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      橋梁預應力損失成因探究

      2021-01-21 20:43:40楊振
      家園·建筑與設計 2021年16期
      關鍵詞:墩頂鋼絞線張拉

      楊振

      摘要:近年來我國橋梁建設進入了前所未有的高潮時期,極大促進了交通運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展。由于橋梁預應力損失的影響,橋梁結構的實際應力與設 計應力很難完全吻合,留下安全隱患。本文介紹了橋梁施工中預應力損失的各種原因,并針對豎向預應力、環(huán)向預應力、墩頂負彎矩預應力具體分析預應 力損失產(chǎn)生的原因。

      關鍵詞:預應力損失;橋梁

      一、概況

      在預應力橋梁結構中,受到施工水平、材料性能及環(huán)境等多方面因素?的影響,預應力筋張拉后實際應力與理論張拉控制應力始終存在一定差距。 預應力損失對橋梁結構的受力、變形會產(chǎn)生巨大影響,嚴重威脅橋梁結構?的安全及使用性能。

      預應力損失的不確定性很大,在《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋 涵設計規(guī)范》(JTG 3362-2018) 中,只是考慮了不可避免的損失,還有一 部分是設計沒有辦法量化考慮的。下文對常見的預應力損失做一個探究。

      二、施工中常見的預應力損失

      未到齡期放張。在先張法預應力施工中,為了加快工期,可能在梁體 混凝土強度和彈模未達設計要求時即放張。這會導致混凝土承壓后壓縮變 形過大,混凝土對預應力筋的握裹作用不足,以及后期收縮徐變過大,這 些都會引起預應力筋回縮和預應力損失。未到齡期放張嚴重的還會導致梁 體預拱度過大、頂板混凝土開裂以及底板混凝土壓碎。

      未到齡期張拉。在后張法預應力施工中,常會出現(xiàn)混凝土未到齡期即進行 預應力張拉的情形。此時,梁體混凝土強度和彈性模量未達到設計要求,提前 施加預應力除了可能造成梁體預拱度過大和混凝土損傷之外,還會造成壓縮變 形過大,以及后期混凝土收縮徐變過大,都會導致預應力損失超出設計值。

      鋼絞線滑絲。在預應力筋放張錨固后,夾片“咬不住”鋼絞線,或采 用熱切割法切割多余鋼絞線導致鋼絞線因熱脹冷縮效應而出現(xiàn)滑動回縮。

      鋼絞線斷絲。鋼絞線在波紋管內(nèi)部和錨具處都有可能發(fā)生斷絲。在波?紋管內(nèi)部,如果鋼絞線有損傷、銹蝕等初始缺陷,預應力張拉階段容易因?應力集中而出現(xiàn)斷絲。在錨具處,夾片的硬度過大,可能切入鋼絞線過多,造成斷絲。如果熱切割鋼絞線,造成鋼絞線局部強度下降,也會引起斷絲。

      欠張拉。預應力筋張拉采用“雙控”,以張拉力控制為主,伸長量控制 為輔。但實際施工現(xiàn)場的拉力機未標定,張拉力不準確,也沒有測量伸長 量輔助校核,導致預應力筋實際張拉應力達不到或者超過張拉控制應力。

      持荷時間不足。預應力筋張拉的持荷時間通常為 5 分鐘左右,如果持 荷時間不足或持荷時不隨時調(diào)整油泵保持規(guī)定的張拉力,將無法最大程度 克服預應力筋的應力松弛效應,造成錨固后預應力損失。持荷還有一個目 的是保證預應力分布均勻。

      三、特殊預應力損失

      在橋梁預應力構造中,除了最常見的承擔跨中正彎矩的縱向預應力筋 外,還有一些發(fā)揮特殊作用的預應力構造。比如裝配式小箱梁中的墩頂負 彎矩預應力、變截面箱梁中的腹板豎向預應力和斜拉橋塔柱中的環(huán)向預應 力。這些特殊預應力構造同樣會出現(xiàn)預應力損失。

      墩頂負彎矩預應力。 裝配式小箱梁在架梁后進行體系轉換施工時,需?張拉負彎矩束連接墩頂兩側箱梁。負彎矩預應力損失的原因主要有以下幾 點。1、由于錨下混凝土沒有設置加強鋼筋網(wǎng),鋼束張拉時不可避免的會出 現(xiàn)混凝土崩裂破碎等問題,為了避免進一步的破壞,有些預應力鋼束不張 拉或只張拉很小的力,導致墩頂負彎矩鋼束有效預壓力嚴重不足。2、兩側 箱梁由于架梁施工問題常常存在端部錯位現(xiàn)象,負彎矩束波紋管在接頭處 出現(xiàn)轉角和彎曲,增加了孔道摩阻。 3、 負彎矩束采用的扁波紋管空間狹小,本身孔道摩阻也較大,因此墩頂負彎矩束的預應力損失常常超過設計值。

      腹板豎向預應力。變截面箱梁的豎向預應力通常采用精軋螺紋鋼筋施 加,調(diào)查表明其損失普遍能達到 50%以上。豎向預應力損失大的原因有以 下幾點。1、精軋螺紋鋼筋是剛性索,施工時螺母、鋼筋、錨墊板三者的安 裝精度難以達到要求,容易出現(xiàn)偏位、錯位、傾斜等現(xiàn)象,導致預應力筋 摩阻增加; 2、張拉完成后錨固螺母擰不到位,導致放張后接縫壓縮鋼筋回 縮過大; 3、豎向預應力筋較短,與長束相比同樣量值的施工誤差會引起更 大的預應力損失。4、掛籃施工時常利用豎向預應力筋將軌道固定在梁體上,掛籃將對預應力筋產(chǎn)生豎直向上的作用力,使擰緊的螺母容易松動,造成 預應力筋回縮。

      塔柱環(huán)向預應力。塔柱環(huán)向預應力損失可能由三個原因引起:一是短?束的通病,索塔預應力筋的長度較短,均不到 6m,由預應力筋回縮和錨具?變形等引起的預應力損失較長束更大。二是索塔采用井字形環(huán)向預應力,預應力筋曲線形布置,管道摩阻力大。三是塔柱混凝土內(nèi)普通鋼筋、預應?力筋布置密集,施工困難,極易出現(xiàn)管道偏位、張拉不到位等情形,也會?導致預應力的進一步損失。資料表明,索塔總體預應力損失可以達到 50%。

      四、結語

      造成橋梁預應力損失的原因有很多。我們需要在設計、施工和運營過 程中予以高度重視,保證有效預應力滿足規(guī)范要求,為后期安全運營提供 堅實支撐。

      參考文獻:

      [1]張開銀.預應力混凝土橋梁彎曲孔道摩阻預應力損失分析,公路工 程,2021-07-22 09:51.

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      [3]茍想偉. 公路橋梁施工中預應力技術探討,價值工程,2018-06-13.

      [4]宋佳杰,大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋預應力損失對線形的影響,國防交通工程與技術,2018-01-20.

      [5]羅紅,橋梁短預應力鋼絞線預應力損失的補救措施及補救辦法,居 業(yè),2017-06-20.

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