道橋施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在問題的解決

陶永建

(四川路航建設(shè)工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610045)

1 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

對于道橋工程預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工，多以過渡溝壑、深谷和特殊構(gòu)筑物等結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)場地形、地勢、地貌等條件，根據(jù)橋墩附近地質(zhì)條件確定施工方案，再選擇合理的施工工藝。如大跨度梁體多采用懸臂式掛籃澆筑施工，在橋墩兩側(cè)對稱分段施工預(yù)應(yīng)力混凝土，后施工段是靠己施工段做支撐懸臂澆筑，各節(jié)段通過鋼架綁扎、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉壓漿、移掛籃的順序、沿主墩兩側(cè)對稱澆筑施工梁體。懸臂法施工工藝是類似橋型的結(jié)構(gòu)受力性能和工藝特點(diǎn)充分發(fā)揮，受力平衡體現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力等效荷載觀點(diǎn)，為大跨度橋梁的發(fā)展開辟了新途徑。

2 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu) 點(diǎn)

1)混凝土性能在運(yùn)營期間改變結(jié)構(gòu)受力體系。在結(jié)構(gòu)受拉或者受彎構(gòu)件中使用預(yù)應(yīng)力，可緩解運(yùn)營過程中動荷載引起的應(yīng)力裂縫，在瞬時(shí)沖擊荷載作用下可抑制裂縫寬度；使用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，可消除或降低運(yùn)營過程中產(chǎn)生的撓度，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不斷地發(fā)展，運(yùn)用其優(yōu)勢建造超大跨度、超大空間的建筑物既經(jīng)濟(jì)，又美觀。

2)結(jié)構(gòu)抗剪承載力提高。梁體縱向預(yù)應(yīng)力、橫向預(yù)應(yīng)力、豎向預(yù)應(yīng)力的作用可延緩混凝土結(jié)構(gòu)中因結(jié)構(gòu)受剪引起的剪切斜裂縫，提高結(jié)構(gòu)物的抗剪承載力。

3)改善可恢復(fù)形變能力。對于橋梁工程運(yùn)營中受的是瞬時(shí)活載，普通混凝土構(gòu)件上易出現(xiàn)不可恢復(fù)的裂縫，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土卸載后鋼束彈性形變會牽引混凝土間的裂縫閉合，避免混凝土裂縫進(jìn)一步發(fā)展，極大地改善了結(jié)構(gòu)性能，提高混凝土構(gòu)件的耐久性。

4)耐疲勞程度提高。預(yù)應(yīng)力作用于鋼筋混凝土可降低鋼筋的受力程度，鋼筋混凝土的疲勞破壞主要是鋼筋疲勞引起的，并非混凝土本身疲勞，在橋梁受活載作用下疲勞減小循環(huán)幅度。

5)能充分利用新型材料減輕結(jié)構(gòu)自重。使用新型材料生產(chǎn)的鋼筋混凝土，由于受材料性能的約束裂縫、撓度問題使得結(jié)構(gòu)物自重受限制，用高強(qiáng)鋼材配合高強(qiáng)混凝土才能充分發(fā)揮新型材料的優(yōu)點(diǎn)。如普通鋼筋混凝土與高強(qiáng)鋼絞線組合，發(fā)揮不到20%的鋼絞線強(qiáng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能不滿足使用條件，導(dǎo)致運(yùn)營期間構(gòu)件裂縫寬、撓度大；預(yù)應(yīng)力可優(yōu)化構(gòu)件性能，充分發(fā)揮材料特性潛能降低建造維護(hù)成本。

6)結(jié)構(gòu)內(nèi)力可調(diào)。設(shè)計(jì)時(shí)可考慮用預(yù)應(yīng)力筋來平衡結(jié)構(gòu)受力的反向荷載，通過受力驗(yàn)算可部分抵消甚至全部抵消外活載，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形動態(tài)平衡。

