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摘要:后张预应力混凝土在桥梁上部结构中应用广泛。受多种因素影响,预应力筋张拉和管道压浆环节往往出现一些质量问题,危及桥梁结构安全。本文对预应力系统常见的施工质量问题及防治措施进行归纳分析。
关键词:桥梁 后张预应力系统 质量问题 防治
后张法是指先浇筑混凝土,待砼强度达到要求后再张拉预应力筋以形成预应力混凝土构件的施工方法,在桥梁工程上部结构施工中得到了普遍应用。后张预应力系统施工的关键环节为预应力筋张拉和管道压浆工序,其施工质量直接决定了上部结构的质量。实际上,由于施工作业人员素质参差不齐、施工管理不到位,往往在这些环节出现各种质量问题,危及桥梁上部结构安全。现将施工中常出现的质量问题和防治措施进行分析论述,以供工程技术人员参考。
一、张拉力或(和)伸长量达不到规范要求
预应力张拉一般采用应力控制为主、伸长值进行校核的双控方法。通过标定后的张拉设备压力表控制张拉应力,因此应依据张拉力、压力表显示两者之间的回归方程,正确计算得出控制张拉力下的压力表数据,作为张拉控制的依据。张拉力或(和)伸长量达不到规范要求,往往与以下因素有关:
1、作业人员责任心不强,未配套使用千斤顶与压力表,或施工时各阶段张拉数值控制不准确,或未按规定的程序进行张拉。
2、施加预应力的过程中,梁体出现异响或锚垫板附近混凝土表面出现崩裂,施工人员顾虑出现问题造成返工,故意隐瞒张拉情况。
3、管道定位不精细,实际线型与设计线型偏差大,应双端张拉的钢束盲目采用单端张拉,造成实际摩阻力与理论计算不符,影响预应力筋的实际应力及伸长量。
4、若实测伸长量远小于理论计算伸长量,要考虑波纹管中局部进水泥浆,将预应力筋包裹锚固的可能性;若实测伸长量明显大于理论计算伸长值,在排除设备异常的情况下,应仔细检查千斤顶后的工具夹片是否有效夹持预应力筋,若存在预应力筋滑移的现象,实测的总伸长可能显著增大。
防治措施:做好施工环节过程控制,模板安装前应仔细检查管道有无破损情况。混凝土振捣时,应注意振捣棒不要碰到预应力管道。正确计算张拉控制力及理论伸长量,制定预应力筋张拉控制程序并严格按程序组织实施。张拉前检查张拉设备配套情况。严肃工作纪律,出现问题时不得隐瞒,应按规定程序处理。若发现波纹管中进水泥浆,可根据实际伸长量反算预应力筋锚固位置,通过开凿探孔确定位置后,小心将水泥块凿除(避免损失预应力筋),重新进行张拉。
二、锚下混凝土破坏
锚下混凝土破坏常发生在张拉过程中,或预应力筋张拉完成数小时内。可表现为锚下砼局部破坏,造成锚环一侧倾斜陷入,或整体破碎。主要的原因为锚下混凝土不密实,甚至存在空洞,或达不到规定的张拉强度即过早进行预应力筋的张拉。有些与锚下螺旋筋、钢筋网片的布设不合理有关。
防治措施:严格控制混凝土拌合物性能,达不到要求的不得使用。模板加固牢固,封堵严密,避免漏浆造成锚下混凝土质量差、不密实。混凝土应分层浇筑,分层厚度以方便锚下混凝土振捣为准,浇筑后及时振捣,避免漏振。螺旋筋应规格正确,位置准确,锚下钢筋网片布置除考虑结构受力要求外,还要考虑混凝土振捣的需要。应依据同条件养护试件的强度、龄期决定张拉时机。出现锚下混凝土破坏的情况时,应将破坏的混凝土凿除,清理干净,用高强度灌浆料或环氧树脂混凝土修补,达到强度后重新张拉。
三、预应力筋破断
张拉过程中出现预应力筋破断,不仅对施工安全造成了极大的威胁,而且直接影响预应力施工质量,须进行返工处理。预应力筋发生破断现象,常常是以下几个因素造成的:
1、锚垫板安装倾斜,或工具锚与工作锚、限位器未对正,造成两者之间的预应力筋扭曲,张拉时容易对预应力筋造成机械损伤,导致破断。
2、张拉时钢束中的个别预应力筋在工具锚处滑移,造成其余的预应力筋的应力增大,超过其极限抗拉强度而破断。
3、预应力筋事先受到损伤,或周围电焊作业时溅上了焊渣,影响了材料的性能。
4、夹片或(和)预应力筋质量不合格。
防治措施:严格按批次做好夹片及预应力筋材料复验工作,不合格的材料严禁使用。穿束前应仔细检查预应力筋表面质量,存在机械损伤的,应予以更换。尽量避免在预应力筋旁进行焊接作业,否则应采取遮挡措施。要精心组织施工,锚垫板定位准确,且严格垂直于波纹管端部,工具锚与前端工作锚、限位器应对正,使各根预应力筋相互平行。因工具夹片重复使用次数多,应定期检查是否有开裂、牙面缺损及夹片齿槽被铁锈等污物填塞的情况,需要时及时更换。当预应力筋破断数量超过规范要求时,应更换预应力筋后重新张拉。
四、孔道压浆质量差
在后张预应力体系中,管道压浆对保护预应力筋免遭锈蚀、保证预应力筋与梁体混凝土之间应力的有效传递、提高结构耐久性有很重要的作用,必须重视管道压浆的质量。孔道压浆质量差主要表现在以下几个方面:
1、对压浆工序重视不够,原材料及拌合物检测不到位,造成压浆浆液性能指标达不到要求。
2、多跨连续箱梁,未在曲线管道的各高点依次有效设置排气孔;对于竖向或曲线孔道,未从最低点压入;管道内的空气不能完全排出,造成管道内遗留空洞。
3、管道周围的混凝土不密实,压浆过程中管道破裂导致浆液外漏,若未能及时发现并有效处理,将形成质量隐患。
4、三向预应力体系的箱梁,由于预应力管道布置密集,交叉叠压,相互间距小,如果施工不精细,易出现浆液窜至其他孔道的情况,影响本孔道及其他孔道的后续施工。
防治措施:要加强原材料及现场浆液性能检测,达不到要求的拌合物不得使用。做好预应力管道周围混凝土的振捣工作,特别是管道布置密集的部位,相邻管道之间应留有足够的间距,确保混凝土密实包裹管道,并在压浆前仔细检查混凝土外观,存在空洞蜂窝等缺陷的要及时修补。压浆时要注意孔道用浆量,若某一个孔道用浆量明显异常,应及时检查是否存在漏浆或窜浆情况,根据需要及时用清水冲洗管道,将缺陷修补后再进行压浆。曲线管道定位完成后,应在管道高点设置伸出混凝土一定高度的排气管,压浆时,待排气管均匀排出规定流动度的浆液时,方可依次关闭。
后张预应力系统作为桥梁上部结构的关键组成部分,其施工质量应引起高度重视。要通过提高作业人员素质、加强方案技术交底及施工过程监管等综合措施予以保障。本文从预应力系统常见的施工质量问题出发,简要分析了产生的原因,并提出了相应的防治措施,以期能为工程技术人员提供一定的参考。
参考文献:
[1]孙金更.预应力混凝土后张梁张拉施工质量问题及控制措施[J].铁道建筑.2015(6):20-23
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