橋梁施工中預(yù)應(yīng)力張拉法的技術(shù)研究

黃聲發(fā)，梁 波

(南昌市公路橋梁工程處，江西 南昌 330000)

1 工程概況

本文所引用的案例是某高速公路立交橋的上部結(jié)構(gòu)，大部分是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，其橋梁構(gòu)件是用張拉鋼絞線來(lái)施加預(yù)應(yīng)力的。預(yù)應(yīng)力張拉臺(tái)座對(duì)先張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件生產(chǎn)的成敗，起著決定作用。由于張拉臺(tái)座的設(shè)計(jì)要與施工規(guī)模。工期、構(gòu)件型式張拉力等相適應(yīng)。根據(jù)要求需建立一個(gè)生產(chǎn)能力為468片預(yù)應(yīng)力空心板和78片普通空心板的預(yù)制場(chǎng)。本文就四拱梁墩式和槽式相結(jié)合的臺(tái)座設(shè)計(jì)及施工方面簡(jiǎn)單地加以介紹。

2 預(yù)制場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案

先張法預(yù)應(yīng)力梁(板)主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)周期短，適用于工期緊、數(shù)量多、工廠化生產(chǎn)。因其設(shè)施費(fèi)用一次性投資較多，為提高經(jīng)濟(jì)效益，降低成本，就必須最大限度地提高設(shè)備利用率，用較高的生產(chǎn)效率發(fā)揮設(shè)施的應(yīng)有作用。預(yù)制場(chǎng)的總體設(shè)計(jì)包括臺(tái)座型式、張拉與放張、移板方式、生產(chǎn)數(shù)量，應(yīng)綜合考慮如下因素:(1)生產(chǎn)數(shù)量和施工期限;(2)安全適用，經(jīng)濟(jì)合理化，質(zhì)量有可保證;(3)操作簡(jiǎn)便、可控性好，周轉(zhuǎn)快、生產(chǎn)周期限短;(4)設(shè)施可靠、耐久性強(qiáng)、裝、拆模板方便;(5)預(yù)制場(chǎng)的地質(zhì)土質(zhì)為砂性土，不能深開(kāi)挖;為滿足上述要求:采用了四橫梁墩、槽式的臺(tái)座進(jìn)行張拉、放張，龍門(mén)吊移板的總體設(shè)計(jì)方案。

在本次工程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況將臺(tái)座型式設(shè)計(jì)為槽式、四橫梁墩，移板方式為龍門(mén)吊。

3 預(yù)應(yīng)力張拉施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 施工的基本要求

首先就是在施加預(yù)應(yīng)力之前，必須要確保梁體混凝土已經(jīng)100%達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，同時(shí)注意混凝土的養(yǎng)生條件是否與主梁相適應(yīng)，如果存在差異，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行改進(jìn);其次是要根據(jù)施工設(shè)計(jì)中預(yù)應(yīng)力鋼束的布置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，在張拉結(jié)束后應(yīng)立即將水泥漿壓入孔道，以便更好的形成整體截面;最后就是要按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)要求進(jìn)行鋼束的張拉并盡量采用超張拉工藝，以便最大程度的減少鋼束的松弛損失以及鋼絞線和錨圈口之間的摩擦。

3.2 預(yù)應(yīng)力的張拉方法

3.2.1 鋼絞線理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算

本次工程對(duì)于鋼絞線理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算采用的是《公路橋梁

施工技術(shù)規(guī)范》中的計(jì)算公式:

式中，ΔL為各段預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長(zhǎng)值，單位為mm;P為預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力;L為各分段預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度;l為計(jì)算截面到張拉端的孔道長(zhǎng)度;k為孔道局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù);μ為預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù);θ為計(jì)算截面到張拉端各曲線段的切線夾角和;Ay為預(yù)應(yīng)力筋的橫截面面積;Ey為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量;

k和μ是公式中最主要的參數(shù)，其取值受到多方面因素的共同影響，例如，彎道位置及角度、波紋管的布設(shè)及偏差大小、管道是否有銹斑、管道的表面特征、力筋的類型、管道的成型方式等都會(huì)對(duì)k和μ的取值造成影響。與此同時(shí)，上述因素在實(shí)際施工過(guò)程中是會(huì)出現(xiàn)很大變數(shù)且無(wú)法預(yù)先判定的，因此，摩擦系數(shù)的大小就在很大程度上決定了工程施工的精確度。所以在施工過(guò)程中，工程技術(shù)人員要對(duì)孔道的摩擦系數(shù)進(jìn)行認(rèn)真、詳細(xì)的控制和檢查，以確保摩擦系數(shù)的一致性。

