预应力张拉规范预应力张拉规范
公路桥梁预应力混凝土施工中
常见问题及治理策略
现代预应力混凝土是用高强度钢材和较高强度的混凝土经先进的 生产工艺制作的,用现代设计概念和方法设计的高效预应力混凝土。 我国的预应力混凝土结构是在2O世纪5O年代发展起来的,最初试用 于预应力钢筋混凝土轨枕,之后预应力混凝土在全国范围内推广。随 着我国高等级公路建设的不断,预应力混凝土技术在公路桥梁工程中 发展最快。桥梁上得到普遍的应用。但就目前预应力混凝土梁施工 而言,仍存在很多问题,本文就对施工过程中常见的问题进行探讨, 分析原因并提出相应的处理方法及预...
预应力张拉
公路桥梁预应力混凝土施工中
常见问
及治理策略
现代预应力混凝土是用高强度钢材和较高强度的混凝土经先进的 生产工艺制作的,用现代设计概念和方法设计的高效预应力混凝土。 我国的预应力混凝土结构是在2O世纪5O年代发展起来的,最初试用 于预应力钢筋混凝土轨枕,之后预应力混凝土在全国范围内推广。随 着我国高等级公路建设的不断,预应力混凝土技术在公路桥梁工程中 发展最快。桥梁上得到普遍的应用。但就目前预应力混凝土梁施工 而言,仍存在很多问题,本文就对施工过程中常见的问题进行探讨, 分析原因并提出相应的处理方法及预防措施。
一
、预应力混凝土结构的施工特点
预应力混凝土结构的施工,必须同时考虑施工时结构受力情况和 现场施工条件,而采取相应的施工方法。如对于大跨度预应力混凝 土连续梁、T型钢构、斜拉桥,往往采用悬劈挂篮无支架施工方法, 即在桥墩两边平衡悬臂分节段浇筑混凝土,后期节段是靠己浇节段来 支撑,各节段经历浇筑、张拉、不断地加载(移动挂篮)等过程, 逐步完成全桥的施工。自架设体系的悬臂施工法,使这种桥型的结 构性能和施工特点达到高度的协调统一,且每一节段均充分发挥了预 应力的作用,实现了荷载平衡。节段悬臂施工法是预应力混凝土桥 梁施工技术发展的结果,是预应力等效荷载观点的直接体现,它为 大跨度桥梁在世界各地的迅速发展,开辟了新的途径。 二、预应力混凝土结构的优缺点
预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构相比,具有下列主要优点: 1、改善使用阶段的性能。受拉和受弯构件中采用预应力,可延 缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度;采用预应力,也能 降低甚至消除使用荷载下的挠度,因此,可跨越大的空间,建造大跨 结构。
2、提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜 裂缝的形成,提高其受剪承载力。
3、改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去,预 应力就会使裂缝完全闭合,大大改善结构构件的弹性恢复能力。 4、提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度, 而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳(而不是由混凝土的疲 劳)所控制的。
5、能充分利用高强度钢材,减轻结构自重。在普通钢筋混凝 土结构中, 由于裂缝和挠度问题,如使用高强度钢材,不可能充分 发挥其强度。例如,1860Mpa级的高强钢绞线,如用于普通钢筋混 凝土结构中,钢材强度发挥不到20,,其结构性能早己满足不了使用 要求,裂缝宽,挠度大;而采用预应力技术,不仅可控制结构使 用阶段性能,而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样,采用预应
力,可大大节约钢材用量,并减小截面尺寸和混凝土用量,具有显 著的经济效益。
