桥梁后张法施工单端张拉工艺控制

摘要 桥梁工程现浇或预制后张预应力梁张拉锚固体系的质量控制,关键是原材料的选用与施工工艺控制。本文结合佛山市顺德区快速干线网首期工程SJ5合同段高赞立交(主线桥)工程实例,重点介绍桥梁后张法单端张拉施工工艺控制。

关键词 桥梁施工;预应力;后张法;施工工艺控制

中图分类号U445 文献标识码 A文章编号 1674-6708(2010)17-0146-03

PENG Wei

China Railway Electrification Bureau of Xi’an Engineering Company,Xi’an710032,Shanxi Provience,China

Abstract Bridge engineering in-situ or precast post-tensioned beam tension anchorage system of quality control, the key is the selection of raw materials and construction process control. In this paper, Shunde District, Foshan City, the first phase of rapid telecommunications network SJ5 Contract Section KO Interchange (mainline bridge) project, this paper introduced a single-ended post-tensioned bridge tensioned construction process control.

Keywords Bridge Construction; Prestressed; Post-tensioned; Construction Process Control

1 工程概况

佛山市顺德区快速干线网首期工程SJ5合同段高赞立交主线桥位于既有高赞大桥西端桥头,上跨高赞大桥引道,采用80km/h公路标准,双向六车道,荷载等级为公路1级,并按照Ⅶ度设防。桥梁全长924.484m,共9联34跨,标准跨径30m,单幅标准桥宽16.5m,梁高统一采用1.6m,桥梁上部采用C50预应力混凝土现浇连续箱梁。桥梁纵向设预应力束,采用后张法单端张拉施工。

2 后张法施工工艺简介

后张法――是在构件混凝土达到一定强度之后,直接在构件或结构上张拉预应力筋的方法,其施工顺序为:

1)预应力孔道安装;

2)钢绞线束制作及穿束;

3)预应力施工;

4)孔道压浆、封头。

2.1 预应力孔道安装

箱梁腹板钢筋固定后进行波纹管安装,每束波纹管按设计位置坐标准确定位,并用“U”型定位钢筋加固,定位筋与主筋点焊牢固。

2.2 钢绞线束制作及穿束

将编制好的钢绞线束按长度和孔位编号,避免搬运和穿束时出错。编束时先以18~22#铁丝以“∞”形将钢绞线绑扎成一排,铁丝间距50cm一道,然后将钢绞线卷成一束,用8#铁丝每200cm绑扎一道。

钢绞线穿束前,先把孔道内的水分和杂物清除干净。为减少孔道阻力和防止拉裂波纹管,穿束前在钢绞线上涂抹一层剂。剂用易溶于水,含碱量小,易在常温下用被水冲洗掉的物质制成。

穿束施工:将钢绞线束紧卡在推销和小钢管之间,钢管外径应比波纹管内径小5~10mm,先将引线(单根钢绞线或φ10的钢筋)穿入孔道,导入钢绞线,并在另一端拉出,完成穿束工作。

2.3 预应力张拉

本桥箱梁纵向预应力钢束为一端张拉,张拉顺序为依次张拉腹板、底板、顶板纵向预应力钢束,施加预应力对称张拉。

当梁体砼达到设计强度的90%以上并且龄期不小于5d时,才可对梁体进行张拉。张拉设备采用YCQ-500型千斤顶,油泵采用ZB4-500型,压力表用1.5级精度,量程60MPa的YB-100型压力表,并按规范将压力标与千斤顶配套标定。

2.4 孔道灌浆、封头

2.4.1 孔道灌浆施工

预应力筋张拉后,应随即进行孔道灌浆,以防止锈蚀,并增加结构的抗裂性和耐久性。

施工工序为:

1)在搅拌机中按配比拌制水泥浆;

2)水泥浆拌制好后泵送至储浆罐,引到灌浆泵,在灌浆泵高压橡胶管出口打出浆体,待浆体浓度达到灌浆泵中浓度时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管接到孔道的灌浆管上,扎牢;

3)关闭灌浆阀,启动真空阀,当真空值达到并维持在-0.06~-0.1MPa值时,打开灌浆阀,启动灌浆泵,开始灌浆。灌浆过程中,真空泵保持连续工作;

4)待抽真空端的金属波纹管内有浆体经过时,关闭真空机前端的真空阀,关闭真空机,水泥浆会自动从“止回排气阀”中顺畅流出,且稠度与灌入的浆体相当时,关闭抽真空端的阀门;

