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摘要:本文从施工角度探讨了防止箱梁桥出现裂缝的施工技术措施。
关键词:箱梁桥裂缝
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0080-01
随着预应力混凝土连续梁式桥,特别是大跨度连续梁式桥的大量修建,最突出的问题是混凝土结构的开裂。裂缝主要表现为纵向裂缝、弯曲裂缝、弯曲剪应力裂缝和主拉应力裂缝,具体表现为预应力筋没有“覆盖”而截面又未经校验处的裂缝、支撑处箱梁隔板和腹板中的裂缝。温度收缩裂缝以及强大预加力在结构中引起的裂缝等。超出设计许可的结构裂缝对箱梁桥的耐久性和营运的安全性构成了很大的威胁,同时,由于箱梁桥结构裂缝的存在具有一定的普遍性,使得工程界对箱梁桥的应用开始产生不安,甚至怀疑,因而影响了其在工程建设中的进一步推广和应用。本文从施工角度探讨了防止箱梁桥出现裂缝的施工技术措施。
1 一般规定
1.1 钢筋
预应力混凝土结构所采用的钢丝、钢绞线和热处理钢筋等的质量,应符合现行国家标准的规定。预应力筋进场时应分批验收,验收时,除应对其质量证明书、包装。标志和规格等进行检查外,尚须按《公路桥涵施工技术规范》中的相关规定进行检验。
1.2 水泥
选用水泥时,应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响,应以能使所配制混凝土强度达到要求、收缩小和节约水泥为原则。水泥进场后,应按其品种、强度、证明文件以及出厂时间等情况分批进行检查验收。应尽可能采用水泥罐或散装水泥仓库存储水泥。
1.3 集料
细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的河砂或山砂,以及硬质岩石加工的机制砂,不宜采用海砂。粗集料应采用坚硬的卵石或碎石,应按产地、类别、加工方法和规格等不同情况分批进行检验,机械集中生产时,每批不宜超过400m3。粗集料最大粒径不应超过最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。
1.4 拌和用水
水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等。不得用海水拌制混凝土。
1.5 外加剂
所用外加剂必须经过有关部门检验并附有检验合格证明材料,使用时应符合产品说明及GB8076关于混凝土配合比、拌制、浇筑等各项规定以及外加剂标准中的有关规定。
1.6 混凝土质量
首先,要定期测定砂、石料含水量,严格控制水灰比和集料级配及砂、石的杂质含量和含泥量。其次,混凝土施工工艺必须按规范执行。
2 底座、模板和管道等要求
2.1 底座
认真处理地基,消除不均匀沉降。处理地基时,应视地基土壤的性质及地下水位的情况,分别采取不同措施,如换土、打土(砂)桩、重锤夯实等措施,使地基土壤的压实度达到90%以上。搞好预制场地的排水设施,特别是底座周围不允许有积水。底座周围地面采用混凝土硬化,场地做成1%～2%的双向横坡,便于迅速排掉雨水和养生水等地表水,避免其浸泡底座,进而引起底座的不均匀沉降。底座设置应牢固可靠,整体性强,以免多次周转使用而遭破坏。
2.2 模板
模板应具有一定的强度、刚度、温度性,能可靠地承受施工中可能产生的荷载组合,保证结构的设计形状、尺寸和模板各部件之间相互位置的准确。模板板面光滑平整,接缝严密,确保混凝土在施工中不出现漏浆问题。施工操作方便安全,安装、拆除容易。
2.3 管道
