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本文以預應力混凝土橋梁施工技術為研究對象,首先對預應技術進行了概述,并分析了其在橋梁施工中的作用,最后圍繞預應力張拉技術施工展開研究,對其具體施工過程及技術實施進行了分析。
預應力技術指混凝土結構在承受荷載之前,預先對其施加一定程度的壓應力,使混凝土結構在外荷載的作用下產生壓應力,從而有效抵消或減少混凝土在外力荷載作用下產生的拉應力,一方面可以有效促進結構本身剛性提升,另一方面,能夠有效減少振動與彈性變形,使得受拉模塊的彈性強度得到有效的改善,提升結構本身的抗性,延長結構使用壽命。
總的來說,在混凝土橋梁施工中應用預應力技術,主要作用體現在以下兩方面:一方面,提升了橋梁混凝土構件的抗裂能力。普通的混凝土構件不存在預應力,由混凝土自身極限抗拉強度決定其開裂承受能力,一般僅為抗壓強度的十分之一,抗裂能力較為低下。而對構件施加預應力后,構件在承受外荷載之前,由于受拉區已存在預壓應力,因此在外荷載作用下,只有全部抵消混凝土自身的預應力,并且產生的拉應變超過了混凝土的極限拉應變時,才會引起構件的開裂。另一方面,有效提升了混凝土構件的抗裂能力,增大了橋梁構件的整體剛度。預應力混凝土構件在正常使用狀態下,一般不存在開裂問題或者只存在很小的裂縫,在這一狀態下,混凝土基本處于彈性工作狀態,因此相對于普通的混凝土構件,預應力混凝土構件有所增強。
在進行錨具及張拉設備安裝時應注意以下幾個安裝要點:工作錨環應對中;夾片應均勻對稱打緊,并始終保持外露一致;若橋梁為箱梁結構時,應注意千斤頂之上的工具錨孔位與箱梁端部工作錨孔位排列一致;注意張拉力的作用線布置,應使其與孔道中心線重合;限位板與錨具應確保配套,鋼鉸線處于順直一致狀態。
在實際進行預應力張拉施工時,注意張拉順序控制應嚴格按照設計規定進行,保證張拉作用合力作用在混凝土的受壓區截面之內,混凝土的邊緣不應產生拉應力,以免混凝土構件截面偏心受壓過大,影響張拉效果。在張拉應力控制方面,應以張拉力和伸長量進行雙向控制,其中以張拉力控制為主,以伸長量為輔,伸長量控制主要起到校核作用,可以對比兩端鋼絞線的實際伸長值與理論伸長值,應確保二者的誤差在±6%以內,否則要找出原因,再進行張拉。
具體來說,應確保橋梁混凝土澆筑后強度達到了設計強度的90%,并且澆筑完成時間必須為三天以上,方可進行張拉施工。在第一次張拉前,應對千斤頂的摩阻損失值進行測定,以提高張拉的水平與質量。預應力混凝土橋梁張拉施工應在監理工程師在場時進行,張拉順序以設計編號為依據,張拉程序應參照施工設計圖紙,并嚴格遵守《橋涵施工技術規范》(TJ041-2000),張拉千斤頂可以采用YCW100型,也可以由錨具生產廠家指定需要采用的千斤頂型號。
張拉設備在使用前,需要做好校驗工作,以保證張拉力與壓力表讀數之間曲線關系較為客觀準確,對于自錨式千斤頂及低松馳鋼絞線來說,為保證張拉過程中的兩端能夠同步進行,也為了更加有利于張拉過程中實際伸長率計算,在張拉時,初應力可先調整到δo,初應力以張拉控制應力的10%~15%為佳。預應力筋張拉順序應使箱梁結構受力均勻、同步,以免結構出現扭轉、側彎,嚴禁出現超應力,以免其他構件附加內力過大,出現變形問題。因此無論對橋梁結構整體,還是對單個箱梁構件而言,都應遵守同步、對稱張拉的原則。
除此之外,在實際安排張拉順序時,應注意減少張拉設備的移動次數,以減少錨具組件受損和滑脫的概率,提高張拉數據的準確和錨固的可靠性。在張拉時,應在構件兩端同時張拉,并保持兩端千斤頂升降壓、劃線及測量伸長值等協調一致。應緩慢均勻地張拉,啟動油泵向千斤頂張拉缸供油,供油不可急上急下,通過合理調節油泵上的節流閥,以達到控制油壓值和張拉速度的目的,還應注意分級張拉,當結束一個千斤頂行程時,及時測量鋼絞線伸長量,然后油泵再次供油,繼續下一個行程,再進行鋼筋伸長量測量,逐級張拉。直至達到設計控制噸位要求。待最后一個行程結束時,油泵及時減壓回油,并將工作錨上的夾片在錨頭上錨固,至此完成一束張拉操作。
在完成預應力張拉施工后,可以通過采用手提式砂輪切割機,將其錨具后外露剩余預應力筋加以割除,在具體割除施工過程中,截斷鋼絞線宜采用切斷機或砂輪鋸,嚴禁使用電弧切割。錨具后應保留一定預應力筋長度,長度應大于30mm。對于預應力筋張拉所用的液壓千斤頂來說,其行程一般為150mm至200mm。若對較長的預應力束進行張拉時,一次拉伸值可能超過千斤頂的行程,因此必須經過多次張拉、多次錨固,以達到最終張拉力的伸長值。在分級張拉、錨固時,應做好伸長值的計算,以確保橋梁預應力張拉施工的質量。
井將高壓泵截止閥打開,張拉缸油壓緩慢降低,直至歸零,此時活塞回程,錨具夾片即自動跟進錨固,針對錨具外多余鋼絞線,可采用砂輪切割機切割,嚴禁使用氣焊、電弧切割,當張拉控制應力達到穩定狀態,并確保伸長、滑絲等合格后,再進行錨固。錨固后用砂輪切割機切除多余長度。
在預應力混凝土橋梁施工過程中,通過應用預應力張拉技術,可有效降低橋梁工程施工成本,提升橋梁施工質量,因此需要施工單位嚴格把控每個施工環節,有效保證預應力技術的作用得到充分的發揮。