桥梁施工中预应力的应用及存在的问题探析

2016-04-09张英民

四川水泥 2016年7期

关键词：夹片梁桥钢绞线

张英民

(中国中铁九局集团有限公司 130000)

桥梁施工中预应力的应用及存在的问题探析

张英民

(中国中铁九局集团有限公司 130000)

随着桥梁设计及施工技术水平的提高，预应力技术在桥梁施工中被广泛采用。近些年国内桥梁的修建，大多采用后张预应力技术修建梁部。这种技术可以使桥梁构筑物具有经济上合理，桥下通过能力提高的综合效益。本文对预应力技术在梁施工中的施工过程及要点进行了阐述，为梁桥预应力技术施工提供参考。

预应力；混凝土；梁桥

铁路从97年开始，进行了6次大的提速，旅客列车的平均速度从40 km/h提高到现在最高时速350km/h，为旅客的出行带来了极大方便。列车的高速运行不仅要求车体本身能达到设计要求，对列车下部的铁路构筑物也提出了更高的要求。目前我国铁路上近8000km的高速铁路，从经济上和地基沉降的因素考虑，在设计上多以桥代路。例如津京城际和哈大高铁，80%以上的基础构筑物部分采用桥代替路基的形式。提速之前，由于技术上的原因，我国铁路大多采用普通钢筋混凝土梁桥，其中梁定型图中最大跨度是 24m，这种跨度修建的桥梁，其经济上和桥下通行能力上一直存在或多或少的问题。随着高速铁路在我国跨越式发展，桥梁施工技术水平的提高，大跨度的预应力混凝土梁桥，在新建铁路桥梁施工中变得越来越普遍。

1 预应力混凝土结构

对混凝土或钢筋混凝土的受拉区预先施加压应力，是一种人为建立的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利抵消由于荷载作用产生的应力，因而使混凝土构件在使用荷载下允许出现拉应力而不致开裂，或推迟开裂，或者限制裂缝宽度大小。

根据国内工程界的习惯，将采用加筋的混凝土结构按其预应力度分成全预应力混凝土和部分预应力混凝土。全预应力混凝土结构具有刚度大、抗疲劳、防渗漏等特点，例如：结构构件的反拱过大，在恒载小、活载大、预加力大且在长期承受持续作用时，梁的反拱会不断增大，影响行车顺畅；当预加力过大时，锚下混凝土横向拉应变超出极限拉应变，易出现沿预应力钢筋纵向不能恢复的水平裂纹。

部分预应力混凝土结构是针对全预应力混凝土在理论和实践中存在的这些问题，在最近十几年发展起来的一种新的预应力混凝土。它是介于全预应力混凝土结构和普通钢筋混凝土结构之间的预应力混凝土结构。这种构件在正常使用极限状态时，对作用荷载短期的效应组合，容许其截面受拉边缘出现拉应力或出现裂缝。部分预应力混凝土结构，一般采用预应力钢筋和非预应力钢筋混合钢筋，不仅能充分发挥预应力钢筋的作用，同时也充分发挥非预应力钢筋的作用，从而节约了预应力钢筋，进一步改善了预应力混凝土的使用性能。近些年来我国修建的大跨度预应力混凝土梁桥，多采用部分预应力混凝土结构型式。

2 混凝土梁桥预加应力

预应力钢筋混凝土梁桥的预加应力施工，是近些年来大跨度预应力混凝土梁施工中的重点，控制好施工过程，才能满足实际的荷载需要。

2.1 钢绞线束制作及穿放

钢绞线制作首先领取钢绞线应按试验报告单逐盘检查领料。钢绞线下料应在特制的放盘筐中进行，防止钢绞线弹出伤人和扭绞。散盘后的钢绞线应细致检查外观，发现劈裂、重皮、小刺、折弯、油污等需进行处理。

钢绞线按实际计算的长度加100毫米余量作为下料依据。下料应在平整的水泥地面上进行。钢绞线下料长度误差不得超过30mm。钢绞线下料时切割口两侧各30mm处用铁丝绑扎，下料应采用砂轮锯切割。

编束后的钢绞线按编号分类存放，搬运时支点距离不得大于3米，端部悬出长度不得大于1.5米。

钢绞线穿放前应清除孔道内杂物。钢绞线穿入梁体后应尽快张拉，停放时间不宜过长，否则应采取防锈措施。

2.2 千斤顶与油表校正

张拉千斤顶在预施应力前必须经过校正，确定其校正系数，校正工作按以下方法进行。

传感器校正方法：将千斤顶及传感器安装在固定的框架中，用已校正过的压力表与千斤顶配套校验。油表每5MPa一级，读出相应的传感器读数，每个千斤顶校验两次，根据两次油表读数的平均值及传感器读数进行回归，得出回归方程。校正千斤顶用的传感器必须在有效期内，传感器的校验有效期为一年。

2.3 预应力张拉

为防止梁早期裂纹应对梁进行三次张拉，即预张拉、初张拉和终张拉。早期张拉时混凝土强度应不小于设计强度的 60%（30MPa）。预张拉后，应在制梁台位上继续养护至混凝土达到设计终张要求时方可进行初张拉。

初张拉时混凝土强度不小于40 MPa。脱模时梁体强度达到设计强度的80%条件下，也可将预张拉和初张拉合并进行。且梁体张拉前试验室应提供强度试验报告。张拉值班技术人员依据试验报告决定是否张拉，并通知监理工程师旁站。梁体初张拉后才允许移梁。终张拉应在梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值后，且龄期不少于10天时进行，可在制梁台座或存梁台座上完成。

预施应力前应作好如下准备工作：

1）试验室检查梁体混凝土是否已达到设计强度和弹性模量要求、混凝土龄期是否达到设计要求，否则不允许预加应力。

2）技术员监督检查张拉千斤顶和油压表均在校验有效期内。

3）第一片梁张拉前应测定下列数据：锚具的锚口摩阻、管道摩阻、锚具锚固后的钢绞线回缩量。

预应力张拉应采用双控制，即以张拉控制应力为主，并以钢绞线伸长量校核，实际伸长量应不超过理论伸长量的±6%，当伸长量超过±6%时应查明原因。

2.4 预应力张拉应力控制

预张拉：0→0.1σcon（测初始伸长量及夹片外露量）→0.2σcon（测伸长量及夹片外露量）→设计张拉力（持荷5分钟）→补充到设计张拉力（测控制油压伸长量及夹片外露量）→锚固（测锚固回缩量）。

初张拉：0→0.1σcon（测初始伸长量及夹片外露量）→0.2σcon（测伸长量及夹片外露量）→设计张拉力（持荷5分钟）→补充到设计张拉力（测控制油压伸长量及夹片外露量）→锚固（测锚固回缩量）。

终张拉：对于已经预张拉或初张拉的0→0.66σcon→σcon（持荷 5分钟）→充到σcon（测控制油压伸长量及夹片外露量）→锚固（测锚固回缩量）。

对于没有张拉过的0→0.1σcon（测初始伸长量及夹片外露量）→0.2σcon（测伸长量及夹片外露量）→σcon（持荷5分钟）→补充到σcon（测控制油压伸长量及夹片外露量）→锚固（测锚固回缩量）。