淺議公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土施工中常見(jiàn)的問(wèn)題及治理對(duì)策
2018-02-07
現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土是用高強(qiáng)度鋼材和較高強(qiáng)度的混凝土經(jīng)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝制作而成的。隨著我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)的不斷發(fā)展和“走出去”步伐的不斷加快，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在國(guó)內(nèi)外公路橋梁工程中被廣泛運(yùn)用。但就目前預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工而言，仍存在很多問(wèn)題。本文就預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討，分析原因并提出相應(yīng)的處理方法及預(yù)防措施。一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工，必須同時(shí)考慮施工時(shí)結(jié)構(gòu)受力情況和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，而采取相應(yīng)的施工方法。如對(duì)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、T型鋼構(gòu)、斜拉橋，往往采用懸劈掛籃無(wú)支架施工方法，即在橋墩兩邊平衡懸臂分節(jié)段澆筑混凝土，后期節(jié)段是靠己澆節(jié)段來(lái)支撐，各節(jié)段經(jīng)歷澆筑、張拉、不斷地加載(移動(dòng)掛籃)等過(guò)程，逐步完成全橋的施工。自架體系的懸臂施工法，使這種橋型的結(jié)構(gòu)性能和施工特點(diǎn)達(dá)到高度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，且每一節(jié)段均充分發(fā)揮了預(yù)應(yīng)力的作用，實(shí)現(xiàn)了荷載平衡。節(jié)段懸臂施工法是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，是預(yù)應(yīng)力等效荷載觀點(diǎn)的直接體現(xiàn)，它為大跨度橋梁在世界各地的迅速發(fā)展，開(kāi)辟了新的途徑。二、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有下列主要優(yōu)點(diǎn)：1、改善使用階段的性能。受拉和受彎構(gòu)件中采用預(yù)應(yīng)力，可延緩裂縫出現(xiàn)并降低較高荷載水平時(shí)的裂縫開(kāi)展寬度；采用預(yù)應(yīng)力，也能降低甚至消除使用荷載下的撓度，因此，可跨越大的空間，建造大跨結(jié)構(gòu)。2、提高受剪承載力。縱向預(yù)應(yīng)力的施加可延緩混凝土構(gòu)件中斜裂縫的形成，提高其受剪承載力。3、改善卸載后的恢復(fù)能力?；炷翗?gòu)件上的荷載一旦卸去，預(yù)應(yīng)力就會(huì)使裂縫完全閉合，大大改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈性恢復(fù)能力。4、提高耐疲勞強(qiáng)度。預(yù)應(yīng)力作用可降低鋼筋中應(yīng)力循環(huán)幅度，而混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞破壞一般是由鋼筋的疲勞(而不是由混凝土的疲勞)所控制的。5、能充分利用高強(qiáng)度鋼材，減輕結(jié)構(gòu)自重。在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于裂縫和撓度問(wèn)題，如使用高強(qiáng)度鋼材，不可能充分發(fā)揮其強(qiáng)度。例如，1860Mpa級(jí)的高強(qiáng)鋼絞線，如用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼材強(qiáng)度發(fā)揮不到20％，其結(jié)構(gòu)性能早己滿足不了使用要求，裂縫寬，撓度大；而采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅可控制結(jié)構(gòu)使用階段性能，而且能充分利用高強(qiáng)度鋼材的潛能。這樣，采用預(yù)應(yīng)力，可大大節(jié)約鋼材用量，并減小截面尺寸和混凝土用量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。6、可調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力。將預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的作用作為平衡全部和部分外荷載的反向荷載，成為調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的手段。