6、可调整结构内力。将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡 全部和部分外荷载的反向荷载,成为调整结构内力和变形的手段。 因此,现代预应力混凝土是解决建造大(大跨度、大空间建筑 一工艺上和使用上要求的)、高(高层建筑、高耸结构)、重(重 荷载、重型结构、转换层结构)、特(特种结构一水池、电视塔、 安全壳)等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构
和 技术。
预应力混凝土结构也存在着一些缺点:
l、工艺较复杂,质量要求高, 因而需要配备一支技术较熟练 的专业队伍。
2、需要有一定的专f 设备,如张拉机具、灌浆设备等。 3、预应力反拱不易控制,它将随混凝土的徐变增加而加大,可 能影响结构使用效果。
4、预应力混凝土结构的开工费用较大,对于跨径小、构件数 量少的工程,成本较高。
三、公路桥梁预应力混凝土结构施工常见问愿及治理篆略 1、波纹管孔道漏浆原因分析及处理
波纹管易于制作,便于施工,对各种形状的预应力筋束张拉时 摩阻力小,故大多数后张法施工的预应力筋的孔道多由它做成。由 于当前波纹管所用的钢带材质较差,厚度不足且厚薄不均,用其制 作的波纹管强度、刚度大多数达不到要求,在安装和浇筑砼时易变 形和破损,使砂浆漏入孔道造成预应力筋穿束困难,并增大预应力 筋张拉时的摩阻力对于浇筑砼前穿入的预应力筋,由于砂浆的流入, 往往造成预应力筋铸固在孔道内无法进行张拉作业。波纹管安装时, 因非预应力筋位置妨碍,又兼波纹管的刚度差,易形成弯折角或管 轴线偏位,在弯折角处咬13容易开裂造成漏浆;轴线偏位易造成转 角增加,使张拉时的摩阻损失增加,波纹管与锚垫板相接处,二者 轴线不一致,易造成弯折处咬151开裂漏浆,两根波纹管相接,接头 管的长度不够或直径太大, 使接121不严也造成漏浆。在砼浇筑中, 振捣棒与波纹管相接触,因振捣时振捣棒高速旋转和振动,易使波 纹管咬口开裂或自身磨损冲击开洞,造成沙浆漏入波纹管内。 遇到堵管问题,首先根据预应力筋曲线坐标,标注漏浆孔道堵 塞的位置,在避开梁的主筋位置,采用冲击钻缓慢进行开孔,清除 波纹管中的水泥浆块, 使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸 缩:然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。 可采取以下预防措施:在施工下料前对波纹管质量仔细检查, 对有缺陷的波纹管及早发现;在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位 置,固定好,检查套管接头连接是否牢固,密闭性是否达到要求; 在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护,避免振捣棒碰坏波纹管。 2、预应力筋在波纹管内的铸固和处理
现浇预应力砼连续箱梁的施工中,每跨中的预廊力筋多是曲线形 的,当一次浇筑砼的连续箱梁跨数多于两跨时,必须先将预应力筋 穿入到波纹管内,待浇筑砼达到没计要求强度后,张拉并用锚具锚 固预应力筋。先穿柬的预臆力筋,往往由于穿筋和砼浇筑工艺处理 不善,在砼浇筑作业中因波纹管漏浆被铸固,在对结构的预应力筋 张拉时,不能自由的拉动,这种现象称为顶应力筋在波纹管内铸固。 顶应力筋的铸同,根据对其张拉时拉动力的大小可分为轻度和重 度两类,在千斤顶拉动预应力筋的拉力为预应力筋的摩阻力1(3倍以 下时,该铸固称为轻度铸固。轻度铸固有的漏浆处较多,但每处漏 浆量均不大,漏浆在波纹管内,但预廊力筋在一定拉力下尚可活 动;有的局部漏浆较多,预应力筋和波纹管固结在一起,但漏浆 体积相对整个孔道仍很小,通过较大的拉力拉开后。预应力筋仍可 在孔道内来回活动。这种铸固,预应力筋张拉作业时。其摩阻力增 加较多。严重的铸固则是在较大的拉力作用下,甚至在全部预应力 筋总张拉力的作用下。仍不会将铸同的预应力筋拉开。 预应力张拉作业中,若出现波纹管和预应力筋的轻度铸固,常 常在预廊力筋实施张拉作业前,不安装工作锚夹片,用张拉千斤顶 由两端分别交替张拉项应力筋,使其铸固的项应力筋在波纹管内松动 后。并可在外力作用下自由移动。
