基于橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝的質(zhì)量控制研究

胡鵬++倪秋萍

摘要： 隨著我國預(yù)應(yīng)力橋梁建設(shè)的迅速發(fā)展，施工質(zhì)量控制顯得尤為重要，而其中預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量則是所有工序中的重中之重，直接影響到橋梁的安全性能和使用壽命。本文從預(yù)應(yīng)力張拉過程中可能造成橋梁不安全的因素分析，繼而針對這些因素提出相應(yīng)的解決措施，為同類橋梁減少或消除預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量隱患提供一定的借鑒。

Abstract： With the rapid construction development of the prestressed bridge in China， construction quality control is becoming more and more important. Among them， the quality of prestressed stretching is the most important in all the processes， which directly affects the safety and service life of the bridge. In this paper， the unsafe factors for the bridge are analyzed. Then the corresponding solutions to these factors are put forward to provide some reference for the similar bridge to reduce or eliminate the hidden danger of prestressed stretching construction.

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力橋梁；預(yù)應(yīng)力張拉；智能張拉；施工質(zhì)量控制

Key words： prestressed bridge；prestress stretching；intelligent stretching；control of construction quality

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）12-0142-02

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，橋梁建設(shè)速度也越來越快。而車輛的迅猛增加，給橋梁安全帶來了較多的安全隱患。近十年來全國發(fā)生的多起較大的橋梁垮塌事件表明，部分地區(qū)突出的超限超載問題，使橋梁內(nèi)部預(yù)應(yīng)力嚴重受損，對橋梁安全造成嚴重的威脅。橋梁安全面臨的現(xiàn)狀和嚴峻形勢讓我們反思，造成橋梁不安全的因素有哪些，如何消除這些隱患是本文研究的主要內(nèi)容。

1 威脅預(yù)應(yīng)力橋梁安全的因素分析

從正在使用以及垮塌的橋梁檢測調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，威脅預(yù)應(yīng)力橋梁安全的原因從施工的角度分析主要有以下幾方面：

1.1 未能建立有效預(yù)應(yīng)力體系

筆者從不少正使用的預(yù)應(yīng)力橋梁檢測調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有不少數(shù)量的預(yù)應(yīng)力箱梁的頂板、底板、腹板等多部位出現(xiàn)了不同形式不同程度的裂縫，其中腹板裂縫最多也最嚴重。另外預(yù)應(yīng)力簡支梁板在運營過程中底板、腹板出現(xiàn)大量裂縫，承載力嚴重下降。造成這些病害現(xiàn)象的原因主要有：

1.1.1 有效預(yù)應(yīng)力精度不夠，誤差大

有效預(yù)應(yīng)力偏小，致使預(yù)應(yīng)力不足，結(jié)構(gòu)會過早出現(xiàn)裂縫，下擾超限。有效預(yù)應(yīng)力偏大，可能會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋安全儲備不足，結(jié)構(gòu)變形過大或裂紋，甚至脆性破壞。施工過程中施加張拉力的不準確以及張拉過程中由于預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦、錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮、接縫壓縮、彈性壓縮、預(yù)應(yīng)力筋松弛、混凝土的收縮與徐變等引起的應(yīng)力損失等都是造成有效預(yù)應(yīng)力誤差大的原因。

1.1.2 有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過大

鋼絞線未采用規(guī)范的施工工藝進行整束穿束，致使孔道內(nèi)各鋼絞線相互纏繞而受力不均，造成預(yù)應(yīng)力筋早起疲勞，特別是運營階段在汽車荷載的反復(fù)作用下，跨中將會持續(xù)下擾或出現(xiàn)開裂，危及橋梁適用壽命，甚至造成坍塌事故。

1.2 孔道壓漿不密實

灌入孔道內(nèi)的水泥漿，既包裹預(yù)應(yīng)力筋使其免遭銹蝕，又與周圍的混凝土粘結(jié)成整體共同作用，增加錨固的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的抗裂性和承載力。所以孔道壓降如不密實或存在嚴重空洞將導(dǎo)致鋼絞線很快銹蝕導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力失效，梁體產(chǎn)生裂縫，嚴重影響結(jié)構(gòu)的耐久性，當裂縫發(fā)展到一定程度，由量變轉(zhuǎn)換為質(zhì)變，使梁體發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞乃至垮塌。波紋管破裂，波紋管接長質(zhì)量差不符合規(guī)范，管道有拐點，漿液質(zhì)量差、水膠比大，壓降工藝和設(shè)備難以保證管道充盈等均可能會使孔道不密實。

1.3 預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量通病

斷絲、滑絲；錨下開裂、下陷；張拉強度和時間失控；錨夾具質(zhì)量差；鋼絞線在孔道內(nèi)纏繞；多穿或少穿絞線；砼等材料質(zhì)量問題；張拉、壓降作業(yè)不規(guī)范等施工過程中出現(xiàn)的問題如被隱瞞，將會給結(jié)構(gòu)留下很大的質(zhì)量、安全隱患。

