橋梁施工中預應力的應用及存在的問題探析

張英民

(中國中鐵九局集團有限公司 130000)

橋梁施工中預應力的應用及存在的問題探析

張英民

(中國中鐵九局集團有限公司 130000)

隨著橋梁設(shè)計及施工技術(shù)水平的提高，預應力技術(shù)在橋梁施工中被廣泛采用。近些年國內(nèi)橋梁的修建，大多采用后張預應力技術(shù)修建梁部。這種技術(shù)可以使橋梁構(gòu)筑物具有經(jīng)濟上合理，橋下通過能力提高的綜合效益。本文對預應力技術(shù)在梁施工中的施工過程及要點進行了闡述，為梁橋預應力技術(shù)施工提供參考。

預應力；混凝土；梁橋

鐵路從97年開始，進行了6次大的提速，旅客列車的平均速度從40 km/h提高到現(xiàn)在最高時速350km/h，為旅客的出行帶來了極大方便。列車的高速運行不僅要求車體本身能達到設(shè)計要求，對列車下部的鐵路構(gòu)筑物也提出了更高的要求。目前我國鐵路上近8000km的高速鐵路，從經(jīng)濟上和地基沉降的因素考慮，在設(shè)計上多以橋代路。例如津京城際和哈大高鐵，80%以上的基礎(chǔ)構(gòu)筑物部分采用橋代替路基的形式。提速之前，由于技術(shù)上的原因，我國鐵路大多采用普通鋼筋混凝土梁橋，其中梁定型圖中最大跨度是 24m，這種跨度修建的橋梁，其經(jīng)濟上和橋下通行能力上一直存在或多或少的問題。隨著高速鐵路在我國跨越式發(fā)展，橋梁施工技術(shù)水平的提高，大跨度的預應力混凝土梁橋，在新建鐵路橋梁施工中變得越來越普遍。

1 預應力混凝土結(jié)構(gòu)

對混凝土或鋼筋混凝土的受拉區(qū)預先施加壓應力，是一種人為建立的應力狀態(tài)，這種應力的大小和分布規(guī)律，能有利抵消由于荷載作用產(chǎn)生的應力，因而使混凝土構(gòu)件在使用荷載下允許出現(xiàn)拉應力而不致開裂，或推遲開裂，或者限制裂縫寬度大小。

根據(jù)國內(nèi)工程界的習慣，將采用加筋的混凝土結(jié)構(gòu)按其預應力度分成全預應力混凝土和部分預應力混凝土。全預應力混凝土結(jié)構(gòu)具有剛度大、抗疲勞、防滲漏等特點，例如：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反拱過大，在恒載小、活載大、預加力大且在長期承受持續(xù)作用時，梁的反拱會不斷增大，影響行車順暢；當預加力過大時，錨下混凝土橫向拉應變超出極限拉應變，易出現(xiàn)沿預應力鋼筋縱向不能恢復的水平裂紋。

部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)是針對全預應力混凝土在理論和實踐中存在的這些問題，在最近十幾年發(fā)展起來的一種新的預應力混凝土。它是介于全預應力混凝土結(jié)構(gòu)和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之間的預應力混凝土結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)時，對作用荷載短期的效應組合，容許其截面受拉邊緣出現(xiàn)拉應力或出現(xiàn)裂縫。部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)，一般采用預應力鋼筋和非預應力鋼筋混合鋼筋，不僅能充分發(fā)揮預應力鋼筋的作用，同時也充分發(fā)揮非預應力鋼筋的作用，從而節(jié)約了預應力鋼筋，進一步改善了預應力混凝土的使用性能。近些年來我國修建的大跨度預應力混凝土梁橋，多采用部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)型式。

2 混凝土梁橋預加應力

預應力鋼筋混凝土梁橋的預加應力施工，是近些年來大跨度預應力混凝土梁施工中的重點，控制好施工過程，才能滿足實際的荷載需要。

2.1 鋼絞線束制作及穿放

鋼絞線制作首先領(lǐng)取鋼絞線應按試驗報告單逐盤檢查領(lǐng)料。鋼絞線下料應在特制的放盤筐中進行，防止鋼絞線彈出傷人和扭絞。散盤后的鋼絞線應細致檢查外觀，發(fā)現(xiàn)劈裂、重皮、小刺、折彎、油污等需進行處理。

鋼絞線按實際計算的長度加100毫米余量作為下料依據(jù)。下料應在平整的水泥地面上進行。鋼絞線下料長度誤差不得超過30mm。鋼絞線下料時切割口兩側(cè)各30mm處用鐵絲綁扎，下料應采用砂輪鋸切割。

編束后的鋼絞線按編號分類存放，搬運時支點距離不得大于3米，端部懸出長度不得大于1.5米。

鋼絞線穿放前應清除孔道內(nèi)雜物。鋼絞線穿入梁體后應盡快張拉，停放時間不宜過長，否則應采取防銹措施。

2.2 千斤頂與油表校正

張拉千斤頂在預施應力前必須經(jīng)過校正，確定其校正系數(shù)，校正工作按以下方法進行。

傳感器校正方法：將千斤頂及傳感器安裝在固定的框架中，用已校正過的壓力表與千斤頂配套校驗。油表每5MPa一級，讀出相應的傳感器讀數(shù)，每個千斤頂校驗兩次，根據(jù)兩次油表讀數(shù)的平均值及傳感器讀數(shù)進行回歸，得出回歸方程。校正千斤頂用的傳感器必須在有效期內(nèi)，傳感器的校驗有效期為一年。