对于严重铸同的孔道,必须找到铸同的部位,将箱粱结构砼凿 开清理干净波纹管内的灰浆,然后再经修复后,进行预应力筋的张 拉作业。
3、钢绞线滑丝、断丝
通过预应力束张拉后检查,来判断张拉后是否有滑丝、断丝现 象 遇到这种情况,应根据滑丝、断丝情况,采取相应的施工手 段 如果受损根数少, 根据比例,适当地超张拉: 如果数量多, 超张拉无法解决问题,应更换钢绞线, 重新张拉。
分析滑丝原因可能有以下几种:预应力钢绞线生锈太厉害或
面有水泥、油污、杂物等;工作夹片中的丝出现生锈、油污、杂 物或夹片里的丝被损伤;工作夹片的尺寸不合格(尺寸大);千斤顶 被其他工具所抵触而受力不均。常见的处理方法:用千斤项拉出滑 丝的钢绞线,取出旧夹片,换上新夹片,再用千斤顶张拉到设计要 求。
分析断丝原因可能有以下几种:出现钢绞线相绞缠而发生受力 不均,导致个别钢绞线张拉力太大,而出现拉断丝现象;钢绞线在 运输中受到机械损伤。如果断丝根数超过设计范围,应作处理,具 体处理方法:一般用千斤顶将钢绞线全部卸载后,换上新钢绞线后, 重新穿束张拉。张拉完成后,为防止预应力损失,在48h内必须完 成压浆工作。
4、过长的扁波纹管孔道在施工中的问题及改进
扁波纹管由圆波纹管通过压扁制成,在压制过程中,其各个转 角和长轴中心附近的接缝咬口都会有不同程度的翘起,形成使灰浆进
入波纹管内的通道,在箱梁砼浇筑中就可能有灰浆进入。现浇箱梁 一联长度较大,波纹管的短轴只有1 9mm,当其在钢筋骨架中安装 时, 由于其平顺性差、预应力孔道较长且有不少接头,难免发生一 些咬口处开裂加大。当Oj15(2O的钢绞线穿入有咬口翘起的波纹管内 时,难免会有碰撞,这就加大了咬口的缝隙。同时, 由于穿钢绞 线时摩擦力会使波纹管薄弱处出现孔洞,这就更加大了砼浇筑时灰浆 进入的机会。因灰浆进入形成许多局部对预应力筋的铸固,在张拉 作业中,预应力筋因在孔道内铸固,形成一些段的预应力筋不能被 张拉,出现了预应力筋张拉时的实测伸长值远低于理论计算伸长值的 结果,使预应力筋起不到对梁体结构防裂的效果。另外,因扁波纹 管的面积和预应力筋的面积比较小,又加孔道内出现了局部铸固,孔 道灌浆不能完全充满孔道,这样一旦锚具锚固失灵,预应力筋难以 靠孔道灰浆将其锚固,防止箱梁结构产生裂缝的预应力既完全消失。 对以上问题,现浇箱梁为防止结构裂缝,建议在砼
上 改为每2,3跨浇筑一次砼,张拉预应力筋。若将几跨连接成一联, 预应力筋的连接应采用连接器来完成。预应力孔道用的波纹管,当 其长度超过25m时,建议改为圆形波纹管,预应力锚具相应的作一 些改变。若仍拟整联箱梁一次浇筑砼,预应力筋用通长束,建议预 应力筋孔道用圆形波纹管,预应力锚具相应的变更,这样从防止漏 浆和预应力筋张拉锚固效果上,均会比扁波纹管好得多。另外,圆 形孔道的灌浆比扁孑L道易饱满,且灰浆面积和预应力筋面积的比值也 大,灌筑效果比扁形波纹管好,一旦锚固失灵,其锚固效果比扁波 纹管要好些。
总而言之,预应力混凝土技术在公路桥梁工程中的具有很大的优 势,应用普遍。只有做好各种预案措施,才能保障工程顺利施工。 从而提高了施工效率,缩短施工周期。
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