預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁質(zhì)量控制的幾個(gè)關(guān)鍵因素論文
摘要：預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁以其結(jié)構(gòu)整體性好、大跨度，減少橋面伸縮縫個(gè)數(shù)使行車變得舒適，而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁的施工方法多種多樣，一般有滿布支架現(xiàn)澆施工、懸臂澆注、懸臂拼裝等施工方法。但就目前來看，除跨越大江大河、深谷等橋梁外，支架法現(xiàn)澆施工還是比較常見的。筆者就近幾年施工的幾座預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋談一下長束預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制的幾個(gè)關(guān)鍵因素。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 連續(xù)箱梁 質(zhì)量控制
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(huì)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(jì)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(huì)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(shí)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(jì)規(guī)定的間距布設(shè)，必然造成鋼束位置與設(shè)計(jì)不符、有的還會(huì)在曲線變化段產(chǎn)生急彎（半徑太小）或孔道局部偏差過大。目前仍有小部分隊(duì)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(shí)費(fèi)力，容易造成工人轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)算伸長值時(shí)采用實(shí)測彈性模量，μ、κ取值按規(guī)范推薦值。 設(shè)計(jì)單位對結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新驗(yàn)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(gè)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(xiàng)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(jì)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(jì)規(guī)定值，但是不能超過設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算有個(gè)正確理解：①預(yù)應(yīng)力孔道坐標(biāo)符合設(shè)計(jì)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(jì)算。③L的取值：計(jì)算平均張拉力時(shí)應(yīng)按照孔道長度計(jì)算，計(jì)算伸長值時(shí)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(shí)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?yàn)閺牧愕匠鯌?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(shí)產(chǎn)生軸向變形和上下方向的撓曲。張拉時(shí)如果約束其軸向收縮和撓曲，就會(huì)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(dòng)支座在順橋方向的移動(dòng)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)
① 張拉順序：張拉順序應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，若設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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。
�、趶埨L度：連續(xù)梁鋼束長度較大，提倡兩端同時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)會(huì)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(shí)，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(shí)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：
①、絲束放松。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(shí)，錨塞稍被帶出。這時(shí)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(shí)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。
�、�、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(shí)，打掉一個(gè)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(shí)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。
�、�、水泥漿的水灰比、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。
�、�、壓漿順序正確。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(jì)，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。