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        后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工技術(shù)應(yīng)用研究

        2019-05-21 04:52:38付長(zhǎng)春

        付長(zhǎng)春

        摘 要:作為道路工程常見的結(jié)構(gòu)形式,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛。在整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)高應(yīng)力狀態(tài)預(yù)應(yīng)力筋對(duì)腐蝕較為敏感。如果出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,相比無應(yīng)力狀態(tài)其速度更快,極易導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋銹蝕部位斷面被損壞,從而出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力失效等問題,甚至?xí)?duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性造成嚴(yán)重影響。該文在充分掌握預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)基本原理的前提下,結(jié)合具體案例,對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工工藝進(jìn)行探討,并分析了預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工工藝的經(jīng)濟(jì)效益。

        關(guān)鍵詞:后張法預(yù)應(yīng)力砼;橋梁工程;鋼筋工程

        中圖分類號(hào):U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天,我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展迅速。橋梁工程作為交通工程建設(shè)的主要組成部分,其施工質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)工程整體質(zhì)量影響較大。在我國(guó)橋梁工程建設(shè)中,普通結(jié)構(gòu)的大中型預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁越來越多,進(jìn)而提高了預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)水平。為滿足道橋平面線形設(shè)計(jì)要求,必須進(jìn)一步規(guī)范橋梁建設(shè)施工工藝。預(yù)應(yīng)力混凝土施工中,往往會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫、表面不平整等問題,將對(duì)整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成嚴(yán)重影響,甚至?xí)?dǎo)致質(zhì)量事故發(fā)生。為了進(jìn)一步提升工程施工安全及耐久性,必須結(jié)合工程實(shí)際,從多方面采取措施,提高工程質(zhì)量。

        1 預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)基本原理

        預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在受外力荷載作用前,人為地對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加壓力,以此形成預(yù)應(yīng)力狀態(tài),可將外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力有效抵消或減小。也可以理解為利用混凝土高抗壓強(qiáng)度性能,對(duì)結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度缺陷有效克服,從而控制或延緩受拉區(qū)混凝土裂縫產(chǎn)生時(shí)間。

        通過張拉高強(qiáng)度鋼筋、鋼絲產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。先張法與后張法為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要張拉方式,第一,先張法是指鋼筋先張拉,隨后進(jìn)行混凝土澆筑,當(dāng)混凝土強(qiáng)度符合施工要求,即可將鋼筋兩端放松;第二,后張法是指混凝土先澆筑,當(dāng)混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,隨后對(duì)從混凝土預(yù)留孔道內(nèi)貫穿的鋼筋進(jìn)行張拉,且兩端錨固。相比鋼筋混凝土,預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)如下:1)選用的材料強(qiáng)度較高,象鋼材、混凝土等;2)抗裂能力、抗?jié)B能力良好;3)節(jié)約材料,象鋼材節(jié)約比例可達(dá)到1/2左右,混凝土節(jié)約比例可達(dá)到2/5左右;4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為美觀、輕巧。

        2 工程概況

        某橋梁工程為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,12.99 m寬箱梁橫斷面為單箱雙室,斜腹板。8.99 m寬箱梁橫斷面為單箱單室,斜腹板。1.7 m梁高,2 m箱梁翼緣板長(zhǎng)。該橋梁設(shè)計(jì)以現(xiàn)場(chǎng)一聯(lián)整體現(xiàn)澆為主,選用后張法預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)。根據(jù)施工條件,可選取1860級(jí)鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼塑,以Φs15.2低松弛鋼絞線為預(yù)應(yīng)力筋,1 350 MPa為預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力。除此之外,選取塑料波紋管真空灌漿技術(shù)用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。同樣選用塑料波紋管用于預(yù)應(yīng)力孔道,待完成張拉施工后,可將40 MPa水泥漿灌入波紋管內(nèi)。

        3 后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工工藝

        預(yù)應(yīng)力混凝土橋因其具有跨越能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性良好等優(yōu)勢(shì)成為橋梁工程建設(shè)的首選橋型之一。后張法施工是預(yù)應(yīng)力混凝土橋施工的重點(diǎn),做好各項(xiàng)施工工作,有利于控制工程質(zhì)量,提高建設(shè)水平。

