桥梁预应力混凝土施工质量控制要点分析

摘要:本文主要从桥梁预应力混凝土材料要求、施工常见问题处理及防止预应力混凝土裂缝的措施三个方面探讨了桥梁预应力混凝土施工质量的控制要点。

关键词:桥梁预应力混凝土 处理 问题 裂缝防治

预应力混凝土梁桥是公路桥梁中常用到的一种桥型,其结构受力简洁合理,比普通钢筋混凝土具有较高的刚度和抗裂性,行车条件舒适。预应力混凝土施工质量要求严格,由于设计、施工不当,或是工艺、设备、机具等的缺陷,桥梁预应力混凝土工程中的预应力往往在锚固区集中了很大的局部压力和设计难避免的次应力,从而引起裂缝。为此,应该严格控制预应力筋的张拉过程和混凝土浇筑过程,确保预应力混凝土的施工质量。

1 预应力混凝土的材料要求

混凝土强度等级越高,其粘结力越好,有利于预应力筋与混凝土之间的粘结。张拉预应力筋所用锚具是按强度较高的混凝土进行设计,若所用混凝土强度较低,则锚具下方易产生承压破坏或粘结破坏。因此,预应力混凝土中所用混凝土的强度等级要比非预应力高,规范规定其强度等级不宜低于C30;当采用钢绞线、热处理钢筋等高强钢材时,其强度等级不宜低于C40,否则不利于发挥高强钢材的强度。此外,预应力构件中所用混凝土还要求能早硬、早强,以缩短施工周期。为此,

可选用高标号水泥,严格控制混凝土的配合比尤其是砂率,确保混凝土的强度达到要求。据测定,当选用砂率偏离最佳砂率范围时,砂子含量每增加5％,混凝土的强度下降4%。为了减小水灰比而又能满足流动性要求,可使用高效减水剂。施工过程中加强振捣,提高混凝土的密实度,降低拌合物中的空隙率以增大强度。如果条件允许可考虑将预应力构件的施工安排在夏季适宜的环境中,促使混凝土强度较快增加。最后应加强水泥混凝土的养护工作,使之始终处于湿润状态,以利于强度的增长和防止裂缝的产生。

预应力混凝土所用预应力筋其强度也应比非预应力混凝土高,主要有三类:钢筋、钢丝、钢绞线。规范规定,预应力筋宜采用冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝以及钢绞线;对于预应力圆孔板等构件宜采用LL650级或LL800级冷轧带肋钢筋,也可采用甲级冷拔低碳钢丝。

2 施工中常见问题处理 2.1 断丝、滑丝

施工过程中,由于操作失误或千斤顶压力不准确或锚具安装误差、夹片质量差等原因,有时会发生锚夹具在预应力张拉后,夹片“咬不住”钢绞线,或将其“咬断”。当断丝或滑丝数不超过规范值时,可采用超张拉方式补足应力,若超过规范值必须卸锚,更换钢束。

2.2 管道压浆泌水

传统的压力灌浆在预应力筋孔道压浆后水泥浆泌水,由于多种原因,水不能完全被吸收,少量水长时间存留于管道中,冬季气温在0℃以下时会产生冻胀,使箱梁混凝土表面产生裂缝。为此应采用真空压浆技术:在压浆之前,首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气,使孔道内的真空度达到80％以上,然后用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入,并加以大于0．7MPa的正压力。在真空辅助下,孔道中原有的空气和水被消除,同时混杂在水泥中的气泡和多余的自由水亦被消除,增强了浆体的密实度[1]。

3 防止预应力混凝土裂缝的措施

预应力在施工阶段实际是一种外加荷载,而且是集中在局部区域的巨大集中力。预应力如果设计和施工不当往往产生混凝土局部挤压裂缝或其他形式的次生裂缝,混凝土的施工过程控制不当也容易引起混凝土开裂。

3.1 混凝土及锚板的要求

由于预应力作用于锚固端,往往在此引起很大的局部挤压应力。如果在此局部构造配筋不足,或有凹角应力集中,往往就会引发局部裂缝。预应力的锚固端往往在很小的范围内集中布置了很多预应力筋。

如果混凝土保护层较薄,构造配筋过少,或锚板太小、太薄而未能将压力分散开来,则往往由于局部压力过大,引起沿预应力方向的纵向劈裂裂缝。这些裂缝多为局部挤压引起的裂缝,可能会削弱预应力筋的锚固和预应力传递,甚至可能影响到建立应有的预应力值。因此,预应力端部锚固区,应保证必要的混凝土层厚度及构造钢筋;对预应力传递长度范围内的混凝土,应配筋加强约束;必要时应在端部高应力区域的混凝土中掺加纤维或布置防裂钢筋网片。

混凝土龄期太短,张拉预应力时强度较低,容易造成局部挤压裂缝。因此,必须待混凝土强度达到设计强度等级标准值的100％时方可进行张拉。可采用同条件养护的混凝土试块,以控制构件的实际强度,在达到规定强度以后才能施加预应力。锚垫板的位置应符合设计要求,并连同锚固钢筋、加强钢筋、螺旋钢筋可靠地固定在箱梁两端的模板和钢筋网上。工作锚安装时应与锚垫板凹槽对中,与锚垫板密贴。特别是锚垫板与端模应紧密结合,不得平移或转动,可用胶带粘牢[2]。

3.2 张拉放张过程控制

严格控制张拉(或放张)预应力筋的次序,防止造成偏心作用次应力而引起裂缝。特别是预制薄腹板构件的预应力筋位于构件两侧,当预应力张拉工艺缺陷容易造成两侧预应力不均衡,不均衡的偏压就会造成构件侧弯曲。预应力钢绞线张拉过程中要严格按照程序施工,均匀施加拉力,预应力张拉宜分批、分阶段、对称地进行,先张拉靠近截面形心的钢束,如果有多排钢束,必须对称进行。应避免使构件截面呈

过大的偏心受力状态,不使构件边缘产生过大的拉应力。尤其对曲线桥梁更应注意,张拉时不能使曲线梁内、外边缘产生过大的拉应力,而使梁腹产生裂缝。

对于先张法施工的预制预应力空心板简支梁,当进行放张时,钢铰线一经剪断便立即收缩,此前施加的巨大预拉力作为一种巨大的压力迅速急转作用于混凝土空心板上,这种作用于混凝土端部的局部集中力相当于冲击加载,并且其加载速率超过了混凝土变形的传播速率,而使得预应力钢筋周围的混凝土和其相邻的混凝土间产生了巨大的应变差,从而导致端部两侧面产生纵向裂缝。为防止骤然放张冲击作用造成的锚固劈裂裂缝,应严格控制放张的程序,必要时应采用多次放张,对多束筋以对称相间由外向里的次序排列,缓慢进行放张,使构件在预加力作用下,各部分混凝土引起的变形速度尽可能相等,以缩小集中力作用处的周围和相邻混凝土的应变差[3]。

4 结语

预应力施工是桥梁预应力混凝土工程中最为关键的工序,其施工质量的好坏将直接影响到桥梁有效预应力的建立及最终质量的保证。在预应力施工过程中必须严格控制以上影响预应力施工质量的关键因素,确保预应力施工质量。

参考文献 [1] [2]

喻永华.桥梁预应力真空压浆施工技术.北方交通,2010(2). 李爱玲.30m长箱梁后张法预应力施工技术.建筑工

人,2010,10.

[3]

王社,撒民力.先张混凝土空心板放张后端部裂缝的防治.华

东公路,1996,5.