先簡支后連續剛構 T梁橋負彎矩段質量控制措施

鄭占茶

(福建省三明市公路局)

1 概 述

連續剛架橋無斷點,行車舒適,且由于墩頂負彎矩的卸載作用,使跨中正彎矩值明顯減少,從而減少材料用量和結構自重;而傳統連續剛構橋,需分段施工,不僅工藝繁瑣且工期較長。為解決這個矛盾,一種綜合簡支梁橋和連續剛構梁橋優點的橋型——先簡支后連續剛構T梁橋應運而生。先簡支后連續剛構 T梁橋有明顯的優點:(1)減少了支座、伸縮縫的數量,不僅行車更為順暢而且減少了后期的維護工作;(2)可以工廠化大規模生產,有利于質量保證和質量控制,且可以上、下部同時施工,大大縮短工期。

福建省重點工程街面電站大田縣庫區高才、坑里大橋由于電站蓄水高程的控制,橋墩高度較大(最大達 50m),因墩高抗推剛度小,先簡支后連續剛構T梁橋可采用墩梁固結,下部結構尺寸也可以減小,相應的造價也會減少,因此,兩座橋均采用該橋型結構,高才大橋為 4×35m,坑里大橋為 5×35m。

2 負彎矩區段易出現的問題

2.1 負彎矩預應力束道安裝

該橋 35mT梁主梁的正彎矩預應力鋼束按全預應力混凝土設計,現澆連續區負彎矩預應力鋼束按部分預應力 A類構件設計。為防止預應力筋與管道之間摩擦引起的應力損失增加及改變預應力筋的受力,應嚴格控制預應力束道的位置。

在預制T梁時,T梁頂面預埋的矩形波紋管和錨具底座安裝時定位不準,安裝不到位,有扭曲、不平順的現象,墊石和梁靴高度控制不準確。T梁安裝后,相互對接的T梁上預埋的波紋管在水平面和豎直方向上不在一條直線上,錯開較大,影響鋼絞線穿束和鋼絞線張拉后的效果,對 T梁受力有一定的影響。

預埋的波紋管在鋼筋安裝和波紋管定位的時候容易被電焊灼傷,從而使矩形波紋管和錨頭在澆筑混凝土過程中被堵塞。在振搗混凝土時容易把波紋管軸線振偏,或在混凝土養生過程中,使雜物流入和污染或銹蝕波紋管和錨頭,造成波紋管和錨頭堵塞,難于保證正常穿鋼絞線,到時只有在堵塞位置鑿開混凝土,清除堵塞物再穿鋼絞線,然后用與 T梁同標號的混凝土重新澆筑鑿開位置。這樣的話,會影響T梁的整體性和鋼絞線張拉后的實際有效預應力,達不到設計要求。

2.2 負彎矩預應力張拉

相對于正彎矩預應力而言,負彎矩預應力在T梁橋上的普遍推廣應用還是近幾年才出現,因此,施工中的經驗總結和推廣也相對較少。有些施工人員甚至技術人員對負彎矩區預應力的作用還不是很清楚,認識不足,認為其僅僅只是起到聯結作用,張拉操作者主要為民工,對負彎矩的作用更是不清楚,因而在負彎矩張拉過程中相對較為隨意,導致負彎矩鋼束在張拉后難于達到設計要求,最終影響整個橋梁的整體受力。

再者,在進行負彎矩區段鋼絞線張拉時,因千斤頂張拉噸位小,現場條件較差,操作時不如預制場張拉控制規范,比如存在對壓力表的標定不嚴格、張拉操作不規范、張拉實際控制應力不準確等。這些都會對最后的張拉效果和整體的應力轉換造成很大的影響。

2.3 負彎矩區孔道壓漿不實

由于施工操作人員對負彎矩認識不到位,從主觀意識上放松了負彎矩孔道壓漿的要求;壓漿工藝問題,出漿口沒有止漿開關,在壓漿過程中沒有持壓階段,導致了不密實現象的存在;預制梁段尺寸不準確,預制段和現澆段的扁波紋管連接成折線狀(水平或豎直方向),容易使壓漿堵塞;波紋管在混凝土澆筑和外露波紋管在梁體安裝過程中發生變形,濕接頭澆注前沒有對變形的波紋管進行有效的調整,使壓漿管道有效空間減小;在壓漿過程中,水泥漿的配制沒有按設計準確地摻配膨脹劑。

先簡支后連續剛構T梁橋在體系轉換后,現澆濕接頭處承受著最大的負彎矩和最大的剪力,是橋體結構的關鍵部位。負彎矩區的預應力直接關系到橋梁的安全和使用壽命,橋面鋪裝的開裂也與其有很大的關系。孔道壓漿是保證預應力實施有效作用的措施之一(起著防止鋼絞線銹蝕、傳遞應力、約束鋼絞線滑動、減少預應力松弛等作用),所以應予以高度重視。

