預(yù)應(yīng)力混凝土梁體施工中的問題及對(duì)策

徐 鵬 曹傳國(guó) 郭永富

（中國(guó)建筑第七工程局有限公司，河南 周口466000）

引言

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長(zhǎng)，交通事業(yè)也迅速發(fā)展，在橋梁工程建設(shè)中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)因其受力狀況較好、跨度大、節(jié)省建材與投資、安全系數(shù)高等諸多優(yōu)點(diǎn)而在各類梁體中廣泛應(yīng)用，但在施工中由于施工隊(duì)伍素質(zhì)參差不齊而往往導(dǎo)致諸多病害的出現(xiàn)，文章結(jié)合實(shí)際工程中出現(xiàn)問題及解決措施論述了加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力梁體施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

1 工程概況及問題提出

大慶路橋處河道寬約235m，設(shè)計(jì)行車速度采用50Km/h。橋梁規(guī)劃紅線寬32.5米，橋梁兩側(cè)接線道路規(guī)劃紅線寬36米,全長(zhǎng)891.774米。其中K0+193.04-K0+490.04段為新建大慶橋范圍，道路工程全長(zhǎng)594.774米。該橋梁梁體施工采用預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)，在施工中發(fā)生如下問題：在精軋螺紋鋼筋的施工中，其錨固過程中的應(yīng)力損失不能有效的控制，導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力不能滿足設(shè)計(jì)要求甚至失效，該情況在精軋螺紋粗鋼筋較短的情況下尤為突出；施工中采用的20mm厚鋼板加工的扳手，雖可減小扭矩?fù)p失，但沒有相應(yīng)扭矩標(biāo)準(zhǔn)來說明所施加的扭矩以滿足要求；施工中因沒有具體扭力值作指導(dǎo)，工人憑感覺將擰到無法再上緊為止，延長(zhǎng)了操作時(shí)間，并且對(duì)復(fù)檢不合格的要進(jìn)行復(fù)拉，延長(zhǎng)了張拉時(shí)間。

2 問題分析及方案制定

施工中為了能實(shí)現(xiàn)有效控制預(yù)應(yīng)力錨固損失值，并確定一個(gè)科學(xué)的具體扭矩值，當(dāng)扭矩值達(dá)到這個(gè)值時(shí)，說明已經(jīng)有效起到了控制預(yù)應(yīng)力錨固損失值同時(shí)可縮短張拉時(shí)間，為后續(xù)工作贏得時(shí)間，降低工程造價(jià)。公司技術(shù)部門提出利用手動(dòng)扭矩扳手?jǐn)Q緊螺帽進(jìn)行錨固；進(jìn)行固區(qū)精軋螺紋鋼錨固應(yīng)力損失控制試驗(yàn)，通過模擬現(xiàn)場(chǎng)施工的方法，測(cè)試預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固過程中的應(yīng)力損失情況，得出錨固扭矩與應(yīng)力損失（相對(duì)于張拉控制應(yīng)力）的關(guān)系以及錨固扭矩與鋼筋應(yīng)力的關(guān)系。

為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)而制定出兩個(gè)方案：根據(jù)螺母直徑，用20mm厚鋼板加工扳手，用于精軋螺紋鋼錨固時(shí)上緊螺母；采用手動(dòng)扭矩扳手，用于精軋螺紋鋼錨固時(shí)上緊螺母。

3 方案選擇

由于采用手動(dòng)扭矩扳手，用于精軋螺紋鋼錨固時(shí)上緊螺母方案操作簡(jiǎn)易，設(shè)定好扭矩值，當(dāng)扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，扭矩扳手會(huì)發(fā)出“卡”的響聲，這表明已錨固完畢，并且預(yù)應(yīng)力損失在3%以內(nèi)，滿足精軋螺紋鋼的設(shè)計(jì)使用要求，避免了多次復(fù)拉，并可節(jié)省施工時(shí)間。

4 方案實(shí)施

4.1 參數(shù)確定

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)確定采用直徑32mm的精軋螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力筋，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為fpk=785，張拉控制應(yīng)力 σscon=705.5Mpa，張拉控制力為Fcon=567.4kN，精軋螺紋鋼筋管道采用Φ50×3圓鋼管。

