公路橋梁預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉與壓漿質(zhì)量分析

張 媛 媛

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

1 工程概況

某橋梁中心樁號(hào)為K54+092.692，橋梁中心線與橋墩蓋梁中心線交角為75°。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3-16 m后張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工，橋梁下部結(jié)構(gòu)采用U型橋臺(tái)，橋墩采用柱式墩，墩臺(tái)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。預(yù)制空心板長(zhǎng)度為15.96 m，高0.8 m。預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)制場(chǎng)布置在一側(cè)與橋梁連接的路基上，在空心板上預(yù)制吊環(huán)，采用架橋機(jī)吊裝。預(yù)應(yīng)力鋼絞線選用270級(jí)φj15.24鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Ryb=1 860 MPa，預(yù)應(yīng)力鋼絞線橫截面積Ay=140 mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，每個(gè)張拉孔設(shè)6根鋼絞線，每片梁總計(jì)18根。在施工過程中嚴(yán)格進(jìn)行鋼絞線張拉與孔道壓漿施工，并進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保施工質(zhì)量。

2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉計(jì)算與施工

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長(zhǎng)量計(jì)算

表1 中束鋼絞線理論伸長(zhǎng)量計(jì)算值

本項(xiàng)目采用后張法施工，施工中采用張拉力和理論伸長(zhǎng)量雙控的方式。結(jié)合該橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線相關(guān)參數(shù)取值，計(jì)算預(yù)應(yīng)力空心板平均張拉力：P=0.75×1 860×6×140/1 000=1 171.8 kN。本項(xiàng)目空心板長(zhǎng)度為15.96 m，分別計(jì)算中束、邊束預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長(zhǎng)量，計(jì)算結(jié)果見表1，表2。

表2 邊束鋼絞線理論伸長(zhǎng)量計(jì)算值

分析表1計(jì)算數(shù)據(jù)可知，中束鋼絞線理論伸長(zhǎng)量總長(zhǎng)度L=(38+16.6)×2=109.2 mm，為消除鋼絞線張拉過程中的非彈性變形，正式張拉前進(jìn)行預(yù)張拉，張拉力為設(shè)計(jì)張拉力的10%。計(jì)算中需扣除初始張拉力作用下的伸長(zhǎng)量，最終計(jì)算得出理論伸長(zhǎng)量為S=109.2-109.2×0.1=98.28 mm。同樣，分析表2計(jì)算數(shù)據(jù)可知，邊束鋼絞線理論伸長(zhǎng)量總長(zhǎng)度L=(37.9+17.1)×2=110 mm，扣除10%的初始張拉力，最終計(jì)算得出理論伸長(zhǎng)量為S=110-110×0.1=99 mm。

2.2 張拉中的伸長(zhǎng)量量測(cè)方法

本項(xiàng)目空心板預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉采用兩端張拉，在張拉力(初始張拉力)達(dá)到10%時(shí)記錄鋼絞線相對(duì)基點(diǎn)的伸長(zhǎng)量L1，施加到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)記錄鋼絞線相對(duì)基點(diǎn)的伸長(zhǎng)量L2，L2-L1即為張拉過程中的伸長(zhǎng)量，L1+L2即為設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量。

2.3 張拉工藝

當(dāng)空心板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，養(yǎng)生時(shí)間5 d以上時(shí)，方可進(jìn)行張拉施工。為了便于進(jìn)行穿束施工，用橡膠皮對(duì)鋼絞線束進(jìn)行包扎。將鋼絞線穿入工作錨的錨環(huán)，固定夾片，并將鋼絞線尾端100 mm處綁扎成束，以便在張拉過程中安裝千斤頂。張拉前對(duì)千斤頂、油泵等張拉設(shè)備進(jìn)行檢修，并保證工具錨準(zhǔn)確對(duì)中。為了消除鋼絞線鋼絲松弛，進(jìn)行微張拉，張拉過程中應(yīng)保證每根鋼絲受力均勻。鋼絞線按順序張拉，達(dá)到初始張拉力(10%σk)，持續(xù)5 min，并測(cè)伸長(zhǎng)量；達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力(100%σk)，持續(xù)2 min，測(cè)量伸長(zhǎng)量，最后進(jìn)行錨固。