2.2 缺 點(diǎn)

1)施工過程工藝繁瑣，過程銜接質(zhì)量管控要求高，施工時(shí)要有專業(yè)技術(shù)力量的隊(duì)伍，現(xiàn)場管理人員的業(yè)務(wù)水平精湛。

2)部分專業(yè)設(shè)備需要定期標(biāo)定，設(shè)備種類多，保養(yǎng)管理費(fèi)用大。

3)預(yù)拱度不易把控，往往施工后預(yù)應(yīng)力梁體反拱度與理論值有偏差，偏差較大時(shí)會影響預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的受力特性，尤其是受原材料、周圍環(huán)境影響結(jié)構(gòu)成型后，隨著時(shí)間增加混凝土收縮徐變，梁體系受力慢慢趨于穩(wěn)定。

3 施工應(yīng)用中常見的問題及防治措施

1)欠張拉、過張拉處理調(diào)整。施工時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)文件圖紙指定的鋼絞線規(guī)格型號，通過產(chǎn)品說明書查詢鋼絞線參數(shù)，包括標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力強(qiáng)度(Fpk)、截面積(A)、彈性模量(Ep)、松弛率(3.5%)、松弛系數(shù)(§)、錨具變形、鋼絞線回縮、管道摩擦系數(shù)(u)、孔道偏差系數(shù)(K)、張拉鋼絞線張拉夾角(θ)、通過公式計(jì)算出理論伸長值ΔL、施工時(shí)實(shí)際伸長值與理論伸長值偏差不易超過6%，再通過標(biāo)定千斤頂時(shí)的檢驗(yàn)報(bào)告，確定回歸方程計(jì)算出張拉初應(yīng)力和油表控制力讀數(shù)。并把詳細(xì)的計(jì)算過程書報(bào)其相關(guān)部門審查，以防失誤。

預(yù)應(yīng)力張拉次序按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行，張拉過程受力均勻左右同步、鋼絞線不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)側(cè)彎，不得使錨墊板和混凝土超應(yīng)力、使構(gòu)件產(chǎn)生過大的附加內(nèi)力及變形等進(jìn)行調(diào)整，按規(guī)范持荷、錨固、封錨。

2)注漿漏漿原因分析及處理。預(yù)應(yīng)力孔道波紋管主要分金屬波紋管、塑料波紋管兩種，塑料波紋管制作簡單且張拉時(shí)產(chǎn)生的摩阻力小，多數(shù)后張法施工的預(yù)應(yīng)力孔道采用波紋管。目前市場上不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品多，波紋管強(qiáng)度、剛度大多數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，安裝波紋管時(shí)易破損導(dǎo)致澆筑混凝土?xí)r波紋管變形或者漏漿，波紋管變形后導(dǎo)致孔道狹窄造成預(yù)應(yīng)力筋穿束困難，張拉時(shí)增大預(yù)應(yīng)力筋張拉的摩阻力。破損地方漿液滲入凝固堵塞孔道導(dǎo)致不能張拉。波紋管施工鋼筋網(wǎng)密集沿波紋管鋪設(shè)線路受很多縱橫向鋼架擠壓導(dǎo)致變形，遇到堵管時(shí)，先根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋曲線位置找到堵塞點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙避開梁體主筋開洞，清除堵塞物達(dá)到鋼絞線能順利穿過伸縮自如為佳，然后封堵開孔，等達(dá)到強(qiáng)度后穿束壓漿。

可采取以下預(yù)防措施：在材料進(jìn)場前把好驗(yàn)收關(guān)，波紋管存儲過程中管理好不破損氧化，加工前對波紋管進(jìn)行質(zhì)量檢查，有缺陷的不用；澆筑混凝土前檢查波紋管是否固定牢固，是否密閉，同時(shí)澆筑過程中遠(yuǎn)離波紋管。