3.2.2 鋼絞線的下料

本次工程利用的是砂輪切割機(jī)對(duì)鋼絞線進(jìn)行切割，在松開(kāi)成捆的鋼絞線之前，應(yīng)先用適當(dāng)?shù)牟牧现谱饕粋€(gè)支架將其支撐住，以免因鋼絞線突然松開(kāi)而對(duì)操作人員造成傷害。需要注意的是，鋼絞線的下料長(zhǎng)度要與工程預(yù)制臺(tái)座的各項(xiàng)指標(biāo)相適應(yīng)。

3.2.3 鋼絞線的張拉施工

首先要將鋼絞線與位于支撐架上的定位板中的各穿索孔一一對(duì)應(yīng)穿插，并套好失效膠管。在正式進(jìn)行穿索前，要在底座上涂抹脫模劑，同時(shí)由中間向兩側(cè)對(duì)稱張拉，具體步驟如下:

(1)在鋼絞線成功穿入臺(tái)座兩端的定位板后，應(yīng)用圓錐形的夾具將其固定，以防止穿錯(cuò)孔現(xiàn)象的發(fā)生;

(2)在安裝完千斤頂后，要將露出張拉端的鋼絞線穿入千斤頂

的孔道內(nèi)，讓千斤頂?shù)膲侯^緊緊夾住夾具的套筒，再將鋼絞線的尾部用圓錐形夾具夾緊;

(3)啟動(dòng)油泵，在張拉至初應(yīng)力水平時(shí)暫停張拉，對(duì)保護(hù)層是

否正確進(jìn)行檢測(cè)，如果存在偏差，則要對(duì)定位板進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;如果偏差在允許的范圍內(nèi)，則應(yīng)在鋼絞線的尾端做好標(biāo)記，將其作為測(cè)量延伸量時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn);

(4)再次啟動(dòng)油泵，讓千斤頂回油到初始位置，再進(jìn)油張拉，如此反復(fù)幾次，直至張拉到控制應(yīng)力為止，然后關(guān)閉油泵，使千斤頂持荷2min，同時(shí)確保千斤頂?shù)捻攭夯钊軌驂鹤A錐形夾片，在錨固鋼絞線后對(duì)延伸量進(jìn)行測(cè)量;

(5)對(duì)實(shí)際延伸量進(jìn)行計(jì)算，并將其與理論值進(jìn)行比較，如果誤差在允許的范圍內(nèi)則可進(jìn)行下一步操作，若大于允許的范圍，應(yīng)立即對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究和分析;

(6)在頂錨結(jié)束后，啟動(dòng)油泵，讓千斤頂回油;

(7)松開(kāi)預(yù)應(yīng)力筋的尾部夾具，同時(shí)卸下千斤頂，準(zhǔn)備開(kāi)始下一根鋼絞線的張拉。

3.2.4 安裝鋼筋和模板

在完成全部預(yù)應(yīng)力筋的張拉并將其靜置8h后，技術(shù)人員就應(yīng)對(duì)錨固器具、鋼絞線的狀態(tài)進(jìn)行檢查，若沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷絲等異?，F(xiàn)象，就可以開(kāi)展對(duì)普通鋼筋的安裝工作了。除了要確保綁扎牢固、間距均勻外，還要注意不要在底模上進(jìn)行氧割或電焊等操作，以免因鋼絞線斷裂而造成意外。同時(shí)，要注意做好對(duì)泄水孔預(yù)埋件、人行道板預(yù)埋件、橋面連續(xù)預(yù)埋件以及支座預(yù)埋件的安裝。

