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淺談后張法長束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在連續(xù)梁中的質(zhì)量控制
淺談后張法長束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在連續(xù)梁中的質(zhì)量控制
摘要:預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁以其結(jié)構(gòu)整體性好、大跨度,減少橋面伸縮縫個數(shù)使行車變得舒適,而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁的施工方法多種多樣,一般有滿堂支架現(xiàn)澆施工、懸臂澆注、懸臂拼裝等施工方法。但就目前來看,除跨越大江大河、深谷等橋梁外,支架法現(xiàn)澆施工還是比較常見的。筆者就典型的幾座預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋談一下后張法長束預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制的幾個要點。
關(guān)鍵詞:后張法 預(yù)應(yīng)力 連續(xù)梁 質(zhì)量控制
一、預(yù)應(yīng)力鋼絞線安裝
預(yù)應(yīng)力鋼束的孔道位置、鋼絞線是否發(fā)生纏絞現(xiàn)象是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。孔道位置不準確,改變了結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),如果曲線孔道標高變化段不圓順還會增大預(yù)應(yīng)力孔道摩阻損失,因此孔道位置準確與否直接關(guān)系到施工的預(yù)應(yīng)力度能否與設(shè)計的預(yù)應(yīng)力度相吻合,對結(jié)構(gòu)安全和工程使用階段是否會產(chǎn)生裂縫都有很深的影響。多根鋼絞線如果纏絞在一起,張拉時各根鋼絞線受力不均勻,增大了鋼絞線之間的摩阻,造成預(yù)應(yīng)力損失加大。
實際施工中很多施工單位并不重視這些細部工作,固定鋼束的井字架位置不準確或不按照規(guī)范和設(shè)計規(guī)定的間距布設(shè),必然造成鋼束位置與設(shè)計不符、有的還會在曲線變化段產(chǎn)生急彎(半徑太小)或孔道局部偏差過大。目前仍有小部分隊伍使用人工進行穿束,尤其對多根鋼絞線的長束重量很大,人工穿束費時費力,容易造成工人轉(zhuǎn)動鋼束穿進,使鋼絞線互相纏絞在一起。因此而導(dǎo)致張拉時大部分鋼束的伸長值與理論伸長值不符,降低了結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。
二、后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉
1、張拉控制應(yīng)力與伸長值
張拉控制應(yīng)力能否達到設(shè)計規(guī)定值直接影響預(yù)應(yīng)力效果,因此張拉控制應(yīng)力是張拉中質(zhì)量控制的重點,張拉控制應(yīng)力必須達到設(shè)計規(guī)定值,但是不能超過設(shè)計規(guī)定的最大張拉控制應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力值過大,超過設(shè)計值過多,雖然結(jié)構(gòu)抗裂性較好,但因抗裂度過高,預(yù)應(yīng)力筋在承受使用荷載時經(jīng)常處于過高的應(yīng)力狀態(tài),與結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時的荷載接近,往往在破壞前沒有明顯的預(yù)兆,將嚴重危害結(jié)構(gòu)的使用安全。因此為了準確把握預(yù)應(yīng)力的施加情況,以應(yīng)力控制方法張拉時必須以伸長值進行校核。因此能夠提供準確的理論伸長值顯得尤為重要,必須對《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)中理論伸長值的計算有個正確理解:①預(yù)應(yīng)力孔道坐標符合設(shè)計要求、曲線孔道圓順的情況下,孔道局部偏差和預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁間的摩擦系數(shù)對理論伸長值大小的影響不大,均可按照規(guī)范取中值。②鋼絞線的彈性模量Ep取值對理論伸長值大小的影響較大,應(yīng)根據(jù)實測值進行計算。③L的取值:計算平均張拉力時應(yīng)按照孔道長度計算,計算伸長值時L的取值應(yīng)加上錨墊板至工具夾片的前端的距離。另外在比較理論伸長值與實際伸長值時應(yīng)以初應(yīng)力到控制應(yīng)力部分的值為準進行比較,因為從零到初應(yīng)力的伸長值是推算的,并且測量次數(shù)多,產(chǎn)生累積誤差較大。