3)滑絲、斷絲處理。張拉后需檢查是否滑絲或者斷絲，若有須及時(shí)采取修補(bǔ)措施。如果受損較嚴(yán)重需更換鋼絞線重新張拉。張拉滑絲原因?yàn)椋侯A(yù)應(yīng)力鋼絞線表面有油污或者工作夾片中有油污乃至夾片被損壞；工作夾片大小不合適等。常見的處理方法：處理鋼絞線或者換新夾片。斷絲原因?yàn)椋轰摻g線絞纏引起受力不均，鋼絞線受到機(jī)械損傷。如果出現(xiàn)斷絲應(yīng)立即更換新的。

4)長扁波紋管孔道常見問題：加工扁波紋管時(shí)轉(zhuǎn)角附近的接縫咬口都會略翹起，澆筑時(shí)灰漿可能進(jìn)入波紋管內(nèi)。

現(xiàn)澆箱梁長波紋管的安裝會有許多接頭，施工時(shí)可能部分咬口開裂，穿鋼絞線時(shí)有咬口翹起的波紋管會縫隙增大，摩擦力會使波紋管薄弱處出現(xiàn)孔洞，導(dǎo)致砂漿灌入波紋管。

水泥漿進(jìn)入管道后鑄固鋼絞線，張拉時(shí)造成鑄固段的鋼絞線不能受力，導(dǎo)致張拉力和伸長量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，降低預(yù)應(yīng)力效果。

5)裂縫處理。拆模后受重力或者應(yīng)力重分布影響產(chǎn)生裂縫,使混凝土表面出現(xiàn)水紋狀龜裂縫，多以梁的上下邊緣出現(xiàn)為主，沿梁體不均勻分布,裂縫深度大致擴(kuò)散到箍筋位置；豎向裂縫多沿梁長度方向間隔出現(xiàn),嚴(yán)重時(shí)延伸至梁截面髙，多以中間寬兩頭窄形狀分部,深度不均。該裂縫可能是水紋裂縫，一般未澆濕透的木模板易產(chǎn)生此類裂縫；豎向裂縫系混凝土養(yǎng)護(hù)澆水少了引起的，以及拆模時(shí)太陽直射溫度高未及時(shí)灑水造成的,預(yù)防的措施為加大養(yǎng)護(hù)澆水頻率并防暴曬覆蓋。

用環(huán)氧水泥嵌縫修補(bǔ)可以修補(bǔ)較嚴(yán)重的裂縫，輕微的不做處理,對表面剝皮脫落需將疏松部分鑿除干凈后用髙強(qiáng)水泥砂漿修補(bǔ)。

6)梁體沿主筋裂縫。該裂縫一般在運(yùn)營過程中出現(xiàn)較多，主要分布在梁主筋受拉部位，“先銹后裂”裂縫會隨時(shí)間銹蝕形成氧化鐵膨脹導(dǎo)致裂縫發(fā)展。形成原因有：鋼筋保護(hù)層太薄或外加劑含氯鹽等；拆模過早鋼筋提前受力導(dǎo)致保護(hù)層裂縫。

預(yù)防措施:加強(qiáng)保護(hù)層控制措施，保證鋼筋保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)值。做混凝土試配試驗(yàn)確定合適的外加劑摻量。

4 結(jié) 語

目前，我國預(yù)應(yīng)力混凝土的年用量約為28～35億m3，用于土木工程的水利、交通、市政等行業(yè)，從結(jié)構(gòu)材料類型方面來講，混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)約占全部工程結(jié)構(gòu)的90%以上，預(yù)應(yīng)力混凝土將是現(xiàn)階段乃至未來二十年內(nèi)我國主導(dǎo)的工程結(jié)構(gòu)材料。故把握運(yùn)用好預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)，采用相應(yīng)手段控制施工過程中的不足之處，將預(yù)應(yīng)力混凝土性能發(fā)揮到極致，有利于橋梁工程事業(yè)的發(fā)展。

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