在后张有粘结预应力混凝土结构中,力筋的孔道宜由浇筑在混凝土中的刚性或半刚性管道构成;对一般工程,也可采取钢管抽芯、胶管抽芯及金属伸缩套管抽芯等方法进行预留。管道应具有足够的强度,以使其在混凝土的重量作用下能保持原有的形状,且能按要求传递粘结应力。
3 特殊季节施工
3.1 热期混凝土施工
拌合水使用冷却装置,对水管及水箱加遮阴和隔热设施。水泥、砂、石料应遮阴防晒,可在砂石堆上喷水降温。可掺加减水剂以及减少水泥用量和提高混凝土的早期强度。拌合站应尽可能遮阴,尽量缩短拌合时间。经常测混凝土的坍落度,以调整混凝土的配合比,满足施工所必需的坍落度。混凝土的浇筑温度应控制在32℃以下,宜选在一天温度较低的时间内进行。应加快混凝土的修正速度,修整时可用喷雾器洒少量水,防止表面裂纹,但不准直接往混凝土表面洒水。
3.2 冬期混凝土施工
应预先做好冬期施工组织计划及准备工作,对各项设施和材料应提前采取防雪、防冻等措施;对钢筋的冷拉和张拉,还应制定专门的施工工艺及安全措施。用硅酸盐水泥配制的混凝土,在抗压强度达到设计强度的40%前,用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土,在抗压强度达到设计强度的50%前,不得受冻。张拉预应力钢筋的温度不宜低于-15℃,预应力混凝土不得掺用引气剂、引气型减水剂及氯盐防冻剂。孔道压浆应在正温下进行。
3.3 雨期施工
准备雨期施工的防洪材料、机具和必要的遮雨设施。工程材料特别是水泥、钢筋应防水、防潮;雨期施工的工作面不宜过大,应逐段、逐片分期施工;对受洪水危害的工程应停止施工;雨后模板及钢筋上的淤泥、杂物,在浇筑混凝土前应清除干净。
4 预应力钢筋混凝土的保护层厚度及施工保证
预应力钢筋的混凝土保护层厚度,一般不应小于预应力钢筋保护层最小厚度与保护层厚度施工负允差之和。对于具有防腐连续密封护套的预应力钢筋,保护层厚度为护套或孔道管外缘至混凝土表面的距离,保护层最小厚度可取与普通钢筋的相同,但不应小于护套与孔道管直径的1/2。
为保证钢筋保护层厚度尺寸及钢筋定位的准确性,宜采用工程塑料制作的保护层定位夹或定型生产的纤维砂浆块。当使用一般的细石混凝土垫块定位保护层的厚度时,垫块的尺寸和形状必须满足保护层厚度和定位的允差要求,垫块的强度应高于构件本体混凝土,水胶比不大于0.4。构件侧面和底面的垫块应至少4个/m2,绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。
5 张拉工艺
正确的预应力束张拉次序对于确保张拉质量和防治箱梁桥裂缝都有十分重要的意义。比如:在张拉底板纵向预应力束前,应先张拉顶板预应力束,使箱梁桥体处于一定的压应力储备状态,避免腹板锚头集中处出现锚后拉力区。为了尽量减小预应力的损失,可采用竖向预应力筋两次张拉的方法。即在第一次张拉完成以后间隔一段时间,进行第二次张拉,弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失。另外,竖向预应力相对纵向预应力吨位太小,为了避免由于纵向预应力的作用,在腹板与底板、顶板相交位置产生前期水平裂缝,要求在纵向预应力张拉前进行竖向预应力张拉,并且两腹板对称张拉,以保证张拉质量。
及时有效管道压浆。竖向预应力筋压浆存在的质量问题主要有:压浆不通,压浆不饱满,压浆很难起到粘结、握裹作用。为了解决上述问题,可以采用组合锚垫板装置。将锚垫板、波纹管、压浆管固定装置成整体,采用高牌号孕育铸铁,将52mm波纹管插入锚垫板内,并用胶布包牢;将塑料管插入压浆孔,也用胶布包牢。这样保证压浆管、波纹管与锚垫板连接牢固,使压浆畅通。水泥浆的拌制应控制在水灰比0.4以内,并加入增塑剂,微膨胀剂,用高速拌浆机,来提高水泥浆的质量。压浆需在预应力张拉24h内进行,因为停顿时间过长,易出现夹片滑移预应力束滑丝而引起有效预应力的损失。
