預應力砼連續梁質量控制的幾個關鍵因素論文
預應力砼連續梁質量控制的幾個關鍵因素論文
摘要：預應力砼連續梁以其結構整體性好、大跨度，減少橋面伸縮縫個數使行車變得舒適，而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應用。預應力砼連續梁的施工方法多種多樣，一般有滿布支架現澆施工、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、深谷等橋樑外，支架法現澆施工還是比較常見的。筆者就近幾年施工的幾座預應力砼連續梁橋談一下長束預應力質量控制的幾個關鍵因素。
關鍵詞：預應力 連續箱梁 質量控制
一、 預應力鋼絞線安裝
預應力鋼束的孔道位置、鋼絞線是否發生纏絞現象是質量控制的關鍵。孔道位置不準確，改變了結構受力狀態，如果曲線孔道標高變化段不圓順還會增大預應力孔道摩阻損失，因此孔道位置準確與否直接關係到施工的預應力度能否與設計的預應力度相吻合，對結構安全和工程使用階段是否會產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，造成預應力損失加大。
實際施工中很多施工單位並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範和設計規定的間距佈設，必然造成鋼束位置與設計不符、有的還會在曲線變化段產生急彎（半徑太小）或孔道區域性偏差過大。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，容易造成工人轉動鋼束穿進，使鋼絞線互相纏絞在一起。瀋陽市某快速幹道（高架橋）工程四標段共有九聯連續梁，施工時固定鋼束用的井字架間距為1米，梁高1.6米，因此豎彎變化量不大，間距滿足要求，但是施工時由於工人工作不認真使井子架座標不準確，並且採用人工穿束，束長在100米到120米不等。張拉時發現大部分鋼束的伸長值與理論伸長值不符（有的比理論值少11%），張拉過程中經常聽到內部鋼束纏絞在一起後被拉開的聲音，當時立即對裝置進行檢定，在裝置沒有問題的情況下設計單位、監理單位和施工單位開始對問題進行分析，其中鋼絞線計算伸長值時採用實測彈性模量，μ、κ取值按規範推薦值。 設計單位對結構進行重新驗算，最後確定在保證張拉力的情況下，伸長值誤差保證在12%以內，無疑降低了結構安全係數。
沈大高速公路蘇家屯互通立交D匝道為4孔一聯的曲線連續梁，梁長220米，曲線半徑55米，因此鋼束既有平彎又有豎彎，井字架按照50cm間距佈設而且座標準確，採用人工配合機械穿束（將鋼絞線束固定在一個錐形的牽引裝置上，用捲揚機牽引錐形牽引裝置），在廣州南部快速路工程14標馬克特大橋2聯100米連續梁施工中，同樣使用以上方法，由於特別注意控制孔道座標和孔道線形圓順，並且很好的避免了鋼絞線間的互相纏絞，張拉過程中以上兩項工程鋼束伸長值均滿足要求。
二、 預應力鋼絞線張拉
1、張拉控制應力與伸長值
張拉控制應力能否達到設計規定值直接影響預應力效果，因此張拉控制應力是張拉中質量控制的重點，張拉控制應力必須達到設計規定值，但是不能超過設計規定的最大張拉控制應力。預應力值過大，超過設計值過多，雖然結構抗裂性較好，但因抗裂度過高，預應力筋在承受使用荷載時經常處於過高的應力狀態，與結構出現裂縫時的荷載接近，往往在破壞前沒有明顯的預兆，將嚴重危害結構的使用安全。因此為了準確把握預應力的施加情況，以應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《公路橋涵施工技術規範》（JTJ041-2000）中理論伸長值的計算有個正確理解：①預應力孔道座標符合設計要求、曲線孔道圓順的情況下，孔道區域性偏差和預應力筋與孔道壁間的摩擦係數對理論伸長值大小的影響不大，均可按照規範取中值。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，應根據實測值進行計算。③L的取值：計算平均張拉力時應按照孔道長度計算，計算伸長值時L的取值應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以初應力到控制應力部分的值為準進行比較，因為從零到初應力的伸長值是推算的，並且測量次數多，產生累積誤差較大。
2、模板支架的影響