3 空心板張拉工程實(shí)例

根據(jù)理論伸長(zhǎng)量和張拉力的計(jì)算結(jié)果，采取理論伸長(zhǎng)量和張拉力雙控的方式對(duì)空心板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉過程中以張拉力控制為主，伸長(zhǎng)量控制為輔，記錄伸長(zhǎng)量觀測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉伸長(zhǎng)量記錄表

分析表3數(shù)據(jù)可知，中束鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量偏差最大值為+4.4%，最小值為-1.1%；邊束1鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量偏差最大值為+2.8%，最小值為+0.7%；邊束2鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量偏差最大值為+3.8%，最小值為-0.3%，均小于規(guī)范要求的施工中張拉伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值偏差不超過±6%范圍的要求，張拉施工質(zhì)量合格。

4 孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)分析

4.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方案

本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力鋼絞線壓漿孔道質(zhì)量檢測(cè)采用沖擊回波法，是通過機(jī)械沖擊施加一個(gè)瞬時(shí)的低頻應(yīng)力波，傳播進(jìn)入混凝土內(nèi)部，當(dāng)?shù)竭_(dá)混凝土缺陷或構(gòu)件底面被反射回來，由傳感器收集反射信號(hào)經(jīng)解析軟件分析后確定壓漿質(zhì)量。

測(cè)點(diǎn)布置前在空心板表面找到埋設(shè)金屬波紋管對(duì)應(yīng)的位置，沿縱向每隔5 cm均勻布置測(cè)點(diǎn)，用砂紙、打磨機(jī)磨平后布置沖擊傳感器。在檢測(cè)過程中，每個(gè)測(cè)點(diǎn)采集3次數(shù)據(jù)，取平均值，對(duì)異常測(cè)點(diǎn)，適當(dāng)增加采樣次數(shù)。使用與空心板混凝土同標(biāo)號(hào)同期制作的混凝土試件進(jìn)行混凝土彈性波波速標(biāo)定。

4.2 檢測(cè)結(jié)果分析

選取A3金屬波紋管沖擊回波法檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析其壓漿質(zhì)量，部分檢測(cè)數(shù)據(jù)見表4。通過對(duì)全空波紋管、1/4密實(shí)波紋管、1/2密實(shí)波紋管、3/4密實(shí)波紋管和完全密實(shí)波紋管進(jìn)行測(cè)定，確定主頻平均值分別為8 345 Hz，8 450 Hz，8 640 Hz，9 280 Hz，10 650 Hz。

表4 A3波紋管壓漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果 Hz

分析表4數(shù)據(jù)可知，測(cè)點(diǎn)K6～K9段主頻檢測(cè)值平均值為9 025 Hz，大于8 640 Hz，小于9 280 Hz，說明該測(cè)點(diǎn)金屬波紋管壓漿質(zhì)量存在密實(shí)度不足的情況。測(cè)點(diǎn)K10～K21段主頻檢測(cè)值均高于10 650 Hz，說明該測(cè)段金屬波紋管壓漿密實(shí)，壓漿質(zhì)量良好。

5 結(jié)語

依托公路橋梁施工項(xiàng)目，對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉與壓漿質(zhì)量檢測(cè)全過程進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1)通過理論公式計(jì)算預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉力和理論伸長(zhǎng)量，為張拉施工提供理論依據(jù)；

2)采用張拉力和理論伸長(zhǎng)量雙控的方式，分析橋梁張拉結(jié)果，施工中張拉伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值偏差不超過±6%范圍的要求，張拉施工質(zhì)量合格；

3)采用沖擊回波法對(duì)孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，確定K6～K9段金屬波紋管存在密實(shí)度不足的情況；K10～K21段金屬波紋管壓漿密實(shí)，壓漿質(zhì)量良好。