浅谈公路桥梁施工中预应力技术存在的问题及对策
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摘要：预应力技术在大规模桥梁施工工程中有着广泛的应用。阐述了公路桥梁施工中预应力技术的几种应用,概括了公路桥梁施工中预应力技术存在的问题,给出了公路桥梁施工中解决预应力技术存在问题的对策。
关键词：预应力技术 公路桥梁施工 混凝土
在公路桥梁施工中，预应力混凝土结构具有充分发挥材料性能、防止混凝土产生裂缝,减轻结构自重、增大桥梁跨径、刚度大、行车舒适等优点，但是预应力桥梁的裂缝病害也相当普遍,特别是箱梁桥。产生裂缝病害的原因很多,其中预应力桥梁施工中出现的若干预应力技术问题,在施工中常出现一些问题,给工程结构的质量带来一些隐患已受到众多专家的关注和质疑。
一、公路桥梁施工中预应力技术的应用
1.预应力技术在受弯构件中的应用。由于碳纤维具有较高的强度,并且施工也比较简单,因此采用碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用。但是由于在对受弯构件进行加固前结构已存在初始内力,混凝土已具有初始的压应变和拉应变,因此当受压区混凝土的压应变达到混凝土的极限压应变时,受弯构件达到了极限承载力。
2.预应力技术在加固施工中的应用。道路桥梁加固一般是通过对构件的补强和对结构性能的改善来恢复或提高现有道路桥梁的承载能力,以延长其使用寿命,适应现代交通运输的高要求。然而,实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变。此时可预先对构件施加预应力,使受压区产生拉应力,受拉区产生压应力,减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变,以提高在构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力,使加固钢筋得到充分发挥。
3.预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用。多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区,一般在支座处为负弯矩,跨中为正弯矩。当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时,需要进行加固处理。跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时,可用粘贴碳纤维的方法进行加固,施工相对比较容易,其主要的原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。
二、公路桥梁施工中预应力技术存在的问题
1.波纹管堵塞。堵管是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象发生了堵管会导致后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时钢绞线实际伸长值与设计计算值相差很大,给施工带来不必要的麻烦,即影响了工期,又耗费了人力。引起堵管的原因分析:首先,施工单位在施工过程中没有严格按照施工规范安装波纹管,出现波纹管定位不精确引起的弯折扭曲、套管接头松动,或者是在混凝土浇筑施工中,振捣人员在振捣混凝土时操作失误,造成波纹管局部的破裂,直接导致混凝土水泥浆渗漏到波纹管中造成堵管。其次,波纹管自身的质量缺陷引起漏浆堵管。
2.后张预应力结构张拉力控制的问题。预应力施工作业不够规范,特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制,以张拉力为主,以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用1.5级油压,误差大,有的千斤顶甚至未经计量标定就张拉,而且张拉人员多数未经专业培训,如果作业不专心,经常容易出现较大误差,甚至读错表,发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时,由于每束张拉力都不同,往往对预应力筋的伸长值计算不准确,弹性模量取值混乱,实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在±6%范围内,导致张拉力失控。
3.预应力结构张拉前出现裂隙问题。钢筋砼结构在使用荷载作用下裂隙是不能避免的,部分预应力的B类构件也允许出现有限制的裂隙,而在预制场内的构件,则应尽量避免出现裂隙。张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常在表面处,宽度较细、分布不均,梁板类构件多沿短方向分布,有时产生在箍筋位置,有时从构件顶面延伸到构件侧面,温度裂缝有表面的、深进的和贯穿的,走向元一定规律。梁板式构件裂缝多平行于短边,深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行,裂缝沿构件全长分段出现。
4.预应力钢筋孔道堵塞问题。这种现象主要发生在后张法构件中,预留孔道塌陷或堵塞使预应力筋不能顺利穿过,不能保证灌注工程质量,影响张拉效果。产生的主要原因是抽芯过早,水泥砼尚未凝固,不具有一定的强度,或抽芯太晚,橡胶抽拔管可能被拔断。
三、公路桥梁施工中解决预应力技术存在问题的对策
1.预应力钢筋张拉伸长量不足的防治措施。①在预埋预应力钢筋管道时,对每个坐标位置都严格按照设计数据准确定位并固定牢靠,使整体管道线形保持圆滑顺直尤其是禁止有由施工而造成的局部弯曲,在浇筑混泥土前务必经过认真的检查后才可实施施工,并在进行混泥土浇筑振捣时要特别注意,振捣棒不能直接碰撞管道,避免预应力管道发生偏移。②在计算预应力钢筋张拉的理论伸长量时,预应力钢筋的弹性模量要通过试验取得实际数据。
2.管道堵塞问题的解决措施。遇到管道堵塞问题时,首先应根据预应力筋坐标曲线,标注漏浆孔管道堵塞的准确位置,且避开梁的主筋位置,采用冲击钻进行缓慢开孔,以清除波纹管中的水泥浆块,使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩。其次待张拉结束后用高等级微膨胀混凝土封堵孔洞。
3.预应力过大解决措施。首先,加强对预应力材料的检验和各工序的质量控制。其次,严格控制梁体中混凝土的龄期,在梁体开始张拉前,除了对梁体混凝土的强度有一定的要求外,还需对梁体混泥土龄期也进行控制,避免过早张拉。再次,在进行设计时就强制规定龄期必须达到10天以上才可进行张拉,以免因减少混凝土收缩和渐变引起的预应力损失和梁体反拱度过大。最后,采用级配良好的石英砂。
四、结语
预应力技术无论是从理论上还是工程实际运用,都已经过几代人的不断研究和创新,已发展为一种比较成熟的技术,并且预应力技术已在道路和桥梁施工中普遍运用,然而,预应力张拉施工工艺相对较复杂,要求预应力结构施工的专业性强,造成施工中仍存在许多的不足,本文针对预应力桥梁施工中可能出现的问题进行分析,以期引起相关设计和施工人员的高度重视。
参考文献：
[1]杨宗放:现代预应力混凝土施工[M],中国建筑工业出版社,2002.
[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S],JTG D62-2004.
[3]周明华:预应力桥梁裂缝的成因之一预应力施工中存在的若干技术问题[A],第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C],2007.