張英民

(中國(guó)中鐵九局集團(tuán)有限公司 130000)

橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在的問(wèn)題探析

張英民

(中國(guó)中鐵九局集團(tuán)有限公司 130000)

隨著橋梁設(shè)計(jì)及施工技術(shù)水平的提高，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中被廣泛采用。近些年國(guó)內(nèi)橋梁的修建，大多采用后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)修建梁部。這種技術(shù)可以使橋梁構(gòu)筑物具有經(jīng)濟(jì)上合理，橋下通過(guò)能力提高的綜合效益。本文對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在梁施工中的施工過(guò)程及要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，為梁橋預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工提供參考。

預(yù)應(yīng)力；混凝土；梁橋

鐵路從97年開(kāi)始，進(jìn)行了6次大的提速，旅客列車(chē)的平均速度從40 km/h提高到現(xiàn)在最高時(shí)速350km/h，為旅客的出行帶來(lái)了極大方便。列車(chē)的高速運(yùn)行不僅要求車(chē)體本身能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)列車(chē)下部的鐵路構(gòu)筑物也提出了更高的要求。目前我國(guó)鐵路上近8000km的高速鐵路，從經(jīng)濟(jì)上和地基沉降的因素考慮，在設(shè)計(jì)上多以橋代路。例如津京城際和哈大高鐵，80%以上的基礎(chǔ)構(gòu)筑物部分采用橋代替路基的形式。提速之前，由于技術(shù)上的原因，我國(guó)鐵路大多采用普通鋼筋混凝土梁橋，其中梁定型圖中最大跨度是 24m，這種跨度修建的橋梁，其經(jīng)濟(jì)上和橋下通行能力上一直存在或多或少的問(wèn)題。隨著高速鐵路在我國(guó)跨越式發(fā)展，橋梁施工技術(shù)水平的提高，大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，在新建鐵路橋梁施工中變得越來(lái)越普遍。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

對(duì)混凝土或鋼筋混凝土的受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，是一種人為建立的應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，能有利抵消由于荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力，因而使混凝土構(gòu)件在使用荷載下允許出現(xiàn)拉應(yīng)力而不致開(kāi)裂，或推遲開(kāi)裂，或者限制裂縫寬度大小。

根據(jù)國(guó)內(nèi)工程界的習(xí)慣，將采用加筋的混凝土結(jié)構(gòu)按其預(yù)應(yīng)力度分成全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有剛度大、抗疲勞、防滲漏等特點(diǎn)，例如：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反拱過(guò)大，在恒載小、活載大、預(yù)加力大且在長(zhǎng)期承受持續(xù)作用時(shí)，梁的反拱會(huì)不斷增大，影響行車(chē)順暢；當(dāng)預(yù)加力過(guò)大時(shí)，錨下混凝土橫向拉應(yīng)變超出極限拉應(yīng)變，易出現(xiàn)沿預(yù)應(yīng)力鋼筋縱向不能恢復(fù)的水平裂紋。

部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是針對(duì)全預(yù)應(yīng)力混凝土在理論和實(shí)踐中存在的這些問(wèn)題，在最近十幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的預(yù)應(yīng)力混凝土。它是介于全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之間的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)時(shí)，對(duì)作用荷載短期的效應(yīng)組合，容許其截面受拉邊緣出現(xiàn)拉應(yīng)力或出現(xiàn)裂縫。部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，一般采用預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋混合鋼筋，不僅能充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用，同時(shí)也充分發(fā)揮非預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用，從而節(jié)約了預(yù)應(yīng)力鋼筋，進(jìn)一步改善了預(yù)應(yīng)力混凝土的使用性能。近些年來(lái)我國(guó)修建的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，多采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)型式。

2 混凝土梁橋預(yù)加應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋的預(yù)加應(yīng)力施工，是近些年來(lái)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工中的重點(diǎn)，控制好施工過(guò)程，才能滿足實(shí)際的荷載需要。

