鄒龍昆

(江西中煤建設集團有限公司,南昌 330038)

預應力技術(shù)能夠加強道路橋梁的穩(wěn)定性,避免產(chǎn)生裂縫問題,保證工程質(zhì)量及安全。施工需按照規(guī)范開展作業(yè),保證各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量,發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,提升工程建設水平[1-2]。

某預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋橋長186 m,跨徑2 m×13 m+8 m×20 m,橋?qū)?0 m,上部結(jié)構(gòu)為預應力混凝土箱梁,采用掛籃懸臂澆筑完成,橋墩為圓端形實體橋墩,鉆孔灌注樁基礎,橋面鋪裝層采用瀝青混凝土面層。圖1為此預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁結(jié)構(gòu)。

圖1 預應力箱梁結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of prestressed box girder

1 預應力施工技術(shù)要點

1.1 錨固錨具

預應力施工中,錨固錨具的質(zhì)量及可靠性對結(jié)構(gòu)安全性及使用壽命有著重要影響,必須嚴格按照規(guī)范要求選擇合適的錨固錨具,確保其質(zhì)量及性能符合設計要求。使用錨固錨具時需進行嚴格的操作及施工控制,確保錨固過程中的張拉力及位移控制符合設計要求,確保預應力鋼絞線得到有效錨固[3]。

施工前,要確定預應力鋼絞線的布置位置,考慮結(jié)構(gòu)設計、荷載要求、施工可行性及效率,確保預應力能夠有效傳遞到結(jié)構(gòu)的關鍵部位。針對跨中轉(zhuǎn)向橫肋施工作業(yè)與鋼絞線存在偏差的問題,施工過程中要及時調(diào)整,對錨固端橫梁的預埋位置進行準確計算及布置,保證預應力鋼絞線在錨固端橫梁中的錨固長度滿足設計要求。在橋墩設置導槽及跨中轉(zhuǎn)彎橫筋時,應根據(jù)設計及規(guī)范要求施工。為保證支護結(jié)構(gòu)中預應力鋼索能被精準導引至預設位置且在受力時能發(fā)揮支護與導引功能,需保證支護結(jié)構(gòu)的幾何尺寸精度。在跨中轉(zhuǎn)向橫肋施工時,需保證鋼絞線的彎折處符合要求,對各端部進行打磨,避免出現(xiàn)卡滑問題,確保鋼絞線的錨固效果及施工質(zhì)量。

1.2 預應力筋

預應力鋼筋張拉主要分為預加載和高應力張拉。在工程實踐中雖然采用標號等方法對鋼絲繩定位進行控制,但張拉時還會發(fā)生鋼絲繩纏繞的現(xiàn)象。為避免出現(xiàn)此問題,需預緊張拉,通過適當?shù)念A拉力來消除鋼絞線的松弛,保持其緊致狀態(tài),從而在高應力張拉階段能夠更好地控制鋼絞線的位移及拉力。通過預緊張拉調(diào)整鋼絞線的張拉位置,使其處于合適的狀態(tài),降低張拉時出現(xiàn)纏繞或錯位的風險。在進行預緊張拉時,由于鋼絞線的長度較長,其下垂量較大。為了保證預應力筋在結(jié)構(gòu)內(nèi)的均衡張拉,應從兩端同時進行預緊張拉并進行對稱處理,以確保鋼絞線下兩端的黏結(jié)長度相差不會過大,保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及均衡性。預緊張拉的力量應控制在設計張拉力的15%左右[4]。

預應力筋的理論伸長值是評估及控制預應力筋在施工過程中長度的控制指標。理論伸長值是預應力筋在受到拉力作用后產(chǎn)生的伸長長度,通過以下公式計算得出：

(1)

式中,ΔL為預應力鋼筋的計算伸長值,m;Pp為預應力鋼筋的平均張拉力,N;L為預應力鋼筋在孔道中的長度,m;Ap為預應力鋼筋的截面面積,mm2;Ep為預應力鋼筋的彈性模量,MPa。