2.3 預應力張拉

為防止梁早期裂紋應對梁進行三次張拉，即預張拉、初張拉和終張拉。早期張拉時混凝土強度應不小于設(shè)計強度的 60%（30MPa）。預張拉后，應在制梁臺位上繼續(xù)養(yǎng)護至混凝土達到設(shè)計終張要求時方可進行初張拉。

初張拉時混凝土強度不小于40 MPa。脫模時梁體強度達到設(shè)計強度的80%條件下，也可將預張拉和初張拉合并進行。且梁體張拉前試驗室應提供強度試驗報告。張拉值班技術(shù)人員依據(jù)試驗報告決定是否張拉，并通知監(jiān)理工程師旁站。梁體初張拉后才允許移梁。終張拉應在梁體混凝土強度及彈性模量達到設(shè)計值后，且齡期不少于10天時進行，可在制梁臺座或存梁臺座上完成。

預施應力前應作好如下準備工作：

1）試驗室檢查梁體混凝土是否已達到設(shè)計強度和彈性模量要求、混凝土齡期是否達到設(shè)計要求，否則不允許預加應力。

2）技術(shù)員監(jiān)督檢查張拉千斤頂和油壓表均在校驗有效期內(nèi)。

3）第一片梁張拉前應測定下列數(shù)據(jù)：錨具的錨口摩阻、管道摩阻、錨具錨固后的鋼絞線回縮量。

預應力張拉應采用雙控制，即以張拉控制應力為主，并以鋼絞線伸長量校核，實際伸長量應不超過理論伸長量的±6%，當伸長量超過±6%時應查明原因。

2.4 預應力張拉應力控制

預張拉：0→0.1σcon（測初始伸長量及夾片外露量）→0.2σcon（測伸長量及夾片外露量）→設(shè)計張拉力（持荷5分鐘）→補充到設(shè)計張拉力（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

初張拉：0→0.1σcon（測初始伸長量及夾片外露量）→0.2σcon（測伸長量及夾片外露量）→設(shè)計張拉力（持荷5分鐘）→補充到設(shè)計張拉力（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

終張拉：對于已經(jīng)預張拉或初張拉的0→0.66σcon→σcon（持荷 5分鐘）→充到σcon（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

對于沒有張拉過的0→0.1σcon（測初始伸長量及夾片外露量）→0.2σcon（測伸長量及夾片外露量）→σcon（持荷5分鐘）→補充到σcon（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

3 預應力混凝土梁張拉質(zhì)量要求

3.1 張拉完畢后，必須經(jīng)技術(shù)人員檢查簽字認可。錨具、夾具均應設(shè)專人妥善保管，避免銹蝕、粘污、散失。

3.2 預施控制應力后，鋼絞線兩端張拉伸長值之和不超過計算值的±6%（超出此限時應查明原因）。

3.3 全梁斷絲、滑絲總數(shù)不超過鋼絲總數(shù)的0.5%，并不得位于梁體的同一側(cè)，且一束內(nèi)斷絲不得超過一絲。

3.4 鋼絞線回縮量不大于6mm。

3.5 錨固后夾片表面應平整，同束夾片外露量差不超過1mm。

3.6 因處理滑絲、斷絲而引起鋼絞線束重復張拉時，同一束不超過3次；若鋼絲與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時，應予更換。

3.7 認真作好張拉記錄和張拉過程中出現(xiàn)各種情況的原始記錄，終張拉后經(jīng)檢查并確認全部合格后方可割絲。

4 張拉施工常見問題

4.1 預應力混凝土梁橋張拉前，需要對波紋管及錨頭進行嚴格檢查，波紋管在梁體中的位置，應符合設(shè)計文件的要求，波紋管和錨頭之間的連接要緊密，防止在灌注混凝土中，發(fā)生滲漏，影響到后期的灌漿工序。

4.2 混凝土在灌注過程中，要避免振搗設(shè)備對波紋管的持續(xù)振動，保證波紋管在混凝土灌注過程中位置不發(fā)生偏移。

4.3 當梁斷絲、滑絲超過鋼絲總數(shù)的0.5%，且一束內(nèi)斷絲超過一絲時均須進行處理。處理方法是，可用單根張拉油頂進行補拉。當一束內(nèi)出現(xiàn)多根鋼絞線滑絲時，須放松鋼絞線束并重新裝夾片整束補拉。

4.4 張拉時，千斤頂后面不準站人，也不得踩踏高壓油管，避免發(fā)生傷人事故。

4.5 張拉時發(fā)現(xiàn)張拉設(shè)備運轉(zhuǎn)異常，應立即停機檢查維修。

5 小結(jié)

隨著橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，預應力混凝土梁的施工會在我國橋梁施工中越來越常見，在施工過程中嚴格按照規(guī)范要求進行施工，并對經(jīng)常出現(xiàn)的施工問題進行過程控制，才會保證預應力混凝土梁構(gòu)筑物達到設(shè)計要求，為優(yōu)質(zhì)工程打下良好的基礎(chǔ)。

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1007-6344（2016）07-0064-01

張英民 男 1977年4月 籍貫：吉林 職稱：工程師 單位：中國中鐵九局集團有限公司 郵編 130000