论文部分内容阅读
【摘 要】预应力混凝土连续梁以其结构整体性好、大跨度，减少桥面伸缩缝个数使行车变得舒适，而在高速公路和城市快速路工程中得到广泛应用。预应力混凝土连续梁的施工方法多种多样，一般有满布支架现浇施工、悬臂浇注、悬臂拼装等施工方法。但就目前来看，除跨越大江大河、深谷等桥梁外，支架法现浇施工还是比较常见的。笔者就近几年施工的几座预应力混凝土连续梁桥谈一下长束预应力质量控制的几个关键因素。
【关键词】预应力混凝土连续梁；质量控制
Prestressed concrete continuous beam quality control
Shan Zhi-xiong1,Chen De-zhuang2, Zhang Zhi-guang3
(1.Dalian Highway Engineering Group jinzhou Co., Ltd. Dalian Liaoning 116100;
2.Shenyang Highway Engineering Supervision Co., Ltd. Shenyang Liaoning 110000;
3.Liaoning Province No.1 Road and Bridge Construction Co., Ltd. Shenyang Liaoning 110000)
【Abstract】Prestressed concrete continuous beam with its structural integrity is good, large span, reducing the number of bridge deck expansion joints so that driving becomes comfortable, and in highway and urban highway project to be widely applied. Prestressed concrete continuous beam construction methods varied, the general construction of a covered stent place, cantilever casting, assembly, etc. cantilever construction method. But so far, in addition to cross rivers, valleys and other bridges, frame construction method is quite common place. Construction of the nearest few years, several authors prestressed concrete continuous beam bridge a long talk about the quality control of prestressed several key factors.
【Key words】Prestressed concrete continuous beams;Quality control
1. 预应力钢绞线安装
预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。孔道位置不准确，改变了结构受力状态，如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失，因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力度相吻合，对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响。多根钢绞线如果缠绞在一起，张拉时各根钢绞线受力不均匀，增大了钢绞线之间的摩阻，造成预应力损失加大。
实际施工中很多施工单位并不重视这些细部工作，固定钢束的井字架位置不准确或不按照规范和设计规定的间距布设，必然造成钢束位置与设计不符、有的还会在曲线变化段产生急弯（半径太小）或孔道局部偏差过大。目前仍有小部分队伍使用人工进行穿束，尤其对多根钢绞线的长束重量很大，人工穿束费时费力，容易造成工人转动钢束穿进，使钢绞线互相缠绞在一起。某快速干道（高架桥）工程四标段共有九联连续梁，施工时固定钢束用的井字架间距为1米，梁高1.6米，因此竖弯变化量不大，间距满足要求，但是施工时由于工人工作不认真使井子架坐标不准确，并且采用人工穿束，束长在100米到120米不等。张拉时发现大部分钢束的伸长值与理论伸长值不符（有的比理论值少11%），张拉过程中经常听到内部钢束缠绞在一起后被拉开的声音，当时立即对设备进行检定，在设备没有问题的情况下设计单位、监理单位和施工单位开始对问题进行分析，其中钢绞线计算伸长值时采用实测弹性模量，μ、κ取值按规范推荐值。 设计单位对结构进行重新验算，最后确定在保证张拉力的情况下，伸长值误差保证在12%以内，无疑降低了结构安全系数。
某立交桥匝道为4孔一联的曲线连续梁，梁长 220米，曲线半径55米，因此钢束既有平弯又有竖弯，井字架按照50cm间距布设而且坐标准确，采用人工配合机械穿束（将钢绞线束固定在一个锥形的牵引装置上，用卷扬机牵引锥形牵引装置），在广州南部快速路工程14标马克特大桥2联100米连续梁施工中，同样使用以上方法，由于特别注意控制孔道坐标和孔道线形圆顺，并且很好的避免了钢绞线间的互相缠绞，张拉过程中以上两项工程钢束伸长值均满足要求。
2. 预应力钢绞线张拉
