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摘要:预应力在桥梁施工中尤为重要。影响预应力质量的主要因素有:施工工艺,原材料质量,施工人员的业务水平和素质等。本文结合泰州市东风北路新通扬运河大桥箱梁预应力施工情况,对施工工艺进行浅显的分析。
关键词:箱梁;预应力施工工艺;原材料;设备;张拉;压浆
1、原材料
1.1钢绞线:
钢绞线每批检查重量不大于60T,领取钢绞线应按质保单逐盘检查,含有断丝不得使用。检查钢绞线每捆有无不均匀初应力,检查方法取2-3米长的钢绞线,在室内放置24小时,检查各丝是否仍处为一个平面。若发生变化,说明钢绞线存在不均匀初应力,此类钢绞线严禁使用,应予以退货。随机抽取3根送检测单位进行表面质量、直径偏差、力学性能检测,试验结果如有一项不合格应做报废处理。钢绞线切割采用砂轮机进行切割,严禁采用电弧焊、氧焊切割。
1.2精轧螺纹钢
每批精扎螺纹钢检查重量不大于100T,应对表面质量应逐根目视检查,外观合格后,在每批中任选2根截取试件进行拉伸力学试验。若有一根不合格,则应取双倍数量重做全部各项试验,若仍有一根不合格,则该批材料为不合产品。
1.3锚具、夹片、连接器
夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。同时应按设计使用、应满足分级张拉、补张拉及放松的预应力要求。从每批中抽取5%,但不少于5套作HRC硬度试验,每个构件测试3点,若有一个构件不合格,则取双倍数量重做试验,若仍有一个构件不合格,该批构件作为不合品。从每批中取6套锚具(夹片)组成3组,进行静载锚固性能试验,若有一个试件不符合要求,则另取双倍数量重做试验。若仍有一个试件不符合要求,则该批锚具为不合格产品。锚具、夹片、连接器的性能,应100%达到预应力钢材最小规定的抗拉强度、锚固系数、回缩量(≤6mm)、夹片与钢绞线之间的摩擦力、夹片外露量等指标都要满足产品的相关要求
1.4预应力管道
按出厂合格证和质量保证书核对其类别、型号、规格是否满足强度和刚度要求。施工前应对波纹管进行抗压力、抗渗漏、抗弯曲试验。管道安装时严格按设计图所给定的坐标准确定位固定,确保直线段顺直,曲线段圆顺平滑无弯折变形,以免在浇筑砼过程中发生管道上浮。
2、千斤顶与油表校验标定
2.1千斤顶、油表的选用
应根据钢束的张拉力选择合适的千斤顶和油泵,以达到张拉的要求。油表的选用:精度不低于0.4级,最大表盘读数60MPa,读数分格应不大于1 MPa,表盘直径应大于150mm,应为防震型的油表。
2.2张拉设备的使用和标定
千斤顶使用期超过个月或张拉行程超过200次以及在使用过程中出现不正常现象,应检修以后重新校验标定。标定是要配套标定,先标定油表,再将油表和千斤顶配套标定。标定好后得到回归方程式y=bx+a。检验时,要将油表、千斤顶、油泵配套,记录编号,不得混用。
2.3张拉设备使用的注意事项
预应力筋连续断裂;千斤顶严重漏油;千斤顶更换油压部件或使用修复后的仪表或更换油的规格;油压表和千斤顶使用期限达到校验的有效期;油压表指针不能回零,超过规定;油表在高压时,油压读数稳不住或缸体漏油,出现示值超过基本允许误差;均应进行重新标定。
3、预应力张拉要点
3.1预应力施工前应做好如下准备工作:
(1)、检查梁体是否达到设计的张拉强度,砼强性模量是否达到80%的要求,否则不允许张拉。
(2)、原材为检验合格,张拉设备配套标定,并在有交效期内。
(3)、张拉前,应对首件试验梁段测定下列数据,以熟悉掌握张拉工艺,确保梁体预应力的准确性。
