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橋梁工程的施工比較復雜,橋體結構需要有足夠穩定的支撐,才能維持橋梁正常的使用狀態。橋梁工程施工中,主體部分的重量會對其他結構產生影響,而預應力拉張技術的應用可以減輕橋體自重,增強橋梁承重能力,有效延長橋梁的使用壽命。
在高速公路橋梁工程中,混凝土開裂是常見、危害性大的病害類型,如果出現長度10mm 左右、寬度0.5-1.5mm 的不同數量裂縫問題就需要加以重視,一旦裂縫延伸到腹板必須及時采取技術性措施。裂縫出現的原因一般與箱梁的數根預應力筋錨固處于同一斷面有關,通過該斷面的預應力筋都利用一端的張拉錨固在梁端,導致預應力的損失過多,兩側的預應力效應變化明顯,隨之齒板外部出現拉應力,受到載重車輛通行的影響,梁底出現超出混凝土抗拉強度的拉應力,最終出現了裂縫問題[1]。
某高速公路路線全長11.766km。全線主線共有橋梁8 座,其中特大橋2 座、大橋4 座、中橋2 座;跨主線天橋2 座。涵洞、通道30 道。全線填方數量約111.6 萬m3,挖方數量約131.8萬m3。
嚴格按照設計圖紙的圖示尺寸進行下料制作,并集中在鋼筋加工車間統一加工成半成品。鋼筋加工完成后運至現場安裝,按照設計圖紙的要求在預制底座上捆扎鋼筋骨架。預應力管道成孔需要采用波紋管,使用鋼筋對其進行固定,對孔道曲線位置進行加密處理。鋼筋安裝好后,應在鋼筋與模板之間設置墊塊,墊塊應與鋼筋扎緊,并相互錯開,鋼筋保護層厚度應符合設計和規范要求[2]。
在進行高速公路橋梁工程混凝土澆筑和養護過程中,施工方通常可采用插入式振搗器應用于箱梁混凝土的澆筑中,同時在施工過程中,施工人員還需要在每一層澆筑完成后,再次采用插纖式的振搗器進行二次加工,并且在混凝土澆筑作業開展之前,還需要對橋梁施工中的模板和鋼筋進行仔細檢查。如果在檢查中發現波紋管存在破損現象,施工人員就應當立即采用膠帶對波紋管進行密封,這樣才可以保證在混凝土澆筑施工過程中,波紋管內部不會涌入砂漿。在混凝土澆筑施工完成后,現場的驗收人員還需要對混凝土澆筑作業進行驗收,在確保澆筑施工達到相應的工程質量要求后,才可以開展后續的施工。在進行混凝土的澆筑過程中,施工人員通常是采用水平的斜向分層澆筑法,通過這種澆筑方式可以嚴格地控制混凝土的澆筑厚度,將混凝土的澆筑厚度保持在30cm 左右。并且在澆筑過程中,施工方最好利用龍門吊的配料斗分前后2 班進行縱向作業,這樣就可以控制混凝土澆筑過程中上層和下層之間的距離。在完成混凝土澆筑作業過后,現場的監理工程師在確保混凝土表面收漿初步凝結后,便可以通知施工方進行側面的貼膜施工,在施工中主要是將土工布覆蓋于混凝土的上方,從而對混凝土做好養護工作[3]。
使用張拉預應力鋼束的前提是保障混凝土的強度及彈性模量完全達到設計參數要求。鋼束預應力是采取兩端對稱型張拉,長度為40m 的橋梁張拉順序依次為N1、N3、N5、N2、N4 號鋼束。
(1)對于30m 和40m 的高速公路橋梁張拉而言,其操作流程為0 →0.12σcon →0.22σcon →張拉控制應力σcon(含錨口摩阻損失)持荷6min 錨固(自錨式千斤頂及低松弛鋼絞線張拉)。在熟練掌握預應力張拉流程的基礎上,還要正確使用預應力張拉方式,使用率最高的是雙控法,即借助控制應力對橋梁進行張拉,視鋼絞線的伸長量為標準。需要注意的是,在測量鋼絞線伸長量時,0 →0.1σcon 的伸長量用推算的方式,不應該實際去測量,推算結果和實際的伸長量之間的誤差保持在±5%以內,一旦超出該誤差范圍,需要重新測量。
(2)對于50m的T型橋梁張拉而言,操作流程為0 →0.17σcon →0.32σcon →張拉控制應力σcon(含錨口摩阻損失)持荷2min 錨固(自錨式千斤頂及低松弛鋼絞線張拉)。50m 的T 型橋梁張拉技術類似于上述的30m 高速公路橋梁,都是采取雙控法進行操作,同樣在測量鋼絞線伸長量時,0 →0.17σcon 的伸長量用推算的方式,不應該實際去測量,推算結果和實際的伸長量之間的誤差保持在±5%以內,若超出規定誤差范圍,需要仔細查明誤差來源并再次開展張拉操作[4]。
綜上所述,運用預應力技術的過程需要分析工程的實際情況,不僅可以將該技術用于高速公路橋梁建設,還可以在加固維修中運用,該技術優勢在于既不影響工程外觀,又可以提高結構承載能力,所以預應力技術在高速公路橋梁施工中具有廣闊的前景。預應力張拉技術是將拉力提前附加在構件中來承受來自鋼結構的載荷,施工時一般需要鋼絞線或預應力筋、錨塞、錨環、墊板等構件輔助。在預應力鋼絞線綁扎時,施工人員需要對鋼筋的預應力孔道進行加固,同時在鋼絞線的穿束作業期間,施工人員還應當預留100cm 左右鋼絞線穿束孔。