2.1 张拉控制应力与伸长值。张拉控制应力能否达到设计规定值直接影响预应力效果，因此张拉控制应力是张拉中质量控制的重点，张拉控制应力必须达到设计规定值，但是不能超过设计规定的最大张拉控制应力。预应力值过大，超过设计值过多，虽然结构抗裂性较好，但因抗裂度过高，预应力筋在承受使用荷载时经常处于过高的应力状态，与结构出现裂缝时的荷载接近，往往在破坏前没有明显的预兆，将严重危害结构的使用安全。因此为了准确把握预应力的施加情况，以应力控制方法张拉时必须以伸长值进行校核。因此能够提供准确的理论伸长值显得尤为重要，必须对《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中理论伸长值的计算有个正确理解：（1）预应力孔道坐标符合设计要求、曲线孔道圆顺的情况下，孔道局部偏差和预应力筋与孔道壁间的摩擦系数对理论伸长值大小的影响不大，均可按照规范取中值。（2）钢绞线的弹性模量Ep取值对理论伸长值大小的影响较大，应根据实测值进行计算。（3）L的取值：计算平均张拉力时应按照孔道长度计算，计算伸长值时L的取值应加上锚垫板至工具夹片的前端的距离。另外在比较理论伸长值与实际伸长值时应以初应力到控制应力部分的值为准进行比较，因为从零到初应力的伸长值是推算的，并且测量次数多，产生累积误差较大。
2.2 模板支架的影响。由于施加预应力，混凝土必然产生弹性变形，同时产生轴向变形和上下方向的挠曲。张拉时如果约束其轴向收缩和挠曲，就会使混凝土产生预想不到的裂缝，重则出现质量事故。因此，张拉前必须拆除对梁体轴向收缩有约束作用的梁侧模板，拆除支座周围对活动支座在顺桥方向的移动和旋转、以及对固定支座的旋转有约束作用的模板和支架。我们对某大桥2 联100米连续梁张拉前后梁长进行观测，结果表明每米梁长约缩短0.2mm。鉴于以上实践，如果不拆除各种约束，很可能造成梁体局部裂缝或支座变形。其中在广东东莞某高架桥120m连续梁施工中，由于张拉预应力前支座周围钢底模未拆除，张拉后发现底模板大部分变形，固定盆式支座发生侧翻。
2.3 张拉要点。
2.3.1 张拉顺序：张拉顺序应按照设计规定进行，若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态，不使构件边缘产生过大的拉应力。尤其对曲线桥梁更应注意，张拉时不能使曲线梁内、外边缘产生过大的拉应力，而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束，如果有多排钢束，必须对称进行。
2.3.2 张拉长度：连续梁钢束长度较大，提倡两端同时张拉。如果设备不足，可先固定一端、张拉另一端，然后再张拉固定端补足应力。尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时，虽然张拉端达到了控制应力，但由于孔道长度大，导致钢束转角θ增大，摩擦力增大，使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小，固定端附近预应力明显不足。沈阳市某快速干道（高架桥）工程120米预应力连续梁采用一端张拉，另一端扎花锚固于梁体内，张拉时伸长值不能满足要求，主要原因在于孔道摩阻损失太大（受孔道转角θ值太大和孔道长度的影响）。一端张拉长束钢绞线的做法是失败的，一方面，一旦出现事故（如断丝等）将很难处理；另一方面，由于钢束给结构施加的预应力不足，危害结构使用安全。
2.4 断丝、滑丝的处理。施工过程中，由于操作失误或千斤顶压力不准确或锚具安装误差、夹片质量差等原因，有时会发生断丝和滑丝的情况，当断丝或滑丝数不超过规范值时，可采用超张拉方式补足应力，若超过规范值必须卸锚，更换钢束。对此处理时必须慎重，必须质量和安全。
2.4.1 补足应力处理。根据断丝数确定应力损失值，通过提高其它钢丝应力补足断丝造成的应力损失，但在任何情况下都不得使钢绞线应力达到0.8Rb，否则必须更换钢束。
2.4.2 更换钢束的处理方法。
（1）丝束放松。将千斤顶按张拉状态装好，并将钢丝在夹盘内楔紧。一端张拉，当钢丝受力伸长时，锚塞稍被带出。这时立即用钢钎卡住锚塞螺纹（钢钎可用5mm的钢丝、端部磨尖制成，长20"30cm）。然后主缸缓慢回油，钢丝内缩，锚塞因被卡住而不能与钢丝同时内缩。如千斤顶行程不够可如此反复进行至锚塞退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。
（2）单根滑丝单根补拉。将滑进的钢丝楔紧在卡盘上，张拉达到应力后顶压楔紧。
（3）人工滑丝放松钢丝束。安装好千斤顶并楔紧各根钢丝。在钢丝束的一端张拉到钢丝的控制应力仍拉不出锚塞时，打掉一个千斤顶卡盘上钢丝的楔子，迫使1"2根钢丝产生抽丝。这是锚塞与锚圈的锚固力就减少了，再次拉锚塞就容易拉出。
3. 孔道压浆
预应力管道压浆工作在后张预应力构件中起着举足轻重的作用：防止预应力钢材锈蚀；使预应力钢材与混凝土有效粘结，实现整体应力效果，增强梁体的承载能力；减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆质量。因此要求压入孔道内的水泥浆在结硬后应有可靠的密实性，能起到预应力筋的防护作用，同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度，以便将预应力有效的传递给周围的混凝土。在以往的工程实践中，由于施工人员对孔道压浆的工艺和材料质量未给予足够重视，导致预应力筋过早生锈，降低结构耐久性。要想使压浆工作成功，必须做到以下几点：
（1）水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。
（2）水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。
（3）压浆前检查孔道是否畅通。
（4）压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行。
（5）严格控制压浆压力和速度。
（6）采用真空压浆技术。
预应力混凝土连续梁一般都是作为全预应力结构进行设计，准确的建立预应力度极为重要。但是实际施工中常有由于以上原因造成预应力不足、梁体产生裂缝、支座破坏等问题，因此施工过程中必须严格控制影响预应力施工质量的关键因素。
［文章编号］1006-7619（2011）04-13-364
【关键词】预应力混凝土连续梁；质量控制
