先张法施工技术在某公路桥工程中的应用

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摘 要：结合工程实例,针对先张法中的钢筋张拉施工、张拉台座的制作、混凝土的浇注等技术进行了阐述,以便先张法的推广应用.

关 键 词 ：框架式张拉台座；张拉；模板施工；混凝土浇筑；放张

1.工程概况

本工程桥梁全长57.566 m.该桥位于曲线段上,与铁路交角118°,为斜交桥.本桥上部采用16m+20m+16m预应力混凝土空心板,下部用桩柱式墩台.

主要技术指标:

设计荷载: 公路—Ⅰ级,地震动峰值加速度: 0.15g.

结构形式: 上部16m+20m+16m 预应力混凝土空心板,下部用桩柱式墩台.

交角: 30°斜交直线桥.

桥面宽度: 2×(净10.5m+2×0.5m防撞护栏) .

线形: 平面位于缓和曲线段内,纵面位于纵坡3.0%的坡道上.

2.张拉台座施工技术

台座是先张法施加预应力的主要设备之一,它承受预应力筋在预制梁制作时的全部张拉力.张拉台座必须在受力后不倾覆、不移动、不变形.

2.1 张拉前的准备工作

先张法梁的预应力筋是在底模整理后,在台座上进行张拉已加工好的预应力筋.对于长线台座,预应力筋或者预应力筋与拉杆、拉索的连接,必须先用连接器串连后才能张拉.本施工采用一端张拉,另一端在张拉前要设置好固定装置或安放好预应力筋的放松装置.

2.2 张拉工艺

预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工序,应严格按设计要求进行.

预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果,影响到构件的抗裂度和刚度,因而控制应力不能过低.但是,控制应力也不能过高,不允许超过其屈服强度,以使预应力筋处于弹性工作状态.否则会使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近,这是很危险的, 此外过大的超张拉会造成反拱过大,预拉区出现裂缝也是不利的.因此,预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求.

钢丝、钢绞线属于硬钢,冷拉热轧钢筋属于软钢.硬钢和软钢根据它们是否存在屈服点划分的,由于硬钢无明显屈服点,塑性较软钢差,所以其控制应力系数较软钢低.

预应力钢绞线按设计要求张拉力为1395MPa乘钢绞线截面面积后的张拉吨位和设计伸长量双向控制.

2.3 模板制作与安装

梁体的侧模、端模均采用定型钢模板.模板必须清理干净,并均匀的涂上脱模剂.安装模板需在钢筋安装完成后进行,安装时严禁在台座上进行焊接,以免影响钢绞线.

梁体的模板安装均用边包底办法.上口、下口用螺杆拉接,用斜撑将模板调直调顺.侧模间及侧模与底模之间、侧模与端模之间的缝隙用海绵条密封,模板间用螺栓连接.为了保证胶囊不上浮,每40cm 设一道ф8箍筋,并与底板钢筋扎牢.

模板位置靠定位钢筋控制,模板内部支撑用钢筋定型架支牢,在施工中由专人负责检查加固定位.

采用气囊作为内模,为保证内模的顺利拆除,内模每次使用前必须清理并刷脱模剂.浇筑完空心板底板后,穿入气囊,充气达到要求后,继续浇筑.待混凝土浇筑完成后,控制好气囊的拆除时间,在4h左右拆除气囊,拆除时,要缓慢进行放气.

2.4 混凝土的浇筑

混凝土拌制必须按照事先确定的配合比进行配料,其强度和弹性模量均需满足设计要求,拌制时掌握好最佳搅拌时间(2min～3min)和混凝土,保证骨料粒径和清洁,计量要准确.梁内模采用充气橡胶囊,待梁完成底板部分混凝土后,穿入气囊后充气,压力保持在0.03MPa～0.05MPa,再继续浇筑梁,其他部分上下层浇筑间隔时间应控制在底层混凝土的初凝时间之内.

2.5 混凝土养护

混凝土凝结应立即进行浇水养护,保证足够的水分、温度以及防止日晒、大风、冲击造成的不良影响.养护时间不少于7d.

2.6 预应力筋的放张

a、放张顺序:预应力筋的放张顺序应符合设计要求.对承受偏心预压应力的构件(如梁),应先同时放张预应力较小区域的预应力筋,再同时放张预应力较大区域的预应力筋.如不能满足上述要求时,应分阶段、对称、相互交错进行放张,以防止在放张过程中,构件产生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象；b、放张方法: 为避免预应力筋放张时对预应力混凝土构件产生过大的冲击力,引起构件端部开裂、构件翘曲和预应力筋断裂,预应力筋放张应符合下列规定: 多根整批预应力筋的放张,可采用千斤顶放张.用千斤顶放张时,放张宜分数次完成.预应力钢筋以及钢绞线放张后,可用砂轮切断.长线台座上预应力筋的切断顺序,应由放张端开始,逐次切向另一端.

3.质量通病和预防措施

3.1 “放张”时产生的端部裂缝

“放张”时,预应力筋立即回弹,钢筋中巨大的拉力便转而作用在混凝土构件上,致使预应力筋周围的混凝土和其相邻的混凝土之间产生纵向水平裂缝.为了防止这类裂缝的产生,应在端部10d(d 为预应力筋直径) 范围内设置3 片～5片钢箍或钢筋网片.

3.2 钢丝滑动

放松预应力筋时,钢丝与混凝土之间的粘结力遭到破坏,钢丝向构件内缩.为此,在工艺上应做好以下几点: 保持钢丝表面洁净,严防油污.冷拔钢丝在使用前,可进行4h的汽蒸或水煮,温度保持在90 ℃以上,隔离剂宜用皂角类.

3.3 构件翘曲

由于台面不平,预应力筋位置不准确,以及混凝土质量低劣等,会使预应力筋对构件施加一个偏心荷载,在这种情况对截面较小的构件尤为严重.解决这种问题的办法是: 保证台面平整,作为垫层,最好是用素土夯实后,铺碎石垫层,再浇筑素混凝土,严格防止温度变化而引起的台面开裂、起鼓,必要时可以对台面施加预应力,避免台面积水,一般台面应略高于地面, 设置伸缩缝.其间距应根据生产的构件类型组合确定,尽量避免构件跨越伸缩缝,一般以10 m～20 m 为宜,缝宽3cm～5cm,内嵌木条或浇筑沥青,必要时可选用3mm～10mm 的钢板做活动台面,允许自由伸缩.

3.4 构件刚度差

这种情况表现为使用荷载下,实际挠度超过设计规定值或构件过早开裂.产生的原因为混凝土强度低、台座变形、摩阻损失、夹具回缩量以及温差等造成预应力损失过大,超过定值.为此,在工艺上要注意如下几点: 保证台座有足够的强度、刚度和稳定性,以防止产生倾覆、滑移和变形过大.台座的抗倾覆安全系数不得小于1.5,抗滑系数不得小于1.3.如果利用台面作为承力结构的一部分与台墩浇筑成整体,可有效地抵抗倾覆和滑移, 减少摩阻损失值.张拉时应尽可能使张拉设备的轴线与钢丝中心线一致,以减少钢丝与锚固板孔洞之间的摩擦.还应防止钢丝自重下垂增加与底模之间的摩擦.为此,可每隔一定距离放置一根ф8 mm～ф10 mm 的圆钢筋头, 蒸汽养护应分两阶段升温,第一阶段将温差( 即升温的温度与张拉钢筋时的温差)控制在20 ℃以内,待构件混凝土强度达到100kg/cm2 (对钢丝、钢绞线) 以上时,再进行第二阶段升温.