2.1 鋼絞線束制作及穿放

鋼絞線制作首先領(lǐng)取鋼絞線應(yīng)按試驗(yàn)報(bào)告單逐盤(pán)檢查領(lǐng)料。鋼絞線下料應(yīng)在特制的放盤(pán)筐中進(jìn)行，防止鋼絞線彈出傷人和扭絞。散盤(pán)后的鋼絞線應(yīng)細(xì)致檢查外觀，發(fā)現(xiàn)劈裂、重皮、小刺、折彎、油污等需進(jìn)行處理。

鋼絞線按實(shí)際計(jì)算的長(zhǎng)度加100毫米余量作為下料依據(jù)。下料應(yīng)在平整的水泥地面上進(jìn)行。鋼絞線下料長(zhǎng)度誤差不得超過(guò)30mm。鋼絞線下料時(shí)切割口兩側(cè)各30mm處用鐵絲綁扎，下料應(yīng)采用砂輪鋸切割。

編束后的鋼絞線按編號(hào)分類(lèi)存放，搬運(yùn)時(shí)支點(diǎn)距離不得大于3米，端部懸出長(zhǎng)度不得大于1.5米。

鋼絞線穿放前應(yīng)清除孔道內(nèi)雜物。鋼絞線穿入梁體后應(yīng)盡快張拉，停放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則應(yīng)采取防銹措施。

2.2 千斤頂與油表校正

張拉千斤頂在預(yù)施應(yīng)力前必須經(jīng)過(guò)校正，確定其校正系數(shù)，校正工作按以下方法進(jìn)行。

傳感器校正方法：將千斤頂及傳感器安裝在固定的框架中，用已校正過(guò)的壓力表與千斤頂配套校驗(yàn)。油表每5MPa一級(jí)，讀出相應(yīng)的傳感器讀數(shù)，每個(gè)千斤頂校驗(yàn)兩次，根據(jù)兩次油表讀數(shù)的平均值及傳感器讀數(shù)進(jìn)行回歸，得出回歸方程。校正千斤頂用的傳感器必須在有效期內(nèi)，傳感器的校驗(yàn)有效期為一年。

2.3 預(yù)應(yīng)力張拉

為防止梁早期裂紋應(yīng)對(duì)梁進(jìn)行三次張拉，即預(yù)張拉、初張拉和終張拉。早期張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 60%（30MPa）。預(yù)張拉后，應(yīng)在制梁臺(tái)位上繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)終張要求時(shí)方可進(jìn)行初張拉。

初張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度不小于40 MPa。脫模時(shí)梁體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%條件下，也可將預(yù)張拉和初張拉合并進(jìn)行。且梁體張拉前試驗(yàn)室應(yīng)提供強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告。張拉值班技術(shù)人員依據(jù)試驗(yàn)報(bào)告決定是否張拉，并通知監(jiān)理工程師旁站。梁體初張拉后才允許移梁。終張拉應(yīng)在梁體混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值后，且齡期不少于10天時(shí)進(jìn)行，可在制梁臺(tái)座或存梁臺(tái)座上完成。

預(yù)施應(yīng)力前應(yīng)作好如下準(zhǔn)備工作：

1）試驗(yàn)室檢查梁體混凝土是否已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和彈性模量要求、混凝土齡期是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則不允許預(yù)加應(yīng)力。

2）技術(shù)員監(jiān)督檢查張拉千斤頂和油壓表均在校驗(yàn)有效期內(nèi)。

3）第一片梁張拉前應(yīng)測(cè)定下列數(shù)據(jù)：錨具的錨口摩阻、管道摩阻、錨具錨固后的鋼絞線回縮量。

預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)采用雙控制，即以張拉控制應(yīng)力為主，并以鋼絞線伸長(zhǎng)量校核，實(shí)際伸長(zhǎng)量應(yīng)不超過(guò)理論伸長(zhǎng)量的±6%，當(dāng)伸長(zhǎng)量超過(guò)±6%時(shí)應(yīng)查明原因。

2.4 預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力控制

預(yù)張拉：0→0.1σcon（測(cè)初始伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→0.2σcon（測(cè)伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→設(shè)計(jì)張拉力（持荷5分鐘）→補(bǔ)充到設(shè)計(jì)張拉力（測(cè)控制油壓伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→錨固（測(cè)錨固回縮量）。