关键词:箱梁桥裂缝
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0080-01
随着预应力混凝土连续梁式桥,特别是大跨度连续梁式桥的大量修建,最突出的问题是混凝土结构的开裂。裂缝主要表现为纵向裂缝、弯曲裂缝、弯曲剪应力裂缝和主拉应力裂缝,具体表现为预应力筋没有“覆盖”而截面又未经校验处的裂缝、支撑处箱梁隔板和腹板中的裂缝。温度收缩裂缝以及强大预加力在结构中引起的裂缝等。超出设计许可的结构裂缝对箱梁桥的耐久性和营运的安全性构成了很大的威胁,同时,由于箱梁桥结构裂缝的存在具有一定的普遍性,使得工程界对箱梁桥的应用开始产生不安,甚至怀疑,因而影响了其在工程建设中的进一步推广和应用。本文从施工角度探讨了防止箱梁桥出现裂缝的施工技术措施。
1 一般规定
1.1 钢筋
预应力混凝土结构所采用的钢丝、钢绞线和热处理钢筋等的质量,应符合现行国家标准的规定。预应力筋进场时应分批验收,验收时,除应对其质量证明书、包装。标志和规格等进行检查外,尚须按《公路桥涵施工技术规范》中的相关规定进行检验。
1.2 水泥
选用水泥时,应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响,应以能使所配制混凝土强度达到要求、收缩小和节约水泥为原则。水泥进场后,应按其品种、强度、证明文件以及出厂时间等情况分批进行检查验收。应尽可能采用水泥罐或散装水泥仓库存储水泥。
1.3 集料
细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的河砂或山砂,以及硬质岩石加工的机制砂,不宜采用海砂。粗集料应采用坚硬的卵石或碎石,应按产地、类别、加工方法和规格等不同情况分批进行检验,机械集中生产时,每批不宜超过400m3。粗集料最大粒径不应超过最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。
1.4 拌和用水
水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等。不得用海水拌制混凝土。
1.5 外加剂
所用外加剂必须经过有关部门检验并附有检验合格证明材料,使用时应符合产品说明及GB8076关于混凝土配合比、拌制、浇筑等各项规定以及外加剂标准中的有关规定。
1.6 混凝土质量
首先,要定期测定砂、石料含水量,严格控制水灰比和集料级配及砂、石的杂质含量和含泥量。其次,混凝土施工工艺必须按规范执行。
2 底座、模板和管道等要求
2.1 底座
认真处理地基,消除不均匀沉降。处理地基时,应视地基土壤的性质及地下水位的情况,分别采取不同措施,如换土、打土(砂)桩、重锤夯实等措施,使地基土壤的压实度达到90%以上。搞好预制场地的排水设施,特别是底座周围不允许有积水。底座周围地面采用混凝土硬化,场地做成1%～2%的双向横坡,便于迅速排掉雨水和养生水等地表水,避免其浸泡底座,进而引起底座的不均匀沉降。底座设置应牢固可靠,整体性强,以免多次周转使用而遭破坏。
2.2 模板
模板应具有一定的强度、刚度、温度性,能可靠地承受施工中可能产生的荷载组合,保证结构的设计形状、尺寸和模板各部件之间相互位置的准确。模板板面光滑平整,接缝严密,确保混凝土在施工中不出现漏浆问题。施工操作方便安全,安装、拆除容易。
2.3 管道
在后张有粘结预应力混凝土结构中,力筋的孔道宜由浇筑在混凝土中的刚性或半刚性管道构成;对一般工程,也可采取钢管抽芯、胶管抽芯及金属伸缩套管抽芯等方法进行预留。管道应具有足够的强度,以使其在混凝土的重量作用下能保持原有的形状,且能按要求传递粘结应力。
