桥梁预应力施工的质量控制措施
2017-01-03
预应力技术在桥梁施工中节省材料、自重轻、可减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力、结构简单、安全可靠、便于安装，在公路桥梁建设中得到广泛应用。然而，预应力张拉施工相对较复杂，要求预应力结构施工的专业性强，在实际施工中存在较多质量问题。
一、预应力桥梁的施工问题
1、为提高预应力混凝土的早期强度，通过掺加早强剂的方法，一般浇注混凝土3d 后就开始张拉预应力，由于混凝土强度增长需要一定的时间，而且强度和弹性模量增长是不同步的，强度增长快，弹性模量长慢，早期混凝土变形大，过早张拉预应力会使预应力损失增加，导致桥梁承载力不足，而出现众多裂缝病害。
2、预应力超长束一端张拉工艺。国内现浇大跨度（3～5 跨，每跨30～50m ）预应力连续箱梁底板预应力束一般采用一端张拉的工艺，根据国内外相关规范规定：跨度大于等于30m 以上的预应力桥梁，均要求采用两端对称张拉工艺，才能保证跨中有效预应力和桥梁在恒载和活载作用下跨中所需抵抗弯矩的建立，否则会导致跨中承载力不足，而产生正截面裂缝。已通车的公路桥梁中，也出现由于张拉工艺而产生大量裂缝。
3、目前，预应力施工作业不够规范，特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制，以张拉力为主，以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用15 级油压，误差大，有的千斤顶甚至未经计量标定就张拉，而且张拉人员多数未经专业培训，如果作业不专心，出现误差、读错表，发生张拉力忽高忽低，特别在多束张拉时，由于每束张拉力都不同，往往对预应力筋的伸长值计算不准确，弹性模量取值混乱，实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在±6％范围内，导致张拉力失控。
4、预应力孔道压浆：一是有保护预应力筋不被锈蚀的作用；二是有保证预力筋和结构共同工作的作用；而实际工程中预应力孔道的压浆不饱满、不密实、漏浆和漏灌现象较为普遍，成为预应力结构的通病。主要原因除施工单位对孔道压浆工序不够重视外，压浆工艺、留孔质量、浆体配置等也存在问题，特别是浆体的水灰比，规范的规定值（0.4～0.45）偏大。采用规范规定的水灰比后孔道浆体泌水，孔道不易饱满和密实。
5、由于混凝土保护层普遍偏小，而施工时采用的保护层水泥垫块都已损坏和移位，导致梁板保护层失效，加之预应力孔道压浆多数不到位使箱梁底板和板梁底面出现许多纵横向裂缝，后张预应力结构的混凝土保护层失控。
二、预应力施工工艺
1、锚固端部横梁与跨中转向横肋、墩顶导向槽的施工。确定了钢绞线的空间位置，由该索形及张拉应力决定了等效荷载的大小。跨中转向横肋、墩顶导向槽钢绞线存在偏折。承受局部挤压应力，这就要求锚固端横梁处锚垫板预埋位置及方向要准确。转向横肋、墩顶导向槽的制作应严格按照图纸要求进行，既要保证弯折处的曲率半径，又要打磨端部，使之平滑，防止张拉时端部对钢绞线的挤压和卡滑。
2、钢绞线下料与穿束。在桥梁加固中，由于张拉完毕后，锚垫板与钢管中要灌浆，形成有粘结段，所以在下料时就应将粘结段的钢绞线的PE 层及油脂清洗干净，控制该段的长度和位置是很难的，因为既要预先考虑到穿束过程中钢绞线下垂的影响，保证PE 保护层预先进人密封罩，又要考虑张拉伸长的影响，保证两端伸长部分要一致，以确保两粘结段粘结力大致相等。在穿束过程中，由于钢绞线的长度在150m以上，中间要通过多个墩顶导向槽及跨中转向装置，无法在箱梁内进行12 根钢绞线的整束穿索，因此采用单根穿索的方法。钢绞线的缠绕将会影响有效预应力的建立，所以必须保证钢绞线在全桥长范围内不缠绕，在实际施工中，预先将钢绞线、工作锚板孔、密封盖小孔分别编号，每束12 根钢绞线采用单根穿索，每隔一段就用与密封罩小孔对应的橡胶垫限制钢绞线的位置，在张拉完毕后发现，采用该方法使得每束钢绞线顺直且无缠绕。
3、钢绞线张拉。为了达到钢绞线从松散状态到张拉完成后顺直不缠绕，正式张拉前先要进行预紧张拉，预紧的质量决定了整个加固效果的好坏。钢绞线在松散状态下，即使采用了必要的措施，但是由于钢绞线很长，下垂量还是较大，为保证两端粘结段长度大致相等，预紧要两端对称进行；预紧力的大小既要保证在预紧过程中，钢绞线绷紧且不缠绕，又要保证在高应力张拉时钢绞线不错位，预紧力过大或过小都达不到预紧的目的。
由于桥梁加固采用通长环氧涂层钢绞线，在张拉中需多行程连续张拉，工作夹片要进行多次锚固，在工作夹片进行临时锚固时，环氧涂层保护膜形成的碎屑将附着在夹片的齿间。随着工作夹片的反复多次夹持钢绞线，齿间环氧涂层碎屑增多，将引起滑丝现象，从而影响工作夹片的锚固效果。针对这一情况，研制出一种临时锚固装置，在中间行程中，由临时锚固装置的工具夹片夹持钢绞线，避免了工作夹片的中间临时锚固，确保锚固效果。
4、压浆。体外索锚固横梁采用局部有粘结形式，为了达到设计者和业主对于局部有粘结段钢绞线粘结力的要求，张拉完成后局部有粘结段的压浆工作是一道很重要的工序：施工前进行了1 : 1 的模型试验，在保证压浆密实饱满的情况下，局部有粘结段的粘结力可达到设计张拉力的108% ，满足锚固要求：工程中，压浆施仁在张拉完成后24h 内进行。压浆采用手动压浆机，保证压浆过程的均匀稳定和压浆压力的要求。
三、施工质量控制措施
1、材料的质量控制。严把材料质量关，采用信誉、质量好的厂家产品。对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管，波纹管接头。用大一号规格的波纹管作套管，套管长20～30cm，管道接头在套管内要对口、居中。两端的环向缝隙用胶带封闭严密。
2、张拉前的准备工作。对力筋施加预应力之前，应对构件进行检验，外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时，构件混凝土强度应符合设计要求；设计无要求时，不应低于设计强度等级值的75％。当块体拼装构件的竖缝采用砂浆接缝时，砂浆强度不低于15MPa 。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。应采用先穿束的方法时用压气、压水较好。钢筋穿束前，螺丝端杆的丝扣部分应用水泥袋纸等包缠2～3 层，并用细铁丝扎牢；钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束前，将一端找齐平，顺序编号。对于较长束，应套上穿束器，由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具，上好的夹片应齐平，在张拉前并用钢管捣实。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。
3、施工影响因素控制
结构参数是控制中结构施工的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括：结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力或索力。施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。施工工艺必须符合控制要求，在施工控制中必须使施工状态保持在控制之中。施工检测是桥梁施工监控的重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装，测量方法数据采集。
