桥梁预应力施工管理探讨

宋军华 韩萍萍

摘 要: 随着道路桥梁建设规模的扩大,预应力技术在桥梁工程中的应用越来越广泛,然而出现的质量问题也不断增多。阐述了预应力技术在公路桥梁施工中存在的问题,分析了预应力技术的施工管理工艺,并提出了有关对策。

关键词: 桥梁施工;预应力;施工管理

中图分类号: F407.9

1 引言

预应力施工工艺是指通过张拉已夹紧须应力筋的锚具,在预应力混凝土结构中建立预加应力的施工方法。

对混凝土结构施加预应力的方法可分为两大类:一类是外部预应力,指通过机械方法调节外部反力,使混凝土结构受到预压应力;另一类是内部预应力,主要是通过机械法即张拉预应力筋来使混凝土受压。内部施加预应力还可用电热法、白张法等方法进行。

机械法施工工艺一般采用千斤顶或其他张拉工具;电热法施工工艺则是将低压强电流通过预应力筋使其发热伸长,锚因后利用预应力筋的冷缩而建立预应力;白张法施工,工艺是利用膨胀水泥带动预应力筋一起伸长的张拉方法。

预应力结构主要采用机械法施工工艺。根据张拉预应力筋与浇筑混凝土构件的先后次序,机械法预应力施工工艺可分为先张法预应力施工工艺和后张法预应力施工工艺两种;按预应力筋与混凝土之间是否有粘结力及预应力筋在体内还是在体外的不同,后张法预应力施工工艺又可分为有粘结后张法预应力施工工艺、元粘结预应力施工工艺及体外预应力施工工艺等三种。

2 先张法预应力施工工艺

在浇筑混凝土之前先张拉预应力筋的方法称为先张法,先张法的主要施工工序为:在台座上张拉预应力筋至预定长度后,将预应力筋固定在台座的传力架上;然后在张拉好的预应力筋周围浇筑混凝土;待混凝土达到一定的强度后(约为混凝土设计强度的70%左右)切断预应力筋。由于预应力筋的弹性回缩,使得与预应力筋粘结在一起的混凝土受到预压作用。因此,先张法是靠预应力筋与混凝土之间粘结力来传递须应力的。先张法适用在长线台座上成批生产配直线预应力筋的混凝土构件,如混凝土预制箱梁和T形梁等。其优点为生产效率高、施工工艺简单、锚夹具可多次重复使用等。

3 有粘结后张法预应力施工工艺

后张法主要施工工艺:先浇筑好混凝土构件,并在构件中预留孔道(直线或曲线形);待混凝土达到顶朗强度后(一般不低于混凝土设计强度的75%),将预应力钢筋。穿人孔道;利用构件本身作为受力台座进行张拉(一端锚固一端张拉或两端同时张拉),在张拉预应力钢筋的同时,使混凝土受到顶压。张拉完成后,在张拉端用锚具将预应力筋锚住;最后在孔道内灌浆使预应力钢筋和混凝土构成一个整体,形成有粘结后张法预应力结构。

有粘结后张法预应力施工不需要专门台座,便于在现场制作大型构件,适用于配直线及曲线预应力钢筋的构件。但其施工工艺较复杂、锚具消耗量大、成本较高。

4 无粘结预应力施工工艺

主要施工工序为:将无粘结预应力筋准确定位,并与普通钢筋一起绑扎形成钢筋骨架,然后浇筑混凝土;待混凝土达到预期强度后(一般不低于混凝土设计强度的75%),利用构件本身作为受力台座进行张拉(一端锚因一端张拉或两端同时张拉),在张拉预应力筋的同时,使混凝土受到预压。张拉完成后,在张拉端用锚具将预应力筋锚住,形成无粘结预应力结构。

无粘结预应力施工工艺的基本特点与有粘结后张法预应力比较相似,区别在于:(1)由于避免了预留孔道、穿预应力筋及压力灌浆等施工工序,无粘结预应力的施工过程较为简单;(2)由于无粘结预应力筋通长与混凝土无粘结,其预应力的传递完全依靠构件两端的锚具,因此元粘结预应力对锚具的要求非常高。