5)灌浆泵继续工作,压力达到0.6MPa左右,持压1~2min,完成排气泌水,使孔道内浆体密实饱满,完成灌浆,关闭灌浆泵及灌浆阀门。

2.4.2 封头

压浆完成后,对需封锚的部位及时进行混凝土浇筑。封锚施工时,先对锚具周围的箱梁混凝土进行人工凿毛,冲洗干净后,设置钢筋网、支立模板并浇筑混凝土。封锚混凝土的强度应符合设计要求。

3 预应力施工控制

高赞立交主线桥设计预应力束采用Φs15.2-7高强度低松弛钢绞线,fpk=1 860MPa,弹性模量为195×105MPa,其技术条件符合国家标准(GB/T5224-2004)的规定,锚具和垫板采用M15型配套产品,预应力孔道采用金属波纹管及真空灌浆工艺。

以下结合高赞立交主线桥设计及施工情况,重点介绍预应力施工工艺控制。

3.1 预应力材料控制

3.1.1 钢绞线

1)钢绞线放置在室内并防止锈蚀;

2)钢绞线的下料不得使用电焊或氧弧切割,只允许采用圆盘锯切割,且应使钢绞线的切割面为一平面,以便在张拉时检查断丝;

3)穿束时,必须在钢绞线上涂抹剂;

4)穿束时,波纹管的定位钢筋必须固定牢固,不得偏移;

5)露出部分钢绞线用塑料薄膜包裹好,以防混凝土污染。

3.1.2 锚具和垫板

1)采用M15型配套产品;

2)抽样检查夹片硬度;

3)逐个检查垫板喇叭管内有无毛刺,对有毛刺的不得使用;

4)所有锚具均采用整体式锚头,不允许采用分离式锚头。

3.1.3 孔道

预应力孔道采用D70金属波纹管,波纹管在安装前进行灌水试验,检查有无渗漏现象,合格后方可使用。

3.2 预应力施工工艺控制

3.2.1 预应力管道施工控制

1)孔道位置的允许偏差平面不大于±10mm,竖向不大于5mm;

2)定位钢筋采用φ10mm,直线段间距不大于100cm,曲线段不大于50cm;

3)安装端头模板时根据预应力起(终)点弯角安装锚垫板,锚垫板固定在端头模板上,与预应力孔道垂直;

4)排气孔位置定在波纹管最高点上,用φ10mm塑料管或钢管,排气孔和波纹管连接处用胶带密封,并在浇注混凝土时注意保护,以免堵塞;

5)施工时严禁在波纹管周围进行电焊作业,防止损坏波纹管,为了保证波纹管不漏浆,波纹管接头处两端插入接头管中30cm以上,接头管为比其大1号的同型波纹管,并且用胶带缠裹、密封,确保灰浆不通过接头管渗入孔道中。预应力孔道锚具处空隙大时用海绵泡沫填塞,防止漏浆;

6)箱梁混凝土浇注施工时,用插入式振捣棒进行振捣应避开波纹管,以免破坏波纹管造成漏浆堵管。

3.2.2 预应力张拉施工工艺控制

1)张拉力与伸长量控制

预应力束张拉施工是预应力施工的重点,施工时应进行严格控制。

(1)钢束张拉采用张拉力与引伸量双控,以张拉控制力为主,以引伸量校核,施工时实测伸长值与理论伸长值的误差应控制在6%内。

(2)预应力筋张拉时,宜分级加载如下:

00.1σcon (量伸长值L1) 0.2σcon(量伸长值L2) σcon(量伸长值L3)。

∑L=(L3-L1)+(L2+L1) (3-1)

式中:

σcon为张拉控制应力(MPa);

∑L为实际引伸量(mm)。

(3)施工时,应就实测的钢绞线弹性模量、截面积对设计理论引伸量进行修正。预应力束的理论引伸量可按下公式进行计算:

ΔL=Pp×L/(Ap×Ep) (3-2)

式中L为预应力筋的理论伸长值(mm);

Pp为预应力筋的平均张拉力(N),计算方法见(3-3);

Ap为预应力筋的截面面积(mm2);

L为预应力筋的长度(mm);

Ep为预应力筋的弹性模量(MPa)。

预应力筋平均张拉力按下计算公式:

Pp=P×(1-e-(kx+μθ))/(kx+μθ)(3-3)

式中Pp为预力筋的平均张拉力(N);

P为预应力筋张拉端的张拉力(N);

K为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数,取0.0015;

μ为预应力筋于孔道壁的摩擦系数,(0.20~0.25);

θ为从张拉端至计算截面曲线孔道部分的夹角之和(rad);

x为从张拉端至计算截面的孔道长度(m)。

2)预应力张拉施工控制措施

(1)张拉设备设专人保管使用,并定期检验、标定、维护;锚具应保持干净并不得有油污。液压千斤顶按标定的结果算出各控制应力下对应的油表读数,张拉时严格依照对应读数进行控制;

(2)预应力张拉的顺序严格按施工图提供的顺序进行;

(3)每次夹具安装好后必须及时张拉以防其在张拉前生锈而影响锚固性能;

(4)在砼浇筑前要在箱梁顶设置测量观测点以观测混凝土浇筑前后及预应力张拉前后的标高变化;

(5)张拉前检查锚具锥孔与夹片之间、锚垫板喇叭口内有无杂物;

(6)预应力张拉班组必须固定,并且在有经验的预应力张拉工长的指导下进行,不允许临时工承担此项工作;

(7)应根据每批钢绞线的实际直径随时调整千斤顶限位板的限位尺寸,最标准的限位板尺寸应使钢绞线只有钢绞线的牙痕而无刮伤,如钢绞线出现严重挂伤则限位板限位尺寸过小,如出现滑丝或无明显夹片牙痕则有可能是限位板限位尺寸大。

(8)千斤顶在下列情况下应重新标定:已使用3个月,严重漏油,主要部件损伤,延伸量出现系统性的偏大或偏小,张拉次数超过施工规范的次数,千斤顶和油泵必须配套标定和配套使用。

(9)张拉前应检查千斤顶内磨阻是否符合有关规定要求,否则应停止使用。

3.2.3 孔道压浆控制

孔道压浆的作用是:

1)保护预应力筋,防止锈蚀;

2)使预应力筋与箱梁有效地粘结,以控制裂缝的开展并减轻梁端锚具的负载。

1)压浆浆体要求

(1)张拉施工完毕后,应在24小时内进行压浆。压浆前应用压力水冲洗孔道然后用压缩气排除孔内积水。

(2)稠度要求:搅和后的稠度为14~18s;

(3)水灰比:水灰比控制在0.3~0.4之间;

(4)泌水性:拌和后泌水率不大于3%,拌和后3小时泌水率控制在2%,泌水应在24h内重新全部被浆吸回;

(5)压浆标号为C50;

(6)不允许掺氯盐、铝粉,可掺减水剂,掺量通过试验确定。为减少收缩,可掺入专用膨胀剂;

(7)浆体对钢绞线无腐蚀作用。

2)真空压浆工艺注意事项

为控制孔道压浆的质量,结合施工中出现的情况,在真空压浆施工中应注意以下问题:

(1)压浆前孔道两端的封锚要符合密封要求;

(2)输浆管应选用高强橡胶管,橡胶管的抗压能力≥2MPa,带压压浆时不易破裂,连接要牢固,不得脱落。

(3)搅拌后的水泥浆进入储浆斗之前应通过70目筛网进行过滤,水泥浆在压入孔道前必须做稠度、泌水性实验,符合技术指标要求后方可进行压浆;

(4)压浆工作宜在灰浆流动性下降前进行(约30~45min内),单根孔道压浆要连续,直至完成;

(5)夏天施工期间,如气温高于35℃,压浆在夜间进行;冬季孔道压浆应在正常温度下进行,同时压浆过程中及压浆后48h内,结构混凝土温度不得低于5℃。压浆结束后,立即用高压水对箱梁被污染的表面进行冲洗,防止遗漏的浮浆粘结,影响混凝土粘结质量。

4 结论

预应力钢绞线的张拉锚固体系是一项集多行业、多相关工种技术复杂、工艺严密的综合性系统工程,必须严格按照国家有关质量标准,遵循相关工序操作规程、规范,严格控制施工工艺,确保预应力钢绞线施工质量。

参考文献

[1]赵志缙,应惠清主编.建筑施工[M].4版.上海:同济大学出版社,2004,9.

[2]路桥集团第一公司工程局主编.公路桥涵施工技术规范.北京:人民交通出版社,2000,10.