1.3 壓力灌漿

預應力鋼筋失去保護后會以非水平彎曲或傾斜狀態(tài)存在,且水泥漿自身的水蒸發(fā)會導致空隙形成。在高應力張拉操作過程中,預應力鋼筋容易發(fā)生腐蝕,腐蝕部分會出現(xiàn)缺損,嚴重影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,進而影響公路橋梁的施工效果。在灌漿過程中需控制水泥漿的配合比及澆筑時間,嚴格按照施工規(guī)范及要求進行操作[5]。

2 橋梁施工監(jiān)測及控制

為保證梁體的線形控制,在正式施工前需對其進行初算。利用Midas Civil有限元軟件,建立橋梁整體結(jié)構(gòu)模型,進行固結(jié)模擬。

2.1 截面應力

主跨跨中與箱梁根部截面縱向應力結(jié)果分別如圖2(a)、(b)所示。

圖2 主梁截面應力實測值Fig.2 Measured stress values of main beam section

由圖2可知,主跨跨中與箱梁根部頂板截面為受壓狀態(tài),底板截面為受拉狀態(tài),隨加載等級的增加,應力逐漸增大,但均未超出容許限制,表明在施工過程中梁體結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)裂縫等病害。

2.2 位移

為了保證本橋線形的優(yōu)美、平順及合龍口兩端的高差達到一定的標準,在施工過程中需對每個梁段的撓度變化進行測量,在進行豎向撓度測量時,需對相同斷面的各個測點間的高差進行測量,以確保中線走向及平面的穩(wěn)定性[6]。按照施工需要在每個分段的縱向方向兩端20 cm處分別設5個測點,沿0#塊水平方向設水平測量參考點,梁端測點的埋置應考慮梁段的特點及施工條件,避免因吊籃行走軌跡遮擋而造成影響。

2.2.1 梁體自重荷載下變形

以1#墩最大懸臂狀態(tài)為例,進行自重荷載下的梁體變形計算,在自重荷載作用下,梁體結(jié)構(gòu)的變形情況如圖3所示。

圖3 自重荷載作用下的位移變形Fig.3 Displacement and deformation under self-weight load

由圖3可知,在自重荷載作用下,隨著懸臂長度的增加,懸臂段的變形逐漸增大。在節(jié)點11處,由于與支撐的連接方式不同,局部約束導致應力集中,令端頭附近梁體位移最大。故在進行橋梁設計及施工時需綜合考慮懸臂長度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、局部約束等因素,保證橋梁的安全性及穩(wěn)定性,確保其在使用壽命內(nèi)滿足設計要求。

2.2.2 預應力荷載下的變形

隨著鋼束的不斷張拉,在預應力荷載作用下,梁體各節(jié)點的撓度變形情況如圖4所示。

圖4 預應力荷載作用下節(jié)點的位移變形Fig.4 Displacement and deformation of joints under prestressed load

由圖4可知,支座處節(jié)點位移值為0,這是由于支座起到固定梁體的作用,使其在該位置不發(fā)生位移。懸臂距離端部越遠,需要張拉的鋼筋越多,導致梁體總體變形越大。在墩頂兩側(cè)隨著鋼束的張拉及預應力的施加,梁體變形逐漸增大。當接近梁端部時,梁體變形又逐漸減小。

2.2.3 材料收縮徐變作用引起的位移

收縮徐變作用下的各節(jié)點累計位移情況如圖5所示。

圖5 材料收縮徐變作用下的位移變形Fig.5 Displacement and deformation of materials under shrinkage and creep

由圖5可知,混凝土的變形情況主要集中在橋梁的中間位置,由墩頂部到墩兩邊逐步增加,到1/2L左右(L為橋跨)時又逐漸減少,在徐變作用下,最大變形絕對值為1.74 mm。表明在橋梁整個服役過程中徐變行為對其造成很大的影響。施工期間,徐變導致的變形會影響施工的準確性及穩(wěn)定性,而在成橋后的使用階段,混凝土的長期徐變會導致橋梁的長期變形。

3 結(jié)束語

在市政道路橋梁施工中,采用預應力技術(shù)可改善橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,防止出現(xiàn)裂縫,提高工程質(zhì)量,延長使用壽命。以某預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋工程為例,對橋梁施工預應力技術(shù)施工要點及監(jiān)測控制等進行研究,為市政道路橋梁工程提供技術(shù)參考。