基于橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝的質(zhì)量控制研究

胡鵬++倪秋萍

摘要： 隨著我國(guó)預(yù)應(yīng)力橋梁建設(shè)的迅速發(fā)展，施工質(zhì)量控制顯得尤為重要，而其中預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量則是所有工序中的重中之重，直接影響到橋梁的安全性能和使用壽命。本文從預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中可能造成橋梁不安全的因素分析，繼而針對(duì)這些因素提出相應(yīng)的解決措施，為同類橋梁減少或消除預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量隱患提供一定的借鑒。

Abstract： With the rapid construction development of the prestressed bridge in China， construction quality control is becoming more and more important. Among them， the quality of prestressed stretching is the most important in all the processes， which directly affects the safety and service life of the bridge. In this paper， the unsafe factors for the bridge are analyzed. Then the corresponding solutions to these factors are put forward to provide some reference for the similar bridge to reduce or eliminate the hidden danger of prestressed stretching construction.

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力橋梁；預(yù)應(yīng)力張拉；智能張拉；施工質(zhì)量控制

Key words： prestressed bridge；prestress stretching；intelligent stretching；control of construction quality

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）12-0142-02

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，橋梁建設(shè)速度也越來(lái)越快。而車輛的迅猛增加，給橋梁安全帶來(lái)了較多的安全隱患。近十年來(lái)全國(guó)發(fā)生的多起較大的橋梁垮塌事件表明，部分地區(qū)突出的超限超載問題，使橋梁內(nèi)部預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重受損，對(duì)橋梁安全造成嚴(yán)重的威脅。橋梁安全面臨的現(xiàn)狀和嚴(yán)峻形勢(shì)讓我們反思，造成橋梁不安全的因素有哪些，如何消除這些隱患是本文研究的主要內(nèi)容。

1 威脅預(yù)應(yīng)力橋梁安全的因素分析

從正在使用以及垮塌的橋梁檢測(cè)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，威脅預(yù)應(yīng)力橋梁安全的原因從施工的角度分析主要有以下幾方面：

1.1 未能建立有效預(yù)應(yīng)力體系

筆者從不少正使用的預(yù)應(yīng)力橋梁檢測(cè)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有不少數(shù)量的預(yù)應(yīng)力箱梁的頂板、底板、腹板等多部位出現(xiàn)了不同形式不同程度的裂縫，其中腹板裂縫最多也最嚴(yán)重。另外預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁板在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中底板、腹板出現(xiàn)大量裂縫，承載力嚴(yán)重下降。造成這些病害現(xiàn)象的原因主要有：

1.1.1 有效預(yù)應(yīng)力精度不夠，誤差大

有效預(yù)應(yīng)力偏小，致使預(yù)應(yīng)力不足，結(jié)構(gòu)會(huì)過(guò)早出現(xiàn)裂縫，下擾超限。有效預(yù)應(yīng)力偏大，可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋安全儲(chǔ)備不足，結(jié)構(gòu)變形過(guò)大或裂紋，甚至脆性破壞。施工過(guò)程中施加張拉力的不準(zhǔn)確以及張拉過(guò)程中由于預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦、錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮、接縫壓縮、彈性壓縮、預(yù)應(yīng)力筋松弛、混凝土的收縮與徐變等引起的應(yīng)力損失等都是造成有效預(yù)應(yīng)力誤差大的原因。

1.1.2 有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過(guò)大

鋼絞線未采用規(guī)范的施工工藝進(jìn)行整束穿束，致使孔道內(nèi)各鋼絞線相互纏繞而受力不均，造成預(yù)應(yīng)力筋早起疲勞，特別是運(yùn)營(yíng)階段在汽車荷載的反復(fù)作用下，跨中將會(huì)持續(xù)下擾或出現(xiàn)開裂，危及橋梁適用壽命，甚至造成坍塌事故。

1.2 孔道壓漿不密實(shí)

灌入孔道內(nèi)的水泥漿，既包裹預(yù)應(yīng)力筋使其免遭銹蝕，又與周圍的混凝土粘結(jié)成整體共同作用，增加錨固的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的抗裂性和承載力。所以孔道壓降如不密實(shí)或存在嚴(yán)重空洞將導(dǎo)致鋼絞線很快銹蝕導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力失效，梁體產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性，當(dāng)裂縫發(fā)展到一定程度，由量變轉(zhuǎn)換為質(zhì)變，使梁體發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞乃至垮塌。波紋管破裂，波紋管接長(zhǎng)質(zhì)量差不符合規(guī)范，管道有拐點(diǎn)，漿液質(zhì)量差、水膠比大，壓降工藝和設(shè)備難以保證管道充盈等均可能會(huì)使孔道不密實(shí)。

1.3 預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量通病

斷絲、滑絲；錨下開裂、下陷；張拉強(qiáng)度和時(shí)間失控；錨夾具質(zhì)量差；鋼絞線在孔道內(nèi)纏繞；多穿或少穿絞線；砼等材料質(zhì)量問題；張拉、壓降作業(yè)不規(guī)范等施工過(guò)程中出現(xiàn)的問題如被隱瞞，將會(huì)給結(jié)構(gòu)留下很大的質(zhì)量、安全隱患。