5 体外预应力施工工艺

主要施工工序为:先浇筑好混凝土构件,并在构件中预埋预应力筋转向块;待混凝土达到顶期强度后(一般不低于混凝土设计强度的75%),穿入预应力筋、并定位;利用构件本身作为受力台座进行张拉(一端锚因一端张拉或两端同时张拉),在张拉预应力筋的同时,使混凝土受到预压。张拉完成后,在张拉端用锚具将预应力筋锚住,从而形成体外预应力结构。一套完整的体外预应力体系的组成还应包括体外预应力防护系统和体外预应力减振器等。混凝土斜拉桥与悬索桥属此类结构的特例。

与有粘结后张法预应力结构相比,体外预应力结构的优点在于后张预应力筋布置灵活,并便于更换,但预应力筋的防火、防腐蚀及防冲撞等措施较为复杂。

6 预应力施工工艺

(1)制孔。

预应力孔道位置及材质应符合设计要求,并满足灌浆工艺的要求。制孔管应管壁严密不易变形,确保其定位准确,管节连接应平顺。孔道锚固端的预埋钢板应垂直于孔道中心线。孔道成型后应对孔道进行检查,发现孔道阻塞或残留物应及时处理。后张法混凝土构件的预留于L道是由制孔器来形成的。常用的制孔器的型式有:

①抽拔式制子L器,即在预应力混凝土构件中根据设L要求预埋制孔器具,待混凝土初凝后抽拔出制孔器具,从而形成预留孔道。采用抽拔式制子L器成型的预应力孔道,虽然造价较低,但施工较麻烦、孔道摩阻大、易穿孔漏浆,故只在一般特殊情况下采用。

②埋人式制孔器,即在预应力混凝土构件中根据设计要求永久埋置制孔器(管道),从而形成预留孔道。通常可采用金属或塑料波纹管作为制孔器。这种预埋管道的构件。在混凝土达到设计强度后,即可直接张拉管道内的预应力筋。埋人式制孔器形成的子L道系统由孔道连接器、进浆口、出浆口、出气孔(阀门)、阀连接、孔道排水、锚具过渡段及与锚具连接的压浆保护罩组成一个封闭的孔道系统,以防空气和水的进入。孔道材料应由耐腐蚀材料制成,在结构设计年限内,其性能不得退化。孔道系统应与锚具、钢束连接器及其他构件相一致。如孔道材料是非导体,孔道系统应与其一致并通过试验检验是否可导。孔道应具有足够的刚度,其定位间距及支撑应保证孔道的线形、位置及截面尺寸,并避免在混凝土灌泞过程个孔道支撑处变形。预埋金属管道是常用的子L道制作方法,金属波纹管由于其摩阻小、整体弯曲方便、局部承压强度较大、制作及布设简便,是目前最常用的预应力管道。塑料波纹管是近几年国外发展起来的一种新型制孔器。

(2)穿束。

钢绞线下料技设计“长度加张拉设备长度的总长度下料,下料应用砂轮机平放切割。切断后平放在地面上,采取措施防止钢绞线散头。钢续线切割完后按各束理顺,并间隔1.5m用铁丝捆扎编束。同一L道穿束应整束整穿。钢绞线穿束采用整束牵引法进行,先将钢续线束端部扎紧,套上穿束器,将穿束器的引线穿过孔道,在前端用5T慢速卷扬机拉动,后端人工向孔道内送进,直至两端露出所需的工作长度为止。穿好的钢绞线应顺直,中间元扭结现象,以防止影响预应力的精确性。钢绞线束穿好后,应按两端每根钢续线的编号对称穿人锚具中。束头应平顺,以防挂破管壁。钢绞线穿束完成后,应尽快进行张拉压浆,以防锈蚀。钢续线安装在管道中后,管道端部开口应使用彩条布包裹密封以防止湿气进入。

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