①锚具的锚圈口的摩阻损失;(≯3%)②管道的摩阻损失(k-孔道偏差系数,μ-孔道的摩阻系数)③锚具锚固后钢绞线的回缩量(≯7mm)④夹片的回缩量(≯6mm)⑤钢绞线的强性模量“E”⑥钢绞线的断面积“A”⑦钢绞线的抗拉强度“R by”。
3.2预应力的张拉程序
(1)低松驰钢绞线
0 初始应力“0.1R by” 持荷2分钟 锚下控制应力“0.75R by” 持荷2分钟 锚固 0
(2)精轧螺纹钢
0 初始应力“0.1R by” 持荷2分钟 锚下控制应力“0.9R by” 持荷5分钟 锚固 0
3.3张拉要点
(1)、预应力张拉束的张拉与锚固顺序按照设计图纸的要求两端平衡对称,同步进行张拉,张拉的原则先长束后短束。
(2)、张拉前,在钢绞线的尾部用颜色表标出同一个平面作为基准面,以便量测钢绞线各个阶段的伸长值。张拉时应测量该平面距锚垫板之间的距离,不得以油缸的伸长值来代替。
(3)、张拉前应对设计给定的伸长值进行修正伸长量计算方法(△L=σk*L/E)修正后的伸长量计算方法(δ=(E*A/(E’*A)*△L)。
(4)、张拉完成后,检查钢绞线尾端所划平面标准线是否仍为一个平面,若该平面出现了变化,说明有个别钢绞线出现了滑丝现象,必须采取措施进行及时处理。并检查测量值与理论伸长值进行比较,超过[(δ-△)/△*100<±6%]偏差时,应查明原因进行处理。
(5)、张拉过程中若出现滑丝超标现象,或夹片断裂时应停止张拉,应对预应力束进行整束更换,重新张拉。
(6)、钢绞线的工作长度切割,应采用砂轮机切割。若砂轮机切割有困难需用氧割时,应采用缠绕石棉绳浇水的方式来克服高温聚热影响,并应得到监理的认可。
(7)、检查千斤顶和锚具有无滑丝,具体查看δ2-δ1是否大于7mm,若大于7mm则表明出现了钢束整体的滑丝,应查明原因采取措施处理后,方可继续张拉。
(8)、横向预应力采用一端间隔对称张拉,张拉从跨中束开始,若遇有纵向束张拉槽时,待纵向张拉后,再张拉横向束。
(9)、全桥张拉结束后,要测量梁体的上拱度和弹性压缩值。
4、伸长值的测量计算
4.1、初应力张拉:
两端同时对千斤顶主油缸充油,打紧工具锚夹片,使钢绞线略为拉紧,充油时调整锚圈、垫圈及千斤顶位置。使孔道、锚具和千斤顶三者之间保持与轴线相互重合,同时注意使每根钢绞线受力均匀。随后两端同时加荷载到0.1σk,持荷两分钟,并在钢绞线束上划上平面记录,作业观察滑丝和量测伸长量的标记。
由于初张拉的各根钢绞线的松紧、弯、直程度不一定一致。所以初应力时的伸长不宜采用量测的方法,只能采用推算方法,可采用相邻级(10%-20%)σk。
4.2控制应力张拉:(σk:)
控制应力的张拉见3.3张拉程序和3.4张拉要点。
4.3实测伸长值的计算
δ=(δ1-δ0)/0.9*100%
δ1-张拉至设计吨位时量测的引伸量;
δ0-张拉至0.1σk:推算引伸量;
5、孔道灌浆
孔道压浆工作宜在张拉完毕后尽早进行,一般在张拉完毕24h内进行,观察预应力筋束和锚具稳定后,即可进行孔道压浆工作。
压浆前的准备工作:割切锚外钢铰线,锚具外部多余的预应力筋束需使用手提砂轮机进行切断,预应力筋束割切后的余留长度不宜小于3cm。
封锚:锚具外面的预应力筋束间隙应用水泥浆填塞,以免冒浆而损失灌浆压力。
首先采用真空泵抽吸孔道中的空气,使孔道内的真空度达到80%以上,然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7Mpa的正压力将水泥浆压入预应力孔道内。由于孔道内只有极少量的空气,很难形成气泡。同时,由于孔道内与压浆机之间的正负压力差,大大的提高了孔道压浆的饱合度。