因此，現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土是解決建造大(大跨度、大空間建筑一工藝上和使用上要求的)、高(高層建筑、高聳結(jié)構(gòu))、重(重荷載、重型結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu))、特(特種結(jié)構(gòu)一水池、電視塔、安全殼)等類建筑結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)物的不可缺少的、重要的結(jié)構(gòu)材料和技術(shù)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)也存在著一些缺點(diǎn)：l、工藝較復(fù)雜，質(zhì)量要求高，因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊(duì)伍。2、需要有一定的專業(yè)設(shè)備，如張拉機(jī)具、灌漿設(shè)備等。3、預(yù)應(yīng)力反拱不易控制，它將隨混凝土的徐變?cè)黾佣哟螅赡苡绊懡Y(jié)構(gòu)使用效果。4、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)工費(fèi)用較大，對(duì)于跨徑孝構(gòu)件數(shù)量少的工程，成本較高。三、公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工常見(jiàn)問(wèn)愿及治理對(duì)策1、波紋管孔道漏漿原因分析及處理波紋管易于制作，便于施工，對(duì)各種形狀的預(yù)應(yīng)力筋束張拉時(shí)摩阻力小，故大多數(shù)后張法施工的預(yù)應(yīng)力筋的孔道多由它做成。由于當(dāng)前波紋管所用的鋼帶材質(zhì)較差，厚度不足且厚薄不均，用其制作的波紋管強(qiáng)度、剛度大多數(shù)達(dá)不到要求，在安裝和澆筑混凝土?xí)r易變形和破損，使砂漿漏入孔道造成預(yù)應(yīng)力筋穿束困難，并增大預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)的摩阻力，對(duì)于澆筑混凝土前穿入的預(yù)應(yīng)力筋，由于砂漿的流入，往往造成預(yù)應(yīng)力筋鑄固在孔道內(nèi)無(wú)法進(jìn)行張拉作業(yè)。波紋管安裝時(shí)，因非預(yù)應(yīng)力筋位置妨礙，又兼波紋管的剛度差，易形成彎折角或管軸線偏位，在彎折角處咬13容易開(kāi)裂造成漏漿；軸線偏位易造成轉(zhuǎn)角增加，使張拉時(shí)的摩阻損失增加，波紋管與錨墊板相接處，二者軸線不一致，易造成彎折處咬151開(kāi)裂漏漿，兩根波紋管相接，接頭管的長(zhǎng)度不夠或直徑太大，使接121不嚴(yán)也造成漏漿。在混凝土澆筑中，振搗棒與波紋管相接觸，因振搗時(shí)振搗棒高速旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)，易使波紋管咬口開(kāi)裂或自身磨損沖擊開(kāi)洞，造成沙漿漏入波紋管內(nèi)。遇到堵管問(wèn)題，首先根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋曲線坐標(biāo)，標(biāo)注漏漿孔道堵塞的位置，在避開(kāi)梁的主筋位置，采用沖擊鉆緩慢進(jìn)行開(kāi)孔，清除波紋管中的水泥漿塊，使鋼絞線能順利穿過(guò)波紋管并能夠自由伸縮，然后待張拉完畢后用高一等級(jí)微膨脹混凝土封堵孔洞?？刹扇∫韵骂A(yù)防措施：在施工下料前對(duì)波紋管質(zhì)量仔細(xì)檢查，對(duì)有缺陷的波紋管及早發(fā)現(xiàn)；在澆筑混凝土前檢查波紋管的安裝位置，固定好，檢查套管接頭連接是否牢固，密閉性是否達(dá)到要求；在澆筑混凝土過(guò)程中注意波紋管的保護(hù)，避免振搗棒碰壞波紋管。2、預(yù)應(yīng)力筋在波紋管內(nèi)的鑄固和處理現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的施工中，每跨中的預(yù)應(yīng)力筋多是曲線形的，當(dāng)一次澆筑混凝土的連續(xù)箱梁跨數(shù)多于兩跨時(shí)，必須先將預(yù)應(yīng)力筋穿入到波紋管內(nèi)，待澆筑混凝土達(dá)到?jīng)]計(jì)要求強(qiáng)度后，張拉并用錨具錨固預(yù)應(yīng)力筋。先穿柬的預(yù)應(yīng)力筋，往往由于穿筋和混凝土澆筑工藝處理不善，在混凝土澆筑作業(yè)中因波紋管漏漿被鑄固，在對(duì)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，不能自由的拉動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力筋在波紋管內(nèi)鑄固。預(yù)應(yīng)力筋的鑄同，根據(jù)對(duì)其張拉時(shí)拉動(dòng)力的大小可分為輕度和重度兩類，在千斤頂拉動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋的拉力為預(yù)應(yīng)力筋的摩阻力1．3倍以下時(shí)，該鑄固稱為輕度鑄固。輕度鑄固有的漏漿處較多，但每處漏漿量均不大，漏漿在波紋管內(nèi)，但預(yù)應(yīng)力筋在一定拉力下尚可活動(dòng)；有的局部漏漿較多，預(yù)應(yīng)力筋和波紋管固結(jié)在一起，但漏漿體積相對(duì)整個(gè)孔道仍很小，通過(guò)較大的拉力拉開(kāi)后。預(yù)應(yīng)力筋仍可在孔道內(nèi)來(lái)回活動(dòng)。這種鑄固，預(yù)應(yīng)力筋張拉作業(yè)時(shí)，其摩阻力增加較多。嚴(yán)重的鑄固則是在較大的拉力作用下，甚至在全部預(yù)應(yīng)力筋總張拉力的作用下，仍不會(huì)將鑄固的預(yù)應(yīng)力筋拉開(kāi)。