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摘要:本文通过笔者在预应力方面的熟知,对预应力技术领域从多角度的剖析,且对预应力技术中的工具选择进行了详细叙述。针对预应力相关技术问题提出的解决措施。
关键词:预应力;桥梁施工;问题
中图分类号: K928.78文献标识码:A 文章编号:
1预应力技术在道路桥梁施工中的应用
1.1预应力技术在混凝土多跨连续梁中的应用
多跨连续梁分为正弯矩区域和负弯矩区域。一般情况下,跨中为正弯矩,支座处为负弯矩。当桥梁的抗弯承载力和抗剪承载力达不到要求时,就需要进行加固处理,当跨中正弯矩区抗弯承载力不足时,可以采用施工比较容易的粘贴碳纤维的方法加固。
1.2预应力技术在受弯结构中的应用
碳纤维具有施工简单,高强度的特点,所以对受弯构件进行加固的方法广泛地采用粘贴碳纤维片材。但是在加固前结构就已经具有初始内应力,混凝土有了初始拉应变和压应变,当混凝土受压区压应变达到或超过混凝土的极限压应变时,构件达到或超过了极限承载力。碳纤维片材的最终应力是由混凝土的应变增量决定的,比如当初始应变较大时,碳纤维片材的应力较小构件就被破坏了,碳纤维强度高的特点无法充分发挥出来。可以在粘贴碳纤维片材时就对其施加预应力,使其附有初始拉应力,从而提高当构件破坏时的碳纤维片材的应力,充分发挥其强度。
2预应力技术中的工具选择
2.1预应力钢绞线的选择
目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线,由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。使用预应力钢绞线至少可节省1/3以上的钢材,其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面:钢绞线性能参数,包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准,包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。
2.2预应力锚具的选择
后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类,机械锚固类锚具是在预应力钢材的端部采用机械加工,形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝,个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。其特点是锚具应力损失較小,连接比较方便,在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具,将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用,这类锚具品种较多,应用较广,其特点是锚力变化较多、吨位较大,穿索比较方便;不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。
3预应力在道路桥梁施工中应注意的问题
3.1波纹管堵塞的问题
堵管的主要是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象。波纹管堵塞会使得后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时,钢绞线伸长值与设计值的误差超过施工规范允许范围,这样就会造成不必要的麻烦,既影响了工期又耗费了人力。产生这种现象的原因是在施工过程中施工人员没有严格按照规范安装波纹管,引起波纹管定位不准确导致弯折、套管接头松动,或者是在浇筑过程中,施工人员操作不当,造成波纹管破裂,直接造成了混凝土水泥浆深入到波纹管而堵塞了波纹管。另外,波纹管本身的质量缺陷也会引起水泥浆渗漏造成的堵管。
3.2预应力构件张拉前出现裂缝的问题
预应力构件张拉前出现的裂缝问题通常是由温差和收缩造成的,并且钢筋砼结构在使用荷载作用下出现裂缝是难以避免的,但是在预制场内的构件要尽量避免裂缝。裂缝主要出现在表面处,有时是在箍筋位置,有时从构件顶面一直延伸到构件侧面。
3.3预应力超长时出现的一段张拉工艺问题
目前我国国内浇筑大跨度预应力连续箱梁底板预应力通常采用一端张拉工艺。但是根据国内外有关规范,跨度在30m或30m以上的预应力桥梁,都要采用两端对称张拉工艺,才能保证跨中承载力,否则就会导致因跨中承载力不足而造成的正截面裂缝。根据有关调查资料显示,在我国目前通车的公路桥梁中,存在着大量的因张拉工艺不合理出现的裂缝现象。
3.4后张预应力结构张拉力控制的问题
预应力施工不规范,主要是张拉力控制是否正确对预应力桥梁质量有较大影响。张拉作业一般是同时控制张拉力和预应力筋伸长量,以张拉力为主,用伸长值校核张拉力。通常情况下张拉力的计量是采用1.5级油压,但是这种计量误差较大。因为有的千斤顶没有经计量标定就张拉,而且大部分张拉人员未经专业培训,或者作业时不够专心,就会出现较大误差。特别当多束张拉时,由于每束张拉力都不一样,往往在计算预应力筋的伸长值时不准确,不清楚弹性模量取值,这样就造成实际张拉时难以做到将伸长量控制在规范规定的范围内。
4针对预应力相关技术问题提出的解决措施
当遇到堵管问题时,首先根据预应力筋曲线坐标标出堵管的位置,避开主筋位置用冲击钻进行缓慢开孔,清除波纹管中渗漏的水泥浆,使波纹管中的钢绞线能顺利通过并自由伸缩。为了预防堵管问题的发生,可以在施工下料前仔细检查波纹管质量,在浇筑混凝土之前确认波纹管的安装位置,检查套管接头以及密闭性,在浇筑混凝土过程中注意要保护好波纹管。为预防由于表面温度造成的裂缝,应控制构件内外存在过大的温差。对薄壁构件要适当延长拆模时间,在预制构件和台座之间应涂隔离剂防止粘接,避免热胀冷缩影响构件。另外可以在高温时使用低水化热水泥,在低温时采取保温措施。
5结语
总之,预应力在道路桥梁施工中是一项复杂的工艺,要想控制好道路桥梁预应力工程的施工质量,就要在规范施工的方面狠下功夫,追求专业性、科学性,在预应力施工中要不断采用新技术、新材料以及新工艺,对施工人员进行技能培训,采用专业的张拉人员队伍和设备,严禁施工中不规范、不严谨的行为,严格按照规范办事,保证工程的顺利施工和施工质量。