在上述安裝結(jié)束后，即可開(kāi)始安裝模板。在這一過(guò)程中，要確保模板的牢固、順直、不漏漿，如果出現(xiàn)鋼筋穿出的現(xiàn)象，應(yīng)立即用海綿等將其包裹住，避免對(duì)構(gòu)件或施工人員造成損傷。模板兩側(cè)要用對(duì)拉桿拉緊，拉線要固定在臺(tái)座的縱梁上。另外，要特別注意將芯模固定好，杜絕其發(fā)生上浮或左右移動(dòng)。

3.2.5 混凝土的澆筑

在生產(chǎn)線三片空心板的模板和鋼筋全部安裝結(jié)束并經(jīng)監(jiān)理人員檢查合格后，就可以對(duì)其進(jìn)行混凝土澆筑了。澆筑順序一般為從任意一端依次向另一端推進(jìn)，整個(gè)澆筑過(guò)程要一次完成。在進(jìn)行混凝土的振搗時(shí)，應(yīng)從兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行振搗，以免充氣膠囊因受力不均而產(chǎn)生移動(dòng)，同時(shí)還要提示操作人員注意避免對(duì)充氣膠囊和預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行碰撞，防止其因變形而發(fā)生斷裂傷人或穿孔漏氣現(xiàn)象。

3.3 預(yù)應(yīng)力筋的張放

預(yù)應(yīng)力筋的張放要在混凝土充分凝結(jié)之后進(jìn)行，本次工程采用的是乙炔+氧氣的張放方式，但在此過(guò)程中需要注意避免燒壞鋼筋端部，以便在最大程度上避免銹蝕的發(fā)生。張放的順序是由兩側(cè)向中間對(duì)稱進(jìn)行，要保證張放的均勻性。在整個(gè)過(guò)程中，操作人員要確保自己處于鋼絞線兩側(cè)的位置，以免鋼絞線突然發(fā)生反彈而對(duì)其造成傷害。在全部的預(yù)應(yīng)力筋張放完畢后，外露的多余部分要用切割機(jī)切除，并用高標(biāo)號(hào)水泥進(jìn)行均勻涂抹，最后再拆除臺(tái)座兩端的夾具。

4 確保預(yù)應(yīng)力張拉法的質(zhì)量及施工安全的措施

4.1 要確保各項(xiàng)操作都能按照工程質(zhì)量保證體系進(jìn)行，在每道工序的施工結(jié)束后，工程技術(shù)人員必須先對(duì)其進(jìn)行自檢，自檢合格后再上報(bào)監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查，在獲得監(jiān)理工程師的簽字許可之前，不得開(kāi)展下一工序的施工，從而做到層層控制，以確保施工質(zhì)量，將各類安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

4.2 工程質(zhì)量管理人員要積極深入施工現(xiàn)場(chǎng)，以便在了解工程實(shí)際情況的同時(shí)第一時(shí)間掌握工程的施工質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)向有關(guān)部門(mén)報(bào)告并迅速解決，不得積壓。

4.3 工程經(jīng)理部要設(shè)置施工材料質(zhì)檢室，除了要做好進(jìn)場(chǎng)控制外，還要對(duì)施工過(guò)程中所使用的各種選材料進(jìn)行不定期抽查，同時(shí)還要做好對(duì)混凝土配合比的控制工作。

4.4 除了定期進(jìn)行安全檢查之外，安全管理人員還要不定期的深入工地進(jìn)行安全巡查，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，就要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，并注意做好對(duì)違章操作的查處力度。同時(shí)，也要注意為施工人員設(shè)置好安全防護(hù)措施。例如在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，要禁止無(wú)關(guān)人員以任何理由進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng);要在預(yù)制臺(tái)的兩端堆放沙袋，以免夾片或鋼絞線在張拉過(guò)程中發(fā)生損壞時(shí)飛出的碎片對(duì)施工人員造成傷害，在此期間要嚴(yán)禁施工人員進(jìn)入到預(yù)制臺(tái)座30m范圍內(nèi);在張拉過(guò)程中對(duì)夾具進(jìn)行安裝和拆卸，或者對(duì)鋼絞線的延伸量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要以?shī)A具和鋼絞線處于穩(wěn)定狀態(tài)作為工作前提，只有確定無(wú)異常情況后，才能進(jìn)行相應(yīng)的操作。

［1］高承勇.預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)與工程實(shí)例［M］.北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］胡狄.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009.