        3.1 鋼筋工程施工

        待鋼筋運(yùn)送至施工場(chǎng)地,應(yīng)做好二次試驗(yàn)保證質(zhì)量合格。下料前需要調(diào)直鋼筋且除銹,保證鋼筋表面清潔無雜物。根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求加工鋼筋,象拉直鋼筋后存在死彎的情況,需切除。在加工場(chǎng)地,可統(tǒng)一完成鋼筋下料、彎制工作,待運(yùn)送現(xiàn)場(chǎng)后,再進(jìn)行焊接、綁扎,要求綁扎鋼筋管架時(shí),保證其穩(wěn)固性,且各部位尺寸無誤,嚴(yán)格按照相關(guān)施工規(guī)范規(guī)定,確定鋼筋用量及規(guī)格。

        3.2 模板工程施工

        選用鋼模用于該工程施工,使用前,需要保證模板強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性與施工設(shè)計(jì)相符。為避免漏漿,可將海綿等加塞到模板接縫位置,同時(shí)確保模板固定良好,拼裝的支架穩(wěn)定。

        3.3 混凝土工程施工

        混凝土材料應(yīng)具備出廠證明,保證其質(zhì)量合格。選用電子秤計(jì)量混凝土配合比,提高其精準(zhǔn)度。在攪拌混凝土?xí)r,可先向罐內(nèi)投入水泥、砂等材料,先進(jìn)行20 s攪拌,隨后將水加入,再次進(jìn)行30 s攪拌,待碎石添加后,需在進(jìn)行1 min攪拌。根據(jù)工程建設(shè)具體情況,可一層一層連續(xù)不斷地進(jìn)行混凝土澆筑,且在40 cm以上控制各層厚度。相比振搗棒振動(dòng)長(zhǎng)度,振搗棒插入深度需控制在2/3以內(nèi),且向下層混凝土內(nèi)插入一定深度。要求振搗施工在下層混凝土初凝前進(jìn)行,并結(jié)束相應(yīng)位置的上層混凝土施工,保證能夠緊密連接上下混凝土。

        3.4 墩臺(tái)柱施工

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,施工吊裝可分節(jié)進(jìn)行,并將海綿條加墊到節(jié)間接頭位置,由螺母連接、固定。待檢驗(yàn)墩柱鋼筋、模板施工合格后,即可進(jìn)行墩柱混凝土澆筑。通常選用翻斗車作為運(yùn)輸機(jī)械,由吊斗、串筒等工具入模,為了避免離析問題產(chǎn)生,必須合理地控制串筒底與混凝土面之間的距離,要求在2 m以內(nèi)。在澆筑施工中,需要及時(shí)查看混凝土坍落度,避免產(chǎn)生過振、漏振等現(xiàn)象。終凝后,應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)工作,象灑水保濕等。

        3.5 預(yù)應(yīng)力筋張拉

        在標(biāo)定、檢查好千斤頂、油泵等構(gòu)件合格后,即可張拉預(yù)應(yīng)力筋。選用雙控法張拉箱梁預(yù)應(yīng)力,是指主要以張拉力控制為準(zhǔn),且準(zhǔn)確校核鋼束的實(shí)際伸長(zhǎng)量,在施工規(guī)范要求內(nèi)合理控制實(shí)測(cè)與理論伸長(zhǎng)值之間的偏差,如果偏差較大,應(yīng)及時(shí)暫停張拉,并找出原因,采取措施進(jìn)行處理。張拉后張法預(yù)應(yīng)力筋過程中,需先調(diào)節(jié)至初應(yīng)力狀態(tài),隨后在進(jìn)行伸長(zhǎng)值張拉與量測(cè),按照既定張拉順序完成張拉施工。