2、模板支架的影響
由于施加預(yù)應(yīng)力,砼必然產(chǎn)生彈性變形,同時產(chǎn)生軸向變形和上下方向的撓曲。張拉時如果約束其軸向收縮和撓曲,就會使砼產(chǎn)生預(yù)想不到的裂縫,重則出現(xiàn)質(zhì)量事故。因此,張拉前必須拆除對梁體軸向收縮有約束作用的梁側(cè)模板,拆除支座周圍對活動支座在順橋方向的移動和旋轉(zhuǎn)、以及對固定支座的旋轉(zhuǎn)有約束作用的模板和支架。某質(zhì)監(jiān)站通過委托對快速路工程一特大橋2聯(lián)100米連續(xù)梁張拉前后梁長進行觀測,結(jié)果表明每米梁長約縮短0.2mm。鑒于以上實踐,如果不拆除各種約束,很可能造成梁體局部裂縫或支座變形。其中某高架橋100m連續(xù)梁施工中,由于張拉預(yù)應(yīng)力前支座周圍鋼底模未拆除,張拉后發(fā)現(xiàn)底模板大部分變形,固定盆式支座發(fā)生側(cè)翻。
3、張拉要點
①張拉順序:張拉順序應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定進行,若設(shè)計沒有規(guī)定應(yīng)避免使構(gòu)件截面呈過大的偏心受力狀態(tài),不使構(gòu)件邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。尤其對曲線橋梁更應(yīng)注意,張拉時不能使曲線梁內(nèi)、外邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,而使梁腹產(chǎn)生裂縫。張拉時必須先張拉靠近截面形心的鋼束,如果有多排鋼束,必須對稱進行。
②張拉長度:連續(xù)梁鋼束長度較大,提倡兩端同時張拉。如果設(shè)備不足,可先固定一端、張拉另一端,然后再張拉固定端補足應(yīng)力。尤其對曲線預(yù)應(yīng)力筋更應(yīng)如此。一端張拉時,雖然張拉端達到了控制應(yīng)力,但由于孔道長度大,導(dǎo)致鋼束轉(zhuǎn)角θ增大,摩擦力增大,使得預(yù)應(yīng)力由張拉端向固定端逐漸減小,固定端附近預(yù)應(yīng)力明顯不足。廣東省某快速干道(高架橋)工程120米預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁采用一端張拉,另一端扎花錨固于梁體內(nèi),張拉時伸長值不能滿足要求,主要原因在于孔道摩阻損失太大(受孔道轉(zhuǎn)角θ值太大和孔道長度的影響)。一端張拉長束鋼絞線的做法是失敗的,一方面,一旦出現(xiàn)事故(如斷絲等)將很難處理;另一方面,由于鋼束給結(jié)構(gòu)施加的預(yù)應(yīng)力不足,危害結(jié)構(gòu)使用安全。
4、斷絲、滑絲的處理
施工過程中,由于操作失誤或千斤頂壓力不準確或錨具安裝誤差、夾片質(zhì)量差等原因,有時會發(fā)生斷絲和滑絲的情況,當(dāng)斷絲或滑絲數(shù)不超過規(guī)范值時,可采用超張拉方式補足應(yīng)力,若超過規(guī)范值必須卸錨,更換鋼束。對此處理時必須慎重,確保質(zhì)量和安全。
(1)、補足應(yīng)力處理:
根據(jù)斷絲數(shù)確定應(yīng)力損失值,通過提高其它鋼絲應(yīng)力補足斷絲造成的應(yīng)力損失,但在任何情況下都不得使鋼絞線應(yīng)力達到0.8Rb,否則必須更換鋼束。
(2)、更換鋼束的處理方法:
①、絲束放松。將千斤頂按張拉狀態(tài)裝好,并將鋼絲在夾盤內(nèi)楔緊。一端張拉,當(dāng)鋼絲受力伸長時,錨塞稍被帶出。這時立即用鋼釬卡住錨塞螺紋。然后緩慢回油,鋼絲內(nèi)縮,錨塞因被卡住而不能與鋼絲同時內(nèi)縮。如千斤頂行程不夠可如此反復(fù)進行至錨塞退出為止。然后拉出鋼絲束更換新的鋼絲束和錨具。
②、單根滑絲單根補拉。將滑進的鋼絲楔緊在卡盤上,張拉達到應(yīng)力后頂壓楔緊。
③、人工滑絲放松鋼絲束。安裝好千斤頂并楔緊各根鋼絲。在鋼絲束的一端張拉到鋼絲的控制應(yīng)力仍拉不出錨塞時,打掉一個千斤頂卡盤上鋼絲的楔子,迫使1-2根鋼絲產(chǎn)生抽絲。這是錨塞與錨圈的錨固力就減少了,再次拉錨塞就容易拉出。
三、孔道壓漿
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