并通過對(duì)三種錨固長(zhǎng)度不同的試件進(jìn)行比較試驗(yàn)，測(cè)試的螺紋鋼理論錨固長(zhǎng)度分別為2米、3.2米、4.4米。對(duì)錨固長(zhǎng)度為2米的精軋螺紋鋼共試驗(yàn)5根，3.2米和4.4米分別試驗(yàn) 3根，扭矩分別為 300N·m、400N·m、500 N·m、600N·m、700N·m、800N·m。

4.2 試驗(yàn)臺(tái)制作

試驗(yàn)臺(tái)采用塔柱的C50混凝土配合比，按近似塔柱壁厚600mm的寬度尺寸，預(yù)制1.8、3.0、4.2、5.4 米系列長(zhǎng)度的鋼筋混凝土試驗(yàn)節(jié)段，節(jié)段高度1米。

5 試驗(yàn)

5.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

將精軋螺紋鋼筋按現(xiàn)場(chǎng)施工的要求安裝于試驗(yàn)臺(tái)座上，在錨固端和張拉端千斤頂尾部各裝1個(gè)經(jīng)過標(biāo)定的壓力傳感器，用于測(cè)量精軋螺紋鋼筋張拉過程中和錨固前后的預(yù)拉力變化情況。并在精軋螺紋鋼筋中部進(jìn)行必要的表面處理，采用電阻應(yīng)變儀對(duì)高強(qiáng)度鋼筋的張拉和錨固過程中的應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證試驗(yàn)過程中精軋螺紋鋼筋的使用安全。

5.2 試驗(yàn)

按設(shè)計(jì)要求用千斤頂張拉精軋螺紋鋼至控制張拉力Fcon=567.4kN，待穩(wěn)定后讀出兩個(gè)壓力傳感器及應(yīng)變儀的讀數(shù)并做好記錄；運(yùn)用扭矩扳手按設(shè)定值對(duì)套筒內(nèi)螺帽施擰（采用梯度增加的方法，從初值扭矩M=300N·m開始），待穩(wěn)定后讀出兩個(gè)壓力傳感器及應(yīng)變儀的讀數(shù)并做好記錄；通過放張千斤頂，直至壓力傳感器2的讀數(shù)為零，待穩(wěn)定后讀出壓力傳感器1和應(yīng)變儀的讀數(shù)并做好記錄。

6 數(shù)據(jù)處理及分析

6.1 數(shù)據(jù)搜集

表1.2 m精軋螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力損失試驗(yàn)結(jié)果

表2.3.2m精軋螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力損失試驗(yàn)結(jié)果

表3.4.4m精軋螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力損失試驗(yàn)結(jié)果

6.2.數(shù)據(jù)分析

從以上數(shù)據(jù)可知當(dāng)精軋螺紋鋼筋張拉到控制荷載后，采用專用扭矩扳手對(duì)錨固螺母進(jìn)行擰緊，千斤頂放張后，其預(yù)應(yīng)力損失情況有明顯改善，并隨著錨固扭矩值的增大預(yù)應(yīng)力損失逐步減?。粚?duì)于不同長(zhǎng)度的精軋螺紋鋼筋，在相同錨固扭矩的作用下，隨著其長(zhǎng)度的增加，預(yù)應(yīng)力損失值越?。粡腻^固扭矩與螺紋鋼應(yīng)力對(duì)應(yīng)關(guān)系表格中可以看出，當(dāng)錨固扭矩達(dá)到 700N·m 時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失可控制在3%以內(nèi)，但超過700N·m 后，再增加錨固扭矩，對(duì)控制精軋螺紋鋼的預(yù)應(yīng)力損失值不明顯。

7 實(shí)施效果

施工中通過依據(jù)圖紙，選用合理的試驗(yàn)參數(shù)，使得試驗(yàn)更加嚴(yán)密；選用具有針對(duì)性和可操作性的安全方案保證施工期間無任何人身傷亡和設(shè)備事故發(fā)生；通過制定完善的施工工工藝并嚴(yán)格按照其執(zhí)行保證了錨固損失均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)[12]；通過復(fù)查，預(yù)應(yīng)力錨固良好，預(yù)應(yīng)力損失均在設(shè)計(jì)要求內(nèi)，避免了多次復(fù)拉，并為后續(xù)施工贏得了寶貴時(shí)間，為圓滿完成工期，到了不可估量的作用。

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程(上、下)[M].北京：人民交通出版社.1987,6.

[2]謝應(yīng)源，陳小玲，李美良.淺議預(yù)應(yīng)力混凝土粱體施工[J].福建建設(shè)，2011年第4期.