公路橋梁預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉與壓漿質(zhì)量分析

張 媛 媛

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

1 工程概況

某橋梁中心樁號為K54+092.692，橋梁中心線與橋墩蓋梁中心線交角為75°。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3-16 m后張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，先簡支后連續(xù)施工，橋梁下部結(jié)構(gòu)采用U型橋臺，橋墩采用柱式墩，墩臺采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。預(yù)制空心板長度為15.96 m，高0.8 m。預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)制場布置在一側(cè)與橋梁連接的路基上，在空心板上預(yù)制吊環(huán)，采用架橋機(jī)吊裝。預(yù)應(yīng)力鋼絞線選用270級φj15.24鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Ryb=1 860 MPa，預(yù)應(yīng)力鋼絞線橫截面積Ay=140 mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，每個張拉孔設(shè)6根鋼絞線，每片梁總計18根。在施工過程中嚴(yán)格進(jìn)行鋼絞線張拉與孔道壓漿施工，并進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保施工質(zhì)量。

2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉計算與施工

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長量計算

表1 中束鋼絞線理論伸長量計算值

本項目采用后張法施工，施工中采用張拉力和理論伸長量雙控的方式。結(jié)合該橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線相關(guān)參數(shù)取值，計算預(yù)應(yīng)力空心板平均張拉力：P=0.75×1 860×6×140/1 000=1 171.8 kN。本項目空心板長度為15.96 m，分別計算中束、邊束預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長量，計算結(jié)果見表1，表2。

表2 邊束鋼絞線理論伸長量計算值

分析表1計算數(shù)據(jù)可知，中束鋼絞線理論伸長量總長度L=(38+16.6)×2=109.2 mm，為消除鋼絞線張拉過程中的非彈性變形，正式張拉前進(jìn)行預(yù)張拉，張拉力為設(shè)計張拉力的10%。計算中需扣除初始張拉力作用下的伸長量，最終計算得出理論伸長量為S=109.2-109.2×0.1=98.28 mm。同樣，分析表2計算數(shù)據(jù)可知，邊束鋼絞線理論伸長量總長度L=(37.9+17.1)×2=110 mm，扣除10%的初始張拉力，最終計算得出理論伸長量為S=110-110×0.1=99 mm。

2.2 張拉中的伸長量量測方法

本項目空心板預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉采用兩端張拉，在張拉力(初始張拉力)達(dá)到10%時記錄鋼絞線相對基點的伸長量L1，施加到設(shè)計張拉力時記錄鋼絞線相對基點的伸長量L2，L2-L1即為張拉過程中的伸長量，L1+L2即為設(shè)計伸長量。

2.3 張拉工藝

當(dāng)空心板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%，養(yǎng)生時間5 d以上時，方可進(jìn)行張拉施工。為了便于進(jìn)行穿束施工，用橡膠皮對鋼絞線束進(jìn)行包扎。將鋼絞線穿入工作錨的錨環(huán)，固定夾片，并將鋼絞線尾端100 mm處綁扎成束，以便在張拉過程中安裝千斤頂。張拉前對千斤頂、油泵等張拉設(shè)備進(jìn)行檢修，并保證工具錨準(zhǔn)確對中。為了消除鋼絞線鋼絲松弛，進(jìn)行微張拉，張拉過程中應(yīng)保證每根鋼絲受力均勻。鋼絞線按順序張拉，達(dá)到初始張拉力(10%σk)，持續(xù)5 min，并測伸長量；達(dá)到設(shè)計張拉力(100%σk)，持續(xù)2 min，測量伸長量，最后進(jìn)行錨固。

3 空心板張拉工程實例

根據(jù)理論伸長量和張拉力的計算結(jié)果，采取理論伸長量和張拉力雙控的方式對空心板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉過程中以張拉力控制為主，伸長量控制為輔，記錄伸長量觀測數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉伸長量記錄表

分析表3數(shù)據(jù)可知，中束鋼絞線實際伸長量與理論伸長量偏差最大值為+4.4%，最小值為-1.1%；邊束1鋼絞線實際伸長量與理論伸長量偏差最大值為+2.8%，最小值為+0.7%；邊束2鋼絞線實際伸長量與理論伸長量偏差最大值為+3.8%，最小值為-0.3%，均小于規(guī)范要求的施工中張拉伸長值與理論伸長值偏差不超過±6%范圍的要求，張拉施工質(zhì)量合格。

4 孔道壓漿質(zhì)量檢測分析

4.1 現(xiàn)場檢測方案

本項目預(yù)應(yīng)力鋼絞線壓漿孔道質(zhì)量檢測采用沖擊回波法，是通過機(jī)械沖擊施加一個瞬時的低頻應(yīng)力波，傳播進(jìn)入混凝土內(nèi)部，當(dāng)?shù)竭_(dá)混凝土缺陷或構(gòu)件底面被反射回來，由傳感器收集反射信號經(jīng)解析軟件分析后確定壓漿質(zhì)量。

測點布置前在空心板表面找到埋設(shè)金屬波紋管對應(yīng)的位置，沿縱向每隔5 cm均勻布置測點，用砂紙、打磨機(jī)磨平后布置沖擊傳感器。在檢測過程中，每個測點采集3次數(shù)據(jù)，取平均值，對異常測點，適當(dāng)增加采樣次數(shù)。使用與空心板混凝土同標(biāo)號同期制作的混凝土試件進(jìn)行混凝土彈性波波速標(biāo)定。

4.2 檢測結(jié)果分析

選取A3金屬波紋管沖擊回波法檢測數(shù)據(jù)，分析其壓漿質(zhì)量，部分檢測數(shù)據(jù)見表4。通過對全空波紋管、1/4密實波紋管、1/2密實波紋管、3/4密實波紋管和完全密實波紋管進(jìn)行測定，確定主頻平均值分別為8 345 Hz，8 450 Hz，8 640 Hz，9 280 Hz，10 650 Hz。

表4 A3波紋管壓漿質(zhì)量檢測結(jié)果 Hz

分析表4數(shù)據(jù)可知，測點K6～K9段主頻檢測值平均值為9 025 Hz，大于8 640 Hz，小于9 280 Hz，說明該測點金屬波紋管壓漿質(zhì)量存在密實度不足的情況。測點K10～K21段主頻檢測值均高于10 650 Hz，說明該測段金屬波紋管壓漿密實，壓漿質(zhì)量良好。

5 結(jié)語

依托公路橋梁施工項目，對橋梁預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉與壓漿質(zhì)量檢測全過程進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1)通過理論公式計算預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉力和理論伸長量，為張拉施工提供理論依據(jù)；

2)采用張拉力和理論伸長量雙控的方式，分析橋梁張拉結(jié)果，施工中張拉伸長值與理論伸長值偏差不超過±6%范圍的要求，張拉施工質(zhì)量合格；

3)采用沖擊回波法對孔道壓漿質(zhì)量檢測結(jié)果進(jìn)行分析，確定K6～K9段金屬波紋管存在密實度不足的情況；K10～K21段金屬波紋管壓漿密實，壓漿質(zhì)量良好。