2 預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制措施

如何就上述影響因素解決這些問題使預(yù)應(yīng)力橋梁更安全，施工過程中主要從以下幾方面控制實施：

2.1 認真執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》

為保證預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量，預(yù)應(yīng)力張拉時應(yīng)根據(jù)規(guī)范建立合格的有效預(yù)應(yīng)力，并提出具體偏差范圍；提出具體的張拉控制力精度和允許誤差要求；保證錨固持荷時間。

2.2 規(guī)范鋼絞線梳編穿束工藝

為避免單根穿束引起鋼絞線相互纏繞，導(dǎo)致張拉時絞線受力嚴重不均，宜將一根鋼束中的全部預(yù)應(yīng)力筋編束后穿入孔道中即采用整束系統(tǒng)進行穿束。為保證梳編穿束工藝質(zhì)量，在現(xiàn)場培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，通過鋼絞線和錨具編號→梳束→綁扎→整束穿束的工藝，不但能提高工作效率，還能消除各根絞線受力不均引起的滑絲、斷絲等現(xiàn)象，從而保證有效預(yù)應(yīng)力的均勻度。

2.3 采用預(yù)應(yīng)力智能張拉質(zhì)量控制技術(shù)

為保證張拉過程的規(guī)范性，控制張拉質(zhì)量，消除人為因素，可采用由主控電腦、智能化油泵、數(shù)字化千斤頂三部分組成的預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)，如圖1所示。

智能張拉系統(tǒng)除可將張拉控制應(yīng)力誤差控制在±1%范圍內(nèi)，并實時采集鋼絞線伸長量。根據(jù)鋼絞線理論伸長計算公式：ΔL=（PpL）/（ApEp）與Pp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ），自動校核伸長量偏差，與應(yīng)力實現(xiàn)同步 “雙控”外，還可實現(xiàn)“多頂同步對稱張拉”工藝。張拉程序智能控制，不受人為、環(huán)境因素影響；停頓點、加載、卸載速率、持荷時間等張拉過程要素完全符合橋梁設(shè)計與施工規(guī)范要求，在持荷階段進行實時校核，自動補壓，消除預(yù)應(yīng)力損失，確保最后施加的應(yīng)力完全達到設(shè)計要求；并能實現(xiàn)遠程監(jiān)控，真實掌握張拉過程狀況，質(zhì)量責任可永久追溯。

2.4 提高壓漿質(zhì)量

預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)有力地保證了預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，然而再好的張拉技術(shù)也必須在管道壓漿密實的條件下才能保證結(jié)構(gòu)的耐久性，故應(yīng)采用“低水膠比、高流動度、零泌水率”的壓降材料，從提升合理的拌漿與壓降設(shè)備、采用循環(huán)智能壓漿工藝、精心組織施工管理等方面全面保證壓降密實度。

3 應(yīng)用

通洋高速TY-RD-2施工標段有雙沙疏浚河大橋、如泰運河大橋兩座大橋。其中如泰運河大橋橋梁孔徑布置為8×30m箱梁+67.4m鋼管砼系桿拱+12×30m箱梁，引橋采用后張法裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁垂直布置，交角為90度，全橋共有30米箱梁160片；雙沙疏浚河大橋橋梁孔徑布置為18×25m后張法裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合預(yù)制箱梁，引橋箱梁斜交布置，交角為115度，全橋共有25米箱梁144片。

兩座橋均使用了橋梁智能預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)和智能壓漿系統(tǒng)。智能張拉油泵控制系統(tǒng)可自動切換油路、實時保壓、穩(wěn)定卸荷及回程；利用wifi無線技術(shù)傳輸數(shù)字化千斤頂結(jié)構(gòu)中的電子位移傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)，與智能張拉油泵系統(tǒng)進行通訊，具有操作簡單、過程規(guī)范、結(jié)果精確、安全性好的優(yōu)點，使用效果非常好。智能壓漿除對壓漿材料提出嚴格的技術(shù)要求，還利用合理的壓漿設(shè)備、采用先進的壓漿工藝，精心組織施工，將壓漿質(zhì)量提高到了前所未有的高度。

從后期運營階段的監(jiān)控檢測發(fā)現(xiàn)，智能張拉與壓漿系統(tǒng)有著非常良好的效果，解決了傳統(tǒng)施工方法在運營期帶來的許多問題，提高橋梁建設(shè)的安全性、可控性和耐久性。

4 結(jié)語

本文從預(yù)應(yīng)力張拉過程中可能造成橋梁不安全的因素分析，繼而針對這些因素提出相應(yīng)的解決措施，尤其是智能張拉與智能壓漿系統(tǒng)在為通洋高速兩座大橋的成功應(yīng)用，為同類橋梁減少或消除預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量隱患提供一定的借鑒。

參考文獻：

[1]李輝，張勇.論預(yù)應(yīng)力分項工程監(jiān)理控制要點[J].科技信息， 2011（15）.

[2]嚴家友.新型預(yù)應(yīng)力張拉機理分析及應(yīng)用研究[J].建筑，2010（16）.

[3]黃錫鏞，張春于.預(yù)應(yīng)力主梁設(shè)計[J].江西理工大學(xué)學(xué)報，1984（Z1）.