由於施加預應力，砼必然產生彈性變形，同時產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，就會使砼產生預想不到的裂縫，重則出現質量事故。因此，張拉前必須拆除對梁體軸向收縮有約束作用的梁側模板，拆除支座周圍對活動支座在順橋方向的移動和旋轉、以及對固定支座的旋轉有約束作用的模板和支架。我們對廣州南部快速路工程14標馬克特大橋2聯100米連續梁張拉前後梁長進行觀測，結果表明每米梁長約縮短0.2mm。鑑於以上實踐，如果不拆除各種約束，很可能造成梁體區域性裂縫或支座變形。其中在廣東東莞某高架橋120m連續梁施工中，由於張拉預應力前支座周圍鋼底模未拆除，張拉後發現底模板大部分變形，固定盆式支座發生側翻。
3、張拉要點
① 張拉順序：張拉順序應按照設計規定進行，若設計沒有規定應避免使構件截面呈過大的偏心受力狀態，不使構件邊緣產生過大的拉應力。尤其對曲線橋樑更應注意，張拉時不能使曲線梁內、外邊緣產生過大的拉應力，而使梁腹產生裂縫。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：連續梁鋼束長度較大，提倡兩端同時張拉。如果裝置不足，可先固定一端、張拉另一端，然後再張拉固定端補足應力。尤其對曲線預應力筋更應如此。一端張拉時，雖然張拉端達到了控制應力，但由於孔道長度大，導致鋼束轉角θ增大，摩擦力增大，使得預應力由張拉端向固定端逐漸減小，固定端附近預應力明顯不足。瀋陽市某快速幹道（高架橋）工程120米預應力連續梁採用一端張拉，另一端扎花錨固於梁體內，張拉時伸長值不能滿足要求，主要原因在於孔道摩阻損失太大（受孔道轉角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，一旦出現事故（如斷絲等）將很難處理；另一方面，由於鋼束給結構施加的預應力不足，危害結構使用安全。
4、斷絲、滑絲的處理：
施工過程中，由於操作失誤或千斤頂壓力不準確或錨具安裝誤差、夾片質量差等原因，有時會發生斷絲和滑絲的情況，當斷絲或滑絲數不超過規範值時，可採用超張拉方式補足應力，若超過規範值必須卸錨，更換鋼束。對此處理時必須慎重，必須質量和安全。
（1）、補足應力處理：
根據斷絲數確定應力損失值，透過提高其它鋼絲應力補足斷絲造成的應力損失，但在任何情況下都不得使鋼絞線應力達到0.8Rb，否則必須更換鋼束。
（2）、更換鋼束的處理方法：
①、絲束放鬆。將千斤頂按張拉狀態裝好，並將鋼絲在夾盤內楔緊。一端張拉，當鋼絲受力伸長時，錨塞稍被帶出。這時立即用鋼釺卡住錨塞螺紋（鋼釺可用φ5mm的鋼絲、端部磨尖製成，長20~30cm）。然後主缸緩慢回油，鋼絲內縮，錨塞因被卡住而不能與鋼絲同時內縮。如千斤頂行程不夠可如此反覆進行至錨塞退出為止。然後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，張拉達到應力後頂壓楔緊。
③、人工滑絲放鬆鋼絲束。安裝好千斤頂並楔緊各根鋼絲。在鋼絲束的一端張拉到鋼絲的控制應力仍拉不出錨塞時，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
預應力管道壓漿工作在後張預應力構件中起著舉足輕重的作用：防止預應力鋼材鏽蝕；使預應力鋼材與混凝土有效粘結，實現整體應力效果，增強梁體的承載能力；減輕錨固體系的負荷。因此必須高度重視壓漿質量。因此要求壓入孔道內的水泥漿在結硬後應有可靠的密實性，能起到預應力筋的防護作用，同時也要具備一定的粘結強度和剪下強度，以便將預應力有效的傳遞給周圍的砼。在以往的工程實踐中，由於施工人員對孔道壓漿的工藝和材料質量未給予足夠重視，導致預應力筋過早生鏽，降低結構耐久性。要想使壓漿工作成功，必須做到以下幾點：
①、水泥、水、外加劑和壓漿裝置符合規範要求。
②、水泥漿的水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標符合規範要求。
③、壓漿前檢查孔道是否暢通。
④、壓漿順序正確。按孔道由低向高的順序進行。
⑤、嚴格控制壓漿壓力和速度。
⑥採用真空壓漿技術。
預應力砼連續梁一般都是作為全預應力結構進行設計，準確的建立預應力度極為重要。但是實際施工中常有由於以上原因造成預應力不足、梁體產生裂縫、支座破壞等問題，因此施工過程中必須嚴格控制影響預應力施工質量的關鍵因素。