預應力砼連續梁質(zhì)量控制的幾個(gè)關(guān)鍵因素論文
摘要：預應力砼連續梁以其結構整體性好、大跨度，減少橋面伸縮縫個(gè)數使行車(chē)變得舒適，而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應用。預應力砼連續梁的施工方法多種多樣，一般有滿(mǎn)布支架現澆施工、懸臂澆注、懸臂拼裝等施工方法。但就目前來(lái)看，除跨越大江大河、深谷等橋梁外，支架法現澆施工還是比較常見(jiàn)的。筆者就近幾年施工的幾座預應力砼連續梁橋談一下長(cháng)束預應力質(zhì)量控制的幾個(gè)關(guān)鍵因素。
關(guān)鍵詞：預應力 連續箱梁 質(zhì)量控制
一、 預應力鋼絞線(xiàn)安裝
預應力鋼束的孔道位置、鋼絞線(xiàn)是否發(fā)生纏絞現象是質(zhì)量控制的關(guān)鍵�？椎牢恢貌粶蚀_，改變了結構受力狀態(tài)，如果曲線(xiàn)孔道標高變化段不圓順還會(huì )增大預應力孔道摩阻損失，因此孔道位置準確與否直接關(guān)系到施工的預應力度能否與設計的預應力度相吻合，對結構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(xiàn)如果纏絞在一起，張拉時(shí)各根鋼絞線(xiàn)受力不均勻，增大了鋼絞線(xiàn)之間的摩阻，造成預應力損失加大。
實(shí)際施工中很多施工單位并不重視這些細部工作，固定鋼束的井字架位置不準確或不按照規范和設計規定的間距布設，必然造成鋼束位置與設計不符、有的還會(huì )在曲線(xiàn)變化段產(chǎn)生急彎（半徑太�。┗蚩椎谰植科钸^(guò)大。目前仍有小部分隊伍使用人工進(jìn)行穿束，尤其對多根鋼絞線(xiàn)的長(cháng)束重量很大，人工穿束費時(shí)費力，容易造成工人轉動(dòng)鋼束穿進(jìn)，使鋼絞線(xiàn)互相纏絞在一起。沈陽(yáng)市某快速干道（高架橋）工程四標段共有九聯(lián)連續梁，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(mǎn)足要求，但是施工時(shí)由于工人工作不認真使井子架坐標不準確，并且采用人工穿束，束長(cháng)在100米到120米不等。張拉時(shí)發(fā)現大部分鋼束的伸長(cháng)值與理論伸長(cháng)值不符（有的比理論值少11%），張拉過(guò)程中經(jīng)常聽(tīng)到內部鋼束纏絞在一起后被拉開(kāi)的聲音，當時(shí)立即對設備進(jìn)行檢定，在設備沒(méi)有問(wèn)題的情況下設計單位、監理單位和施工單位開(kāi)始對問(wèn)題進(jìn)行分析，其中鋼絞線(xiàn)計算伸長(cháng)值時(shí)采用實(shí)測彈性模量，μ、κ取值按規范推薦值。 設計單位對結構進(jìn)行重新驗算，最后確定在保證張拉力的情況下，伸長(cháng)值誤差保證在12%以?xún)�，無(wú)疑降低了結構安全系數。
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(xiàn)連續梁，梁長(cháng)220米，曲線(xiàn)半徑55米，因此鋼束既有平彎又有豎彎，井字架按照50cm間距布設而且坐標準確，采用人工配合機械穿束（將鋼絞線(xiàn)束固定在一個(gè)錐形的牽引裝置上，用卷?yè)P機牽引錐形牽引裝置），在廣州南部快速路工程14標馬克特大橋2聯(lián)100米連續梁施工中，同樣使用以上方法，由于特別注意控制孔道坐標和孔道線(xiàn)形圓順，并且很好的避免了鋼絞線(xiàn)間的互相纏絞，張拉過(guò)程中以上兩項工程鋼束伸長(cháng)值均滿(mǎn)足要求。
二、 預應力鋼絞線(xiàn)張拉
1、張拉控制應力與伸長(cháng)值
張拉控制應力能否達到設計規定值直接影響預應力效果，因此張拉控制應力是張拉中質(zhì)量控制的重點(diǎn)，張拉控制應力必須達到設計規定值，但是不能超過(guò)設計規定的最大張拉控制應力。預應力值過(guò)大，超過(guò)設計值過(guò)多，雖然結構抗裂性較好，但因抗裂度過(guò)高，預應力筋在承受使用荷載時(shí)經(jīng)常處于過(guò)高的應力狀態(tài)，與結構出現裂縫時(shí)的荷載接近，往往在破壞前沒(méi)有明顯的預兆，將嚴重危害結構的使用安全。因此為了準確把握預應力的施加情況，以應力控制方法張拉時(shí)必須以伸長(cháng)值進(jìn)行校核。因此能夠提供準確的理論伸長(cháng)值顯得尤為重要，必須對《公路橋涵施工技術(shù)規范》（JTJ041-2000）中理論伸長(cháng)值的計算有個(gè)正確理解：①預應力孔道坐標符合設計要求、曲線(xiàn)孔道圓順的情況下，孔道局部偏差和預應力筋與孔道壁間的摩擦系數對理論伸長(cháng)值大小的影響不大，均可按照規范取中值。②鋼絞線(xiàn)的'彈性模量Ep取值對理論伸長(cháng)值大小的影響較大，應根據實(shí)測值進(jìn)行計算。③L的取值：計算平均張拉力時(shí)應按照孔道長(cháng)度計算，計算伸長(cháng)值時(shí)L的取值應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(cháng)值與實(shí)際伸長(cháng)值時(shí)應以初應力到控制應力部分的值為準進(jìn)行比較，因為從零到初應力的伸長(cháng)值是推算的，并且測量次數多，產(chǎn)生累積誤差較大。