預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)中，若出現(xiàn)波紋管和預(yù)應(yīng)力筋的輕度鑄固，常常在預(yù)應(yīng)力筋實(shí)施張拉作業(yè)前，不安裝工作錨夾片，用張拉千斤頂由兩端分別交替張拉預(yù)應(yīng)力筋，使其鑄固的預(yù)應(yīng)力筋在波紋管內(nèi)松動(dòng)后，并可在外力作用下自由移動(dòng)。對(duì)于嚴(yán)重鑄固的孔道，必須找到鑄固的部位，用沖擊鉆小心鉆孔打開(kāi)并清理干凈波紋管內(nèi)的灰漿，然后再經(jīng)修復(fù)后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉作業(yè)。3、鋼絞線滑絲、斷絲通過(guò)預(yù)應(yīng)力束張拉后的檢查，來(lái)判斷是否有滑絲、斷絲現(xiàn)象。遇到有滑絲、斷絲的情況，應(yīng)采取相應(yīng)的施工手段進(jìn)行處理。如果受損的鋼絞線根數(shù)少，可根據(jù)比例適當(dāng)?shù)爻瑥埨?；如果?shù)量多，超張拉無(wú)法解決問(wèn)題，應(yīng)更換鋼絞線，重新張拉。分析滑絲原因可能有以下幾種：預(yù)應(yīng)力鋼絞線生銹太厲害或表面有水泥、油污、雜物等；工作夾片中的絲出現(xiàn)生銹、油污、雜物或夾片里的絲被損傷；工作夾片的尺寸不合格(尺寸大)；千斤頂被其他工具所抵觸而受力不均。常見(jiàn)的處理方法：用千斤項(xiàng)拉出滑絲的鋼絞線，取出舊夾片，換上新夾片，再用千斤頂張拉到設(shè)計(jì)要求。分析斷絲原因可能有以下幾種：出現(xiàn)鋼絞線相絞纏而發(fā)生受力不均，導(dǎo)致個(gè)別鋼絞線張拉力太大，而出現(xiàn)拉斷絲現(xiàn)象；鋼絞線在運(yùn)輸中受到機(jī)械損傷。如果斷絲根數(shù)超過(guò)設(shè)計(jì)范圍，應(yīng)作處理，具體處理方法：一般用千斤頂將鋼絞線全部卸載后，換上新鋼絞線后，重新穿束張拉。張拉完成后，為防止預(yù)應(yīng)力損失，在48h內(nèi)必須完成壓漿工作。4、扁波紋管孔道在施工中的問(wèn)題及改進(jìn)扁波紋管由圓波紋管通過(guò)壓扁制成，在壓制過(guò)程中，其各個(gè)轉(zhuǎn)角和長(zhǎng)軸中心附近的接縫咬口都會(huì)有不同程度的翹起，形成使灰漿進(jìn)入波紋管內(nèi)的通道，在箱梁混凝土澆筑中就可能有灰漿進(jìn)入?，F(xiàn)澆箱一聯(lián)長(zhǎng)度較大，波紋管的短軸只有19mm，當(dāng)其在鋼筋骨架中安裝時(shí)，由于其平順性差、預(yù)應(yīng)力孔道較長(zhǎng)且有不少接頭，難免發(fā)生一些咬口處開(kāi)裂加大。當(dāng)Oj15．2O的鋼絞線穿入有咬口翹起的波紋管內(nèi)時(shí)，難免會(huì)有碰撞，這就加大了咬口的縫隙。同時(shí)，由于穿鋼絞線時(shí)摩擦力會(huì)使波紋管薄弱處出現(xiàn)孔洞，這就更加大了混凝土澆筑時(shí)灰漿進(jìn)入的機(jī)會(huì)。因灰漿進(jìn)入形成許多局部對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的鑄固，在張拉作業(yè)中，預(yù)應(yīng)力筋因在孔道內(nèi)鑄固，形成一些段的預(yù)應(yīng)力筋不能被張拉，出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值遠(yuǎn)低于理論計(jì)算伸長(zhǎng)值的結(jié)果，使預(yù)應(yīng)力筋起不到對(duì)梁體結(jié)構(gòu)防裂的效果。另外，因扁波紋管的面積和預(yù)應(yīng)力筋的面積比較小，又加孔道內(nèi)出現(xiàn)了局部鑄固，孔道灌漿不能完全充滿孔道，這樣一旦錨具錨固失靈，預(yù)應(yīng)力筋難以靠孔道灰漿將其錨固，防止箱梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的預(yù)應(yīng)力既完全消失。對(duì)以上問(wèn)題，現(xiàn)澆箱梁為防止結(jié)構(gòu)裂縫，建議在混凝土施工工藝上改為每2～3跨澆筑一次混凝土，張拉預(yù)應(yīng)力筋。若將幾跨連接成一聯(lián)，預(yù)應(yīng)力筋的連接應(yīng)采用連接器來(lái)完成。預(yù)應(yīng)力孔道用的波紋管，當(dāng)其長(zhǎng)度超過(guò)25m時(shí)，建議改為圓形波紋管，預(yù)應(yīng)力錨具相應(yīng)的作些改變。若仍擬整聯(lián)箱梁一次澆筑混凝土，預(yù)應(yīng)力筋用通長(zhǎng)束，建議預(yù)應(yīng)力筋孔道用圓形波紋管，預(yù)應(yīng)力錨具相應(yīng)的變更，這樣從防止漏漿和預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固效果上，均會(huì)比扁波紋管好得多。另外，圓形孔道的灌漿比扁形孔道易飽滿，且灰漿面積和預(yù)應(yīng)力筋面積的比值也大，灌筑效果比扁形波紋管好，一旦錨固失靈，其錨固效果比扁波紋管要好些?？偠灾A(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在公路橋梁工程中具有很大的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用普遍。只有做好各種預(yù)案措施，并嚴(yán)格把好各道關(guān)口，才能保障工程順利施工，達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。從而提高施工效率，縮短施工周期。
