]。
1.3 穿束
在桥梁工程的建设过程中,常见的穿束方法有两种:①孔道成型前,于波纹管中穿束钢束;②孔道成型后再进行穿束[3]。本文以第二种穿束方法为例进行相关分析。孔道成型后,结合孔道长度,如果长度相对较短,应使用单根编号进行穿束,并于每根端部贴上胶布编号,然后一根根穿入孔道,并进行锚具安装。若孔道长度较长,可使用编束穿孔的方法,并应用梳形板,最后用卷场机拖拉穿束。在该阶段中,应注意预防钢绞线打绞,以免对张拉操作及构件的安全使用造成影响。
1.4 合理安置钢绞线
在安装波纹管时,应先对钢绞线下料。本座大桥的钢绞线大多超过30m,且下料场地应符合平坦、开阔的条件。下料场地下方,应垫上一些方木及彩条布,预防钢绞线与地面发生直接接触而生锈;同时,还要禁止在混凝土地面上对钢绞线进行生拉硬拽,避免磨伤钢绞线。钢绞线的线盘重且大,盘卷较小,弹力较大。在下料过程中,应预先制作一个铁笼,下料时把钢绞线置于铁笼内,并缓慢地从盘卷中抽出,这样能有效避免钢绞线紊乱而弹出伤人。在确定钢绞线的下料长度时,还要对张拉设备、锚具等一系列因素进行综合考虑。根据设计要求,应将两端张拉的钢绞线加长2 米左右,一端张拉、一端锚固的钢绞线加长1.2 米左右。
切割钢绞线时,应使用砂轮切割机进行切割,不可用电弧切割,并用铁丝进行编束。在编束时,应先理顺钢绞线,使其保持平行状,保持钢绞线松紧程度的一致性。完成波纹管的定位操作后,把已编好束的钢绞线穿放其中。穿放前,用胶布裹在前束端并扎紧,然后套上子弹头形壳帽,前头牵引、后方推送。完成了波纹管及钢绞线的安装工作后,结合施工图纸中已定好的位置,着手张拉槽、锚固槽的锚垫板、螺旋筋安装,注意保证锚具位置、角度的正确与牢固。除此之外,还要用胶带将波纹管、锚垫板连接处密封好,避免砂浆进入波纹管中。
1.5 预应力的张拉分析
在预应力张拉期间,应注意以下三点:做好张拉设备的校核工作;根据张拉原则进行;按照顺序张拉[4]。
⑴注意校核张拉设备
在预应力施工过程中,定期维护与校验各种预应力设备、仪表,确保其准确性,称为设备校核。控制预应力应根据钢绞线控制伸长值及钢绞线实际伸长值进行,且主要以为钢绞线控制伸长值依据,钢绞线实际伸长值则作为校核依据。使用千斤顶的次数多了之后,缸内摩擦系数会发生变化,油压表灵敏度亦如此,故必须对张拉设备进行定期校核,以保证设备的准确性。
⑵遵循张拉原则
梁体强度如果符合设计要求,即可开始张拉。张拉后,必须根据相关要求进行压浆、安装,预防梁体由于横向刚度小在张拉后长时间放置出现侧弯的情况。考虑到徐变等影响,本座大桥应在满足以下条件后才施工:混凝土强度为设计强度的100%;弹性模量为3.55×104MPa;混凝土龄期超过28 天。后来,考虑到要控制箱梁腹板裂缝,对设计进行了变更,允许在混凝土强度达到设计强度的70%时开始首次张拉,张拉力要有张拉控制力50%。混凝土强度为设计强度的100%术后,弹性模量为3.55×104MPa 时,开始第二次张拉,此时张拉力达到张拉控制力的100%。
⑶注意张拉顺序在张拉预应力筋时,应根据一定的顺序进行。一般而言,主要有分批、分阶段对称张拉等张拉方式。采取这几种张拉形式,会减少弱构件承受的偏心压力,且注意张拉时不可移动张拉设备。
1.6 关于孔道灌浆的分析
采用后张法进行孔道灌浆,能够有效保护预应力筋,并预防其锈蚀,从而有利于预应力筋和构件混凝土的粘结,减少或避免裂缝。该大桥设计规定使用不低于30MP的水泥浆作为孔道灌浆。在预应力施工中,水泥浆大多采用52R 普通硅酸盐水泥,减水剂则为FDN 高效减水剂,并使用0.38 水灰比配制水泥浆。水泥浆采用1(水泥):0.38(水):0.006(减水剂)的配合比。完成张拉后,应马上进行对梁体的压浆,以免预应力值损失对起拱度造成影响。压浆前,应先用水泥砂浆堵住锚头夹片缝隙,接着用压浆机压水泥浆,注意保持压浆最大压力值,一般为0.6MPa。等到最高排气孔流出浓浆后,用木楔块封堵住,待压浆另一端也流出浓浆后,再用截门封闭保压到0.5MPa,约持续2 分钟,然后将截门关掉。压浆5个小时后,将截门拆除,且任何一个孔道压浆都要一次性完成。此外,还要根据相关规范的要求,制作水泥强度的鉴定试件。
2.效果分析
在该大桥的箱梁后张法施工中,施工单位严格根据施工方案及相关规范要求,对预应力材料进行了质量把关,如检验材料质量、进行必要的性能测试等,并按照规范操作程序开展后张法预应力施工,不但达到了设计要求,也有效保证了桥梁的施工质量,未出现预应力筋滑丝、断丝等不良情况,取得了较好的经济、社会效益。
3.结束语
总而言之,桥梁建设是我国基础事业建设的重要构成部分,其施工质量与行车安全、桥梁寿命及施工企业有着紧密联系,对国家经济的发展有重要影响。随着施工技术的不断进步与发展,后张拉预应力技术在大型桥梁施工中得到了较广泛的应用,且逐渐被广大技术人员熟悉。为了使预应力技术在桥梁施工中得到更好的应用,还要不断加大研究与实践,提高该技术的科学性、可行性,促进经济的进一步发展。