1、浅析预应力混凝土箱梁施工技术摘要: 本文作者根据多年工作经验，对公路混凝土的施工监控、预应力控制、预应力施工注意事项等进行阐述。以供大家参考。 关键词: 预应力；施工；注意事项 中图分类号：TU74 文献标识码： A 1 混凝土的施工监控 用于箱梁预应力体系的混凝土的强度一般不低于 50 号,锚具齿板等承压应力较大处还要提高至 60 号。为减少徐变变形,宜尽量提高混凝土弹性模量。对现浇箱梁,还要注意加强高程测量,采取控制和设置预拱等措施减少模板、支架的沉降变形。 1. 1 混凝土强度的控制 混凝土配合比试验、浇筑机械、模板质量、浇筑工艺、养生方法和检测试验等常规作法遵守公路桥涵施工技术规范的有
2、关规定。 1. 1. 1 试配强度的确定 混凝土配合比试验主要解决试配强度和坍落度两方面问题。其他指标如水泥强度富余系数、集料级配含砂率和砂浆富余系数、泌水率等均是强度保证指标。试配强度应根据施工离散水平、保证率和水灰比计算确定,若试件强度达不到试配强度,则试配失败。坍落度应根据施工工艺的需要确定,同一标号的混凝土,由于施工工艺不同而有不同的坍落度。为确保试配强度和坍落度,可以按需要掺入各种添加剂。集料最大料径应严格控制在 3/ 4 钢筋净间距范围内;对锚垫板下和齿板等钢筋密集、净间距过小的部位,应配小粒径混凝土,否则,大粒径骨料卡在钢筋上离析将造成混凝土强度不足。 1. 1. 2 模板质量的
3、控制 从混凝土强度角度来说,漏浆和易变形的模板是造成混凝土蜂窝、离析和裂缝的原因。预应力混凝土结构必须采用大型钢模,不宜使用木模或组合钢模,这是因为大型钢模接缝少、加工精密、易堵浆且变形小,而组合钢模连接多、加工粗糙、易变形、易漏浆。 1. 1. 3 浇筑工艺 浇筑中需注意: 不能随意变换混凝土配合比和坍落度,如为便于施工,随意加水增大坍落度,将造成水灰比增大,强度不足等。对超过 2 m 的大深度模板不使用溜槽或串筒,混凝土直接倾落而离析,将造成强度不足。对逐孔支架法连续箱梁,浇筑中若不遵循先远端(或跨中) 后支点的规定,将造成支点断面混凝土开裂,导致强度不足。 1. 2 混凝土变形的控制 1
4、. 2. 1 底模沉降变形控制 底模沉降变形主要表现在现浇箱梁的底模沉降和支架沉降等方面,应采取措施将沉降值控制在最小,也就是最大限度地消除非弹性变形。方法有: 加固现浇箱梁底模基础,扎钢筋测量水准调整底模,直至稳定; 加固现浇箱梁支架基础并预压,减少支架杆件连接缝隙和基础沉降等非弹性变形。 1. 2. 2 混凝土弹性变形和徐变控制 混凝土的弹性变形是由预应力张拉和自重、施工荷载等引起的弹性变形,徐变是混凝土受荷后引起的长期变形效应且与混凝土弹性变形方向一致,均是不可避免的。浇筑前应在底模高程上设置“反拱”来抵消这二部分变形的影响。 1. 2. 3 设置预拱度 桥梁设计规范中规定,凡是跨度大于
5、 20 m 的梁桥,要按 1/ 2 静活载设置预拱度,以抵消运营中活载引起的下挠,保持行车平顺和舒适。但事实上,施工中和竣工验收时不可能一拱一拱地设置预拱值,设计纵坡线是平滑的,桥面铺装也是全跨均匀等厚,所以预拱度只能设置在梁底即底模上,以保持梁底线形在运营活载作用下的平顺性和略上拱,即不至于下挠,因而对梁顶不需要设预拱,从而保持其直线平顺状态。 2 预应力控制 根据 GB/ T4370 - 93 ,预应力生产厂家对其产品应进行静载、疲劳、周期、孔口摩阻、回缩量、硬度、外观等 7 项检验,施工现场批量检验主要包括静载、孔口摩阻、回缩量等 3 项。深圳地铁 5 号线高架桥使用的锚具试验在深圳大学
6、土木工程试验室进行,分别对 O YM、YM 和 STM 3 种锚具进行了静载、孔口摩阻和回缩量试验,取得了良好效果。 2. 1 预应力试验项目 2. 1. 1 静载锚固试验 静载锚固试验为钢绞线和锚具组合锚固张拉到破坏的试验,要求实测破坏荷载/ 钢绞线极限荷载即锚固系数大于 0. 95 。试验前先测定钢绞线的极限荷载和延伸量,要求达到合格标准,所以该试验同保证了钢绞线的质量。该试验同时解决了钢绞线与锚具“匹配”的问题,不仅保证了预应力混凝土箱梁具有足够的安全储备,且能有效防止断丝、滑丝等问题。 2. 1. 2 孔口摩阻试验 测定张拉钢绞线时锚具喇叭口和夹片的摩阻损失,要求损失量不大于3 %。但