        3.6 壓漿封錨

        結(jié)束張拉作業(yè)后,即可進(jìn)行孔道壓漿與封錨。該工程選用真空壓漿法,使密閉狀態(tài)良好的預(yù)應(yīng)力孔道經(jīng)過真空泵抽成真空狀態(tài),隨后將水泥漿液向孔道內(nèi)壓入。這種壓漿方式,可以有效地克服傳統(tǒng)壓漿工藝的缺陷,提升灌漿飽滿度與密實(shí)度,并且增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋防腐性能,提高結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施。

        壓漿時(shí)可選用425普通硅酸鹽水泥,0.4~0.45為水灰比范圍,鋁粉為膨脹劑。壓漿時(shí),應(yīng)保證各個(gè)孔道壓漿達(dá)到壓力最大值時(shí),具有相應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間。壓漿應(yīng)保證孔道另一端飽滿,且出漿。完成壓漿之后,需清理干凈漿錨具附近及鑿毛。根據(jù)施工規(guī)定布設(shè)鋼筋網(wǎng),并進(jìn)行封錨混凝土澆筑。

        3.7 伸縮裝置施工

        安裝伸縮裝置時(shí),對(duì)氣溫要求較高,需控制在10 ℃左右。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)安裝溫度確定異型鋼間距,象安裝溫度與設(shè)計(jì)不符,異型鋼間距則根據(jù)設(shè)計(jì)值內(nèi)插。除此之外,應(yīng)按照施工圖紙做好鋼筋預(yù)埋工作。

        3.8 橋面系施工

        選用鋼纖維防水混凝土用于橋面鋪裝施工,以混凝土內(nèi)水泥摻量為標(biāo)準(zhǔn),防水劑的摻加量為其3.8 %,并在S6以上控制防水抗?jié)B等級(jí),設(shè)計(jì)抗?jié)B標(biāo)號(hào)需超過0.6 MPa,纖維要求見表2。

        鑿毛及清理工作需在澆筑前完成,澆筑時(shí)需要均勻分布鋼纖維,且保證澆筑連續(xù)性,一般將澆筑時(shí)間控制在30 min以內(nèi)。根據(jù)工程實(shí)際情況,振搗器以平板式為準(zhǔn),隨后碾壓整平表面,表面無泌水現(xiàn)象即可抹平施工,表面經(jīng)修整之后,不允許存在鋼纖維裸露現(xiàn)象。在初凝前,還應(yīng)進(jìn)行拉毛施工,拉毛過程中嚴(yán)禁鋼纖維被帶出。

        4 預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工工藝經(jīng)濟(jì)效益分析

        相對(duì)于其他橋梁,為了更好地了解預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的優(yōu)勢(shì),必須對(duì)其施工工藝的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮。象材料費(fèi)用、壓漿時(shí)間及施工技術(shù)等,具體如下:

        1)材料費(fèi)用有所節(jié)省。與金屬波紋管單價(jià)相比,塑料波紋管單價(jià)較高,每米可多出3~4元,但是由于塑料波紋管具有較小的摩阻系數(shù),可大幅度降低摩阻損失,促使鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力值的有效提升,一般鋼絞線可節(jié)省5 %~8 %。以20 m箱梁50片為例,對(duì)其成本進(jìn)行分析,結(jié)果見表3。

        2)節(jié)約壓漿時(shí)間,降低勞動(dòng)力,相比真空輔助壓漿時(shí)間,普通壓漿所花費(fèi)的時(shí)間為其2倍左右,影響施工進(jìn)度。

        3)真空輔助壓漿法的應(yīng)用,在結(jié)構(gòu)安全性、耐久性方面效果較為顯著,同時(shí)可延長(zhǎng)工程的使用壽命,降低后期橋梁養(yǎng)護(hù)維修成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升,越來越多的新技術(shù)、新工藝、新材料被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)當(dāng)中,特別是技術(shù)要求高的橋梁工程,技術(shù)應(yīng)用種類已呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。后張法在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中的應(yīng)用,可以大大地提高施工質(zhì)量,延長(zhǎng)工程使用壽命,對(duì)實(shí)現(xiàn)橋梁工程的社會(huì)價(jià)值有重大意義。

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