2、模板支架的影響
由于施加預應力，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)生預想不到的裂縫，重則出現質(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模板，拆除支座周?chē)鷮顒?dòng)支座在順橋方向的移動(dòng)和旋轉、以及對固定支座的旋轉有約束作用的模板和支架。我們對廣州南部快速路工程14標馬克特大橋2聯(lián)100米連續梁張拉前后梁長(cháng)進(jìn)行觀(guān)測，結果表明每米梁長(cháng)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連續梁施工中，由于張拉預應力前支座周?chē)摰啄Ｎ床鸪�，張拉后發(fā)現底模板大部分變形，固定盆式支座發(fā)生側翻。
3、張拉要點(diǎn)
�、� 張拉順序：張拉順序應按照設計規定進(jìn)行，若設計沒(méi)有規定應避免使構件截面呈過(guò)大的偏心受力狀態(tài)，不使構件邊緣產(chǎn)生過(guò)大的拉應力。尤其對曲線(xiàn)橋梁更應注意，張拉時(shí)不能使曲線(xiàn)梁內、外邊緣產(chǎn)生過(guò)大的拉應力，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(chēng)進(jìn)行。
�、趶埨L(cháng)度：連續梁鋼束長(cháng)度較大，提倡兩端同時(shí)張拉。如果設備不足，可先固定一端、張拉另一端，然后再張拉固定端補足應力。尤其對曲線(xiàn)預應力筋更應如此。一端張拉時(shí)，雖然張拉端達到了控制應力，但由于孔道長(cháng)度大，導致鋼束轉角θ增大，摩擦力增大，使得預應力由張拉端向固定端逐漸減小，固定端附近預應力明顯不足。沈陽(yáng)市某快速干道（高架橋）工程120米預應力連續梁采用一端張拉，另一端扎花錨固于梁體內，張拉時(shí)伸長(cháng)值不能滿(mǎn)足要求，主要原因在于孔道摩阻損失太大（受孔道轉角θ值太大和孔道長(cháng)度的影響）。一端張拉長(cháng)束鋼絞線(xiàn)的做法是失敗的，一方面，一旦出現事故（如斷絲等）將很難處理；另一方面，由于鋼束給結構施加的預應力不足，危害結構使用安全。
4、斷絲、滑絲的處理：
施工過(guò)程中，由于操作失誤或千斤頂壓力不準確或錨具安裝誤差、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，當斷絲或滑絲數不超過(guò)規范值時(shí)，可采用超張拉方式補足應力，若超過(guò)規范值必須卸錨，更換鋼束。對此處理時(shí)必須慎重，必須質(zhì)量和安全。
�。�1）、補足應力處理：
根據斷絲數確定應力損失值，通過(guò)提高其它鋼絲應力補足斷絲造成的應力損失，但在任何情況下都不得使鋼絞線(xiàn)應力達到0.8Rb，否則必須更換鋼束。
�。�2）、更換鋼束的處理方法：
�、�、絲束放松。將千斤頂按張拉狀態(tài)裝好，并將鋼絲在夾盤(pán)內楔緊。一端張拉，當鋼絲受力伸長(cháng)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(cháng)20~30cm）。然后主缸緩慢回油，鋼絲內縮，錨塞因被卡住而不能與鋼絲同時(shí)內縮。如千斤頂行程不夠可如此反復進(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。
�、�、單根滑絲單根補拉。將滑進(jìn)的鋼絲楔緊在卡盤(pán)上，張拉達到應力后頂壓楔緊。
�、�、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力仍拉不出錨塞時(shí)，打掉一個(gè)千斤頂卡盤(pán)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
預應力管道壓漿工作在后張預應力構件中起著(zhù)舉足輕重的作用：防止預應力鋼材銹蝕；使預應力鋼材與混凝土有效粘結，實(shí)現整體應力效果，增強梁體的承載能力；減輕錨固體系的負荷。因此必須高度重視壓漿質(zhì)量。因此要求壓入孔道內的水泥漿在結硬后應有可靠的密實(shí)性，能起到預應力筋的防護作用，同時(shí)也要具備一定的粘結強度和剪切強度，以便將預應力有效的傳遞給周?chē)捻�。在以往的工程�?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，導致預應力筋過(guò)早生銹，降低結構耐久性。要想使壓漿工作成功，必須做到以下幾點(diǎn)：
�、�、水泥、水、外加劑和壓漿設備符合規范要求。
�、�、水泥漿的水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標符合規范要求。
�、�、壓漿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。
�、�、嚴格控制壓漿壓力和速度。
�、薏捎谜婵諌簼{技術(shù)。
預應力砼連續梁一般都是作為全預應力結構進(jìn)行設計，準確的建立預應力度極為重要。但是實(shí)際施工中常有由于以上原因造成預應力不足、梁體產(chǎn)生裂縫、支座破壞等問(wèn)題，因此施工過(guò)程中必須嚴格控制影響預應力施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。