3 主要的控制措施

3.1 準確束道的安裝

預埋的波紋管和錨頭的定位必須牢固準確,嚴格按設計中的鋼絞線中心坐標和錨頭位置布設和牢固定位,確保管道軸線順直,錨具墊板和軸線垂直,并且埋設周正,管道不扭曲。

要認真控制預制 T梁翼板混凝土的厚度,對于梁底面模板設有向下凹的反向預拱度曲線的,預制梁體時,其頂面翼板混凝土面也應形成對應的向下凹曲線,達到梁頂面和底面縱向線性一致。

嚴格控制相鄰各孔安裝梁的支座墊石標高和梁體的梁靴尺寸,嚴格控制同一橋墩相鄰兩梁端的安裝高差,確保梁體安裝后相鄰對接兩梁端預留管道對接順直,束道在兩預制梁端與現澆段相接處的位置偏差應控制在 2mm以內。連續端的梁端接頭預留連接鋼筋定位必須準確,連接鋼筋軸線盡量保持在一條直線上,鋼筋焊接必須滿足規范要求。

扁平波紋管由于其結構特點和負彎矩束的布設位置決定了其更容易偏位或受損造成堵塞,因此在施工中應保證扁平波紋管的壁厚滿足要求,安裝過程中應盡量避免反復彎折,安裝就位后應檢查其位置是否符合設計要求,固定是否牢靠,管壁有無破損,在澆筑混凝土前可以在波紋管中預穿直徑大于或等于鋼絞線直徑并且等根數的PVC管或舊的鋼絞線,并在澆筑混凝土過程中間歇地抽動以疏通管道,確保能夠正常穿束和張拉。

3.2 精確的負彎矩預應力張拉

鋼絞線的張拉過程控制質量特別重要,張拉鋼絞線的千斤頂(采用YDC240Q)按規范要求進行標定,標定好后再張拉;整個張拉過程必須按照設計文件要求和規范的規定進行,確保張拉質量。

負彎矩張拉的程序與 T梁主梁的正彎矩預應力張拉基本相同:0→10%δK→105%δK持荷 5m in→δK錨固(δK為張拉控制應力)。

張拉時各跨按縱向由邊跨向中間合攏,同跨橫向由兩邊向中間張拉,逐梁按鋼束編號對稱進行,梁端接頭合攏溫度宜在日照溫度最低時進行。

同跨同片梁體負彎矩鋼束張拉順序為先N 1后N 2,即待固結墩現澆混凝土的強度達到設計強度的 90%時,方可張拉支點N 1鋼束,張拉后對預留槽A澆筑封槽混凝土,待預留槽A的封槽混凝土強度達到設計強度的 80%時,再張拉支點N 2的鋼束。同一鋼束采用單根對稱均勻張拉,即錨墊板水平放置的由中心向兩側左右對稱進行張拉,采用 BM 15扁平錨錨固。

負彎矩預應力鋼絞線張拉也采用張拉力和伸長量雙控,每根鋼束張拉到設計應力后的實測鋼束伸長量與計算伸長量的差值應控制在±6%以內,否則應檢查分析原因,重新進行張拉。

3.3 密實的孔道壓漿

摒棄較為落后的原始壓漿法,采用真空吸漿法。真空吸漿法采用真空泵抽吸孔道中的空氣,再在另一端以壓力將水泥漿壓入孔道,提高了壓漿飽滿度,減少了氣泡的影響。

因條件限制只能使用原始壓漿法時,壓漿前應對孔道進行沖洗,因為通過沖洗可以發現某些孔道的堵塞,從而進行開窗疏通。

出漿口應設有止漿開關,保證出漿端壓漿密實。在壓漿過程中應有持壓階段,在止漿開關關閉后才能關閉壓漿泵。

保證預制梁段尺寸的準確,使預制段和現澆段的波紋管連接順暢,避免因波紋管連接成折線狀而增加壓漿困難。如確已發生了較大的尺寸誤差,在安裝時也要優先保證波紋管連接順暢。確保接頭處連接緊密,各連接處應用防水膠帶封閉,避免混凝土進入波紋管堵塞孔道。

對于懷疑有孔道壓漿不密實的鋼束,應進行排查,并根據排查的結果決定是否進行二次補漿處理。

加大波紋管和扁錨的尺寸、保證預制段結構尺寸的準確、采取真空壓漿法,是確保負彎矩預應力孔道壓漿密實的有效途徑。

4 結 語

先簡支后連續剛構T梁橋施工控制的重點是墩頂濕接縫負彎矩區,而難點是負彎矩預應力的施工。因此,在先簡支后連續剛構 T梁橋負彎矩區段特別是負彎矩預應力的施工中,應嚴格控制各過程的施工工藝和質量,以保證負彎矩區段的施工質量和滿足設計要求,才能保證車輛行駛順適、安全和橋梁的使用年限。

通過對負彎矩段的質量控制措施,高才、坑里兩座大橋負彎矩段的施工質量均滿足質量檢驗評定標準,在交工驗收時經靜、動載的檢測各項指標均符合設計要求,運營幾年時間以來未發現不良情況。

[1] 范立礎,徐光輝 .橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.17-72.

[2] 公路橋涵施工技術規范[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3] 公路工程質量檢驗評定標準[M].北京:人民交通出版社,2004.