2 預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制措施

如何就上述影響因素解決這些問題使預(yù)應(yīng)力橋梁更安全，施工過(guò)程中主要從以下幾方面控制實(shí)施：

2.1 認(rèn)真執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》

為保證預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范建立合格的有效預(yù)應(yīng)力，并提出具體偏差范圍；提出具體的張拉控制力精度和允許誤差要求；保證錨固持荷時(shí)間。

2.2 規(guī)范鋼絞線梳編穿束工藝

為避免單根穿束引起鋼絞線相互纏繞，導(dǎo)致張拉時(shí)絞線受力嚴(yán)重不均，宜將一根鋼束中的全部預(yù)應(yīng)力筋編束后穿入孔道中即采用整束系統(tǒng)進(jìn)行穿束。為保證梳編穿束工藝質(zhì)量，在現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)鋼絞線和錨具編號(hào)→梳束→綁扎→整束穿束的工藝，不但能提高工作效率，還能消除各根絞線受力不均引起的滑絲、斷絲等現(xiàn)象，從而保證有效預(yù)應(yīng)力的均勻度。

2.3 采用預(yù)應(yīng)力智能張拉質(zhì)量控制技術(shù)

為保證張拉過(guò)程的規(guī)范性，控制張拉質(zhì)量，消除人為因素，可采用由主控電腦、智能化油泵、數(shù)字化千斤頂三部分組成的預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)，如圖1所示。

智能張拉系統(tǒng)除可將張拉控制應(yīng)力誤差控制在±1%范圍內(nèi)，并實(shí)時(shí)采集鋼絞線伸長(zhǎng)量。根據(jù)鋼絞線理論伸長(zhǎng)計(jì)算公式：ΔL=（PpL）/（ApEp）與Pp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ），自動(dòng)校核伸長(zhǎng)量偏差，與應(yīng)力實(shí)現(xiàn)同步 “雙控”外，還可實(shí)現(xiàn)“多頂同步對(duì)稱張拉”工藝。張拉程序智能控制，不受人為、環(huán)境因素影響；停頓點(diǎn)、加載、卸載速率、持荷時(shí)間等張拉過(guò)程要素完全符合橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求，在持荷階段進(jìn)行實(shí)時(shí)校核，自動(dòng)補(bǔ)壓，消除預(yù)應(yīng)力損失，確保最后施加的應(yīng)力完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求；并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，真實(shí)掌握張拉過(guò)程狀況，質(zhì)量責(zé)任可永久追溯。

2.4 提高壓漿質(zhì)量

預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)有力地保證了預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，然而再好的張拉技術(shù)也必須在管道壓漿密實(shí)的條件下才能保證結(jié)構(gòu)的耐久性，故應(yīng)采用“低水膠比、高流動(dòng)度、零泌水率”的壓降材料，從提升合理的拌漿與壓降設(shè)備、采用循環(huán)智能壓漿工藝、精心組織施工管理等方面全面保證壓降密實(shí)度。

3 應(yīng)用

通洋高速TY-RD-2施工標(biāo)段有雙沙疏浚河大橋、如泰運(yùn)河大橋兩座大橋。其中如泰運(yùn)河大橋橋梁孔徑布置為8×30m箱梁+67.4m鋼管砼系桿拱+12×30m箱梁，引橋采用后張法裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁垂直布置，交角為90度，全橋共有30米箱梁160片；雙沙疏浚河大橋橋梁孔徑布置為18×25m后張法裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合預(yù)制箱梁，引橋箱梁斜交布置，交角為115度，全橋共有25米箱梁144片。

兩座橋均使用了橋梁智能預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)和智能壓漿系統(tǒng)。智能張拉油泵控制系統(tǒng)可自動(dòng)切換油路、實(shí)時(shí)保壓、穩(wěn)定卸荷及回程；利用wifi無(wú)線技術(shù)傳輸數(shù)字化千斤頂結(jié)構(gòu)中的電子位移傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)，與智能張拉油泵系統(tǒng)進(jìn)行通訊，具有操作簡(jiǎn)單、過(guò)程規(guī)范、結(jié)果精確、安全性好的優(yōu)點(diǎn)，使用效果非常好。智能壓漿除對(duì)壓漿材料提出嚴(yán)格的技術(shù)要求，還利用合理的壓漿設(shè)備、采用先進(jìn)的壓漿工藝，精心組織施工，將壓漿質(zhì)量提高到了前所未有的高度。

從后期運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)控檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，智能張拉與壓漿系統(tǒng)有著非常良好的效果，解決了傳統(tǒng)施工方法在運(yùn)營(yíng)期帶來(lái)的許多問題，提高橋梁建設(shè)的安全性、可控性和耐久性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中可能造成橋梁不安全的因素分析，繼而針對(duì)這些因素提出相應(yīng)的解決措施，尤其是智能張拉與智能壓漿系統(tǒng)在為通洋高速兩座大橋的成功應(yīng)用，為同類橋梁減少或消除預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量隱患提供一定的借鑒。

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