7、实际施工中有时由于夹片限位板的间隙过小,造成孔片过紧而摩阻损失超过标准,需加工调整限位板。 2. 1. 3 回缩量试验 测定钢绞线张拉后锚具的回缩量,要求回缩量不大于 3 mm ,超过此值的锚具产品不合格。 2. 2 预应力张拉伸长值的计算与测定 2. 2. 1 伸长值的计算 预应力筋张拉理论伸长值 L = ( PP L) / ( A P EP) (1) PP =P(1 - e- ( kx +) ) / ( k x +) (2) 式中: PP 为预应力筋的平均张拉力(N) ,直线筋取张拉端的拉力,两端张拉的曲线筋按式(2) 计算; L 为预应力筋的长度(mm) ; A P 为预应力筋的截面面积
8、(mm2 ) ; EP 为预应力筋的弹性模量(N/ mm2 ) ; P 为张拉控制力(N) ,超张拉时按超张拉力取值; k 为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数; x 为张拉端至计算截面的孔道长度(m) ; 为预应力筋与孔道壁的摩擦系数; 为张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和( rad) 。 对于由多段曲线或由直线与曲线段组成的曲线筋,张拉伸长值应分段计算,然后叠加。计算时,首先计算每段两端扣除孔道摩擦后的有效拉力,然后再计算每段的伸长值。 2. 2. 2 张拉伸长值的测定 (1) 量测千斤顶油缸行程数值。在初始应力下,测油缸外露长度,在相应分级荷载下量测相应油缸外露长度,如果中间锚固,
9、则第二级初始荷载应为前一级最终荷载,将多级伸长值叠加即为初应力至终应力间的实测伸长值。实际伸长值 L =L1 +L2 - A - B C 式中:L1 为初应力至最大张拉力之间的实测伸长值,包括多级张拉、两端张拉的总伸长值;L2 为初应力以下的推算伸长值; A 为张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值, 包括工具锚、远端工作锚、远端补张拉工具锚等的回缩值; B 为千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值; C 为构件的弹性压缩值。2) 量测外露预应力筋端头长度。用于后卡式千斤顶,通常用于钢绞线束群锚体系的张拉测量。测量方法:在初应力下测量外露预应力筋至固定参考点的位置,再测量终应力下外露预应力筋至固定参考
10、点的位置,其差值减去远端锚具回缩值,即为初应力至终应力下的伸长值,再加上初应力下推算伸长值,即为总伸长值。两端同时张拉同时量测时,只需把差值相加,即为初应力至终应力间的伸长值。 2. 2. 3 张拉力的控制 最准确稳定的方法是在千斤顶上安装测力环并用应变片电测,但因成本高,施工单位一般不采用。一般利用与千斤顶连接的油压表来完成张拉力控制,但这种方法精度差且不稳定。千斤顶与油压表的相关曲线不是线性的,应定期校正和标定,所以规范规定预应力张拉中必须采取张拉力和延伸量“双控” 。鉴于目前油压表量测失准和延伸量测量的直观性,建议以延伸量控制为主。应注意保持千斤顶油泵及其油路不漏油。二端张拉,主动端保持
11、油压不变时,可能因被动端漏油而使油压表数下滑,下滑量超过 0. 5 MPa 时应及时补足。 3 预应力施工注意事项 3. 1 钢束及其编束 钢束分高强钢丝和钢绞线,除满足原材料质量要求外,施工中需注意保管,使之不生锈、不死弯。特别是编束和穿束,若施工中掌握不好,会引起实测延伸量与计算值差异过大、钢束(丝) 过松或过紧、甚至断丝等现象。采用预张拉(不超过 40 %) 且不上工作锚卡片(钢绞线) 或不顶塞(高强钢丝) 然后回零再正式张拉的办法,有助于钢束的顺理。 3. 2 切割钢束 孔道压浆前应检查钢束是否有回缩现象。张拉锚固完毕,在离锚夹片后 10 cm 位置钢束上用油漆做记号,以复测钢束是否有回缩现象。如有回缩应复张拉。为预防回缩,可切割端部多余钢束,并严禁锚夹片高温受热。3. 3 孔道压浆 后张法孔道压浆的目的是保证恒载和活载作用下钢束和混凝土共同工作,防止钢束锈蚀。因此,压浆的强度和充满管道的密实性尤为重要。压浆前须做配合比试验,主要指标是水泥浆强度、稠度和泌水率。掺入适当的铝粉可使水泥浆在管道内膨胀而挤密;一端压浆时,应待另一端或出浆管有稳定的浆柱射出才能封口,并稳压 1 min ,以保证压浆充足。 4 结语 综上所述, 本文作者通过施工实践和检测,对预应力混凝土连续箱梁的施工监控应从机理着手,对操作工艺进行监控,可以将施工测控要点制成表格,以达到严密的施工质量控制目的。