3 特殊季节施工
3.1 热期混凝土施工
拌合水使用冷却装置,对水管及水箱加遮阴和隔热设施。水泥、砂、石料应遮阴防晒,可在砂石堆上喷水降温。可掺加减水剂以及减少水泥用量和提高混凝土的早期强度。拌合站应尽可能遮阴,尽量缩短拌合时间。经常测混凝土的坍落度,以调整混凝土的配合比,满足施工所必需的坍落度。混凝土的浇筑温度应控制在32℃以下,宜选在一天温度较低的时间内进行。应加快混凝土的修正速度,修整时可用喷雾器洒少量水,防止表面裂纹,但不准直接往混凝土表面洒水。
3.2 冬期混凝土施工
应预先做好冬期施工组织计划及准备工作,对各项设施和材料应提前采取防雪、防冻等措施;对钢筋的冷拉和张拉,还应制定专门的施工工艺及安全措施。用硅酸盐水泥配制的混凝土,在抗压强度达到设计强度的40%前,用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土,在抗压强度达到设计强度的50%前,不得受冻。张拉预应力钢筋的温度不宜低于-15℃,预应力混凝土不得掺用引气剂、引气型减水剂及氯盐防冻剂。孔道压浆应在正温下进行。
3.3 雨期施工
准备雨期施工的防洪材料、机具和必要的遮雨设施。工程材料特别是水泥、钢筋应防水、防潮;雨期施工的工作面不宜过大,应逐段、逐片分期施工;对受洪水危害的工程应停止施工;雨后模板及钢筋上的淤泥、杂物,在浇筑混凝土前应清除干净。
4 预应力钢筋混凝土的保护层厚度及施工保证
预应力钢筋的混凝土保护层厚度,一般不应小于预应力钢筋保护层最小厚度与保护层厚度施工负允差之和。对于具有防腐连续密封护套的预应力钢筋,保护层厚度为护套或孔道管外缘至混凝土表面的距离,保护层最小厚度可取与普通钢筋的相同,但不应小于护套与孔道管直径的1/2。
为保证钢筋保护层厚度尺寸及钢筋定位的准确性,宜采用工程塑料制作的保护层定位夹或定型生产的纤维砂浆块。当使用一般的细石混凝土垫块定位保护层的厚度时,垫块的尺寸和形状必须满足保护层厚度和定位的允差要求,垫块的强度应高于构件本体混凝土,水胶比不大于0.4。构件侧面和底面的垫块应至少4个/m2,绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。
5 张拉工艺
正确的预应力束张拉次序对于确保张拉质量和防治箱梁桥裂缝都有十分重要的意义。比如:在张拉底板纵向预应力束前,应先张拉顶板预应力束,使箱梁桥体处于一定的压应力储备状态,避免腹板锚头集中处出现锚后拉力区。为了尽量减小预应力的损失,可采用竖向预应力筋两次张拉的方法。即在第一次张拉完成以后间隔一段时间,进行第二次张拉,弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失。另外,竖向预应力相对纵向预应力吨位太小,为了避免由于纵向预应力的作用,在腹板与底板、顶板相交位置产生前期水平裂缝,要求在纵向预应力张拉前进行竖向预应力张拉,并且两腹板对称张拉,以保证张拉质量。
及时有效管道压浆。竖向预应力筋压浆存在的质量问题主要有:压浆不通,压浆不饱满,压浆很难起到粘结、握裹作用。为了解决上述问题,可以采用组合锚垫板装置。将锚垫板、波纹管、压浆管固定装置成整体,采用高牌号孕育铸铁,将52mm波纹管插入锚垫板内,并用胶布包牢;将塑料管插入压浆孔,也用胶布包牢。这样保证压浆管、波纹管与锚垫板连接牢固,使压浆畅通。水泥浆的拌制应控制在水灰比0.4以内,并加入增塑剂,微膨胀剂,用高速拌浆机,来提高水泥浆的质量。压浆需在预应力张拉24h内进行,因为停顿时间过长,易出现夹片滑移预应力束滑丝而引起有效预应力的损失。