初張拉：0→0.1σcon（測(cè)初始伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→0.2σcon（測(cè)伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→設(shè)計(jì)張拉力（持荷5分鐘）→補(bǔ)充到設(shè)計(jì)張拉力（測(cè)控制油壓伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→錨固（測(cè)錨固回縮量）。

終張拉：對(duì)于已經(jīng)預(yù)張拉或初張拉的0→0.66σcon→σcon（持荷 5分鐘）→充到σcon（測(cè)控制油壓伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→錨固（測(cè)錨固回縮量）。

對(duì)于沒(méi)有張拉過(guò)的0→0.1σcon（測(cè)初始伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→0.2σcon（測(cè)伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→σcon（持荷5分鐘）→補(bǔ)充到σcon（測(cè)控制油壓伸長(zhǎng)量及夾片外露量）→錨固（測(cè)錨固回縮量）。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土梁張拉質(zhì)量要求

3.1 張拉完畢后，必須經(jīng)技術(shù)人員檢查簽字認(rèn)可。錨具、夾具均應(yīng)設(shè)專(zhuān)人妥善保管，避免銹蝕、粘污、散失。

3.2 預(yù)施控制應(yīng)力后，鋼絞線兩端張拉伸長(zhǎng)值之和不超過(guò)計(jì)算值的±6%（超出此限時(shí)應(yīng)查明原因）。

3.3 全梁斷絲、滑絲總數(shù)不超過(guò)鋼絲總數(shù)的0.5%，并不得位于梁體的同一側(cè)，且一束內(nèi)斷絲不得超過(guò)一絲。

3.4 鋼絞線回縮量不大于6mm。

3.5 錨固后夾片表面應(yīng)平整，同束夾片外露量差不超過(guò)1mm。

3.6 因處理滑絲、斷絲而引起鋼絞線束重復(fù)張拉時(shí)，同一束不超過(guò)3次；若鋼絲與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時(shí)，應(yīng)予更換。

3.7 認(rèn)真作好張拉記錄和張拉過(guò)程中出現(xiàn)各種情況的原始記錄，終張拉后經(jīng)檢查并確認(rèn)全部合格后方可割絲。

4 張拉施工常見(jiàn)問(wèn)題

4.1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋張拉前，需要對(duì)波紋管及錨頭進(jìn)行嚴(yán)格檢查，波紋管在梁體中的位置，應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的要求，波紋管和錨頭之間的連接要緊密，防止在灌注混凝土中，發(fā)生滲漏，影響到后期的灌漿工序。

4.2 混凝土在灌注過(guò)程中，要避免振搗設(shè)備對(duì)波紋管的持續(xù)振動(dòng)，保證波紋管在混凝土灌注過(guò)程中位置不發(fā)生偏移。

4.3 當(dāng)梁斷絲、滑絲超過(guò)鋼絲總數(shù)的0.5%，且一束內(nèi)斷絲超過(guò)一絲時(shí)均須進(jìn)行處理。處理方法是，可用單根張拉油頂進(jìn)行補(bǔ)拉。當(dāng)一束內(nèi)出現(xiàn)多根鋼絞線滑絲時(shí)，須放松鋼絞線束并重新裝夾片整束補(bǔ)拉。

4.4 張拉時(shí)，千斤頂后面不準(zhǔn)站人，也不得踩踏高壓油管，避免發(fā)生傷人事故。

4.5 張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)張拉設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常，應(yīng)立即停機(jī)檢查維修。

5 小結(jié)

隨著橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工會(huì)在我國(guó)橋梁施工中越來(lái)越常見(jiàn)，在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工，并對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的施工問(wèn)題進(jìn)行過(guò)程控制，才會(huì)保證預(yù)應(yīng)力混凝土梁構(gòu)筑物達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為優(yōu)質(zhì)工程打下良好的基礎(chǔ)。

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1007-6344（2016）07-0064-01

張英民 男 1977年4月 籍貫：吉林 職稱：工程師 單位：中國(guó)中鐵九局集團(tuán)有限公司 郵編 130000