关键词:预应力;桥梁施工;问题
中图分类号: K928.78文献标识码:A 文章编号:
1预应力技术在道路桥梁施工中的应用
1.1预应力技术在混凝土多跨连续梁中的应用
多跨连续梁分为正弯矩区域和负弯矩区域。一般情况下,跨中为正弯矩,支座处为负弯矩。当桥梁的抗弯承载力和抗剪承载力达不到要求时,就需要进行加固处理,当跨中正弯矩区抗弯承载力不足时,可以采用施工比较容易的粘贴碳纤维的方法加固。
1.2预应力技术在受弯结构中的应用
碳纤维具有施工简单,高强度的特点,所以对受弯构件进行加固的方法广泛地采用粘贴碳纤维片材。但是在加固前结构就已经具有初始内应力,混凝土有了初始拉应变和压应变,当混凝土受压区压应变达到或超过混凝土的极限压应变时,构件达到或超过了极限承载力。碳纤维片材的最终应力是由混凝土的应变增量决定的,比如当初始应变较大时,碳纤维片材的应力较小构件就被破坏了,碳纤维强度高的特点无法充分发挥出来。可以在粘贴碳纤维片材时就对其施加预应力,使其附有初始拉应力,从而提高当构件破坏时的碳纤维片材的应力,充分发挥其强度。
2预应力技术中的工具选择
2.1预应力钢绞线的选择
目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线,由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。使用预应力钢绞线至少可节省1/3以上的钢材,其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面:钢绞线性能参数,包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准,包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。
2.2预应力锚具的选择
后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类,机械锚固类锚具是在预应力钢材的端部采用机械加工,形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝,个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。其特点是锚具应力损失較小,连接比较方便,在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具,将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用,这类锚具品种较多,应用较广,其特点是锚力变化较多、吨位较大,穿索比较方便;不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。
3预应力在道路桥梁施工中应注意的问题
3.1波纹管堵塞的问题
堵管的主要是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象。波纹管堵塞会使得后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时,钢绞线伸长值与设计值的误差超过施工规范允许范围,这样就会造成不必要的麻烦,既影响了工期又耗费了人力。产生这种现象的原因是在施工过程中施工人员没有严格按照规范安装波纹管,引起波纹管定位不准确导致弯折、套管接头松动,或者是在浇筑过程中,施工人员操作不当,造成波纹管破裂,直接造成了混凝土水泥浆深入到波纹管而堵塞了波纹管。另外,波纹管本身的质量缺陷也会引起水泥浆渗漏造成的堵管。
3.2预应力构件张拉前出现裂缝的问题
预应力构件张拉前出现的裂缝问题通常是由温差和收缩造成的,并且钢筋砼结构在使用荷载作用下出现裂缝是难以避免的,但是在预制场内的构件要尽量避免裂缝。裂缝主要出现在表面处,有时是在箍筋位置,有时从构件顶面一直延伸到构件侧面。
3.3预应力超长时出现的一段张拉工艺问题
目前我国国内浇筑大跨度预应力连续箱梁底板预应力通常采用一端张拉工艺。但是根据国内外有关规范,跨度在30m或30m以上的预应力桥梁,都要采用两端对称张拉工艺,才能保证跨中承载力,否则就会导致因跨中承载力不足而造成的正截面裂缝。根据有关调查资料显示,在我国目前通车的公路桥梁中,存在着大量的因张拉工艺不合理出现的裂缝现象。
3.4后张预应力结构张拉力控制的问题
预应力施工不规范,主要是张拉力控制是否正确对预应力桥梁质量有较大影响。张拉作业一般是同时控制张拉力和预应力筋伸长量,以张拉力为主,用伸长值校核张拉力。通常情况下张拉力的计量是采用1.5级油压,但是这种计量误差较大。因为有的千斤顶没有经计量标定就张拉,而且大部分张拉人员未经专业培训,或者作业时不够专心,就会出现较大误差。特别当多束张拉时,由于每束张拉力都不一样,往往在计算预应力筋的伸长值时不准确,不清楚弹性模量取值,这样就造成实际张拉时难以做到将伸长量控制在规范规定的范围内。
4针对预应力相关技术问题提出的解决措施
当遇到堵管问题时,首先根据预应力筋曲线坐标标出堵管的位置,避开主筋位置用冲击钻进行缓慢开孔,清除波纹管中渗漏的水泥浆,使波纹管中的钢绞线能顺利通过并自由伸缩。为了预防堵管问题的发生,可以在施工下料前仔细检查波纹管质量,在浇筑混凝土之前确认波纹管的安装位置,检查套管接头以及密闭性,在浇筑混凝土过程中注意要保护好波纹管。为预防由于表面温度造成的裂缝,应控制构件内外存在过大的温差。对薄壁构件要适当延长拆模时间,在预制构件和台座之间应涂隔离剂防止粘接,避免热胀冷缩影响构件。另外可以在高温时使用低水化热水泥,在低温时采取保温措施。
5结语
总之,预应力在道路桥梁施工中是一项复杂的工艺,要想控制好道路桥梁预应力工程的施工质量,就要在规范施工的方面狠下功夫,追求专业性、科学性,在预应力施工中要不断采用新技术、新材料以及新工艺,对施工人员进行技能培训,采用专业的张拉人员队伍和设备,严禁施工中不规范、不严谨的行为,严格按照规范办事,保证工程的顺利施工和施工质量。