Prestressed concrete continuous beam quality control
Shan Zhi-xiong1,Chen De-zhuang2, Zhang Zhi-guang3
(1.Dalian Highway Engineering Group jinzhou Co., Ltd. Dalian Liaoning 116100;
2.Shenyang Highway Engineering Supervision Co., Ltd. Shenyang Liaoning 110000;
3.Liaoning Province No.1 Road and Bridge Construction Co., Ltd. Shenyang Liaoning 110000)
【Abstract】Prestressed concrete continuous beam with its structural integrity is good, large span, reducing the number of bridge deck expansion joints so that driving becomes comfortable, and in highway and urban highway project to be widely applied. Prestressed concrete continuous beam construction methods varied, the general construction of a covered stent place, cantilever casting, assembly, etc. cantilever construction method. But so far, in addition to cross rivers, valleys and other bridges, frame construction method is quite common place. Construction of the nearest few years, several authors prestressed concrete continuous beam bridge a long talk about the quality control of prestressed several key factors.
【Key words】Prestressed concrete continuous beams;Quality control
1. 预应力钢绞线安装
预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。孔道位置不准确，改变了结构受力状态，如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失，因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力度相吻合，对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响。多根钢绞线如果缠绞在一起，张拉时各根钢绞线受力不均匀，增大了钢绞线之间的摩阻，造成预应力损失加大。
实际施工中很多施工单位并不重视这些细部工作，固定钢束的井字架位置不准确或不按照规范和设计规定的间距布设，必然造成钢束位置与设计不符、有的还会在曲线变化段产生急弯（半径太小）或孔道局部偏差过大。目前仍有小部分队伍使用人工进行穿束，尤其对多根钢绞线的长束重量很大，人工穿束费时费力，容易造成工人转动钢束穿进，使钢绞线互相缠绞在一起。某快速干道（高架桥）工程四标段共有九联连续梁，施工时固定钢束用的井字架间距为1米，梁高1.6米，因此竖弯变化量不大，间距满足要求，但是施工时由于工人工作不认真使井子架坐标不准确，并且采用人工穿束，束长在100米到120米不等。张拉时发现大部分钢束的伸长值与理论伸长值不符（有的比理论值少11%），张拉过程中经常听到内部钢束缠绞在一起后被拉开的声音，当时立即对设备进行检定，在设备没有问题的情况下设计单位、监理单位和施工单位开始对问题进行分析，其中钢绞线计算伸长值时采用实测弹性模量，μ、κ取值按规范推荐值。 设计单位对结构进行重新验算，最后确定在保证张拉力的情况下，伸长值误差保证在12%以内，无疑降低了结构安全系数。
某立交桥匝道为4孔一联的曲线连续梁，梁长 220米，曲线半径55米，因此钢束既有平弯又有竖弯，井字架按照50cm间距布设而且坐标准确，采用人工配合机械穿束（将钢绞线束固定在一个锥形的牵引装置上，用卷扬机牵引锥形牵引装置），在广州南部快速路工程14标马克特大桥2联100米连续梁施工中，同样使用以上方法，由于特别注意控制孔道坐标和孔道线形圆顺，并且很好的避免了钢绞线间的互相缠绞，张拉过程中以上两项工程钢束伸长值均满足要求。
2. 预应力钢绞线张拉
2.1 张拉控制应力与伸长值。张拉控制应力能否达到设计规定值直接影响预应力效果，因此张拉控制应力是张拉中质量控制的重点，张拉控制应力必须达到设计规定值，但是不能超过设计规定的最大张拉控制应力。预应力值过大，超过设计值过多，虽然结构抗裂性较好，但因抗裂度过高，预应力筋在承受使用荷载时经常处于过高的应力状态，与结构出现裂缝时的荷载接近，往往在破坏前没有明显的预兆，将严重危害结构的使用安全。因此为了准确把握预应力的施加情况，以应力控制方法张拉时必须以伸长值进行校核。因此能够提供准确的理论伸长值显得尤为重要，必须对《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中理论伸长值的计算有个正确理解：（1）预应力孔道坐标符合设计要求、曲线孔道圆顺的情况下，孔道局部偏差和预应力筋与孔道壁间的摩擦系数对理论伸长值大小的影响不大，均可按照规范取中值。（2）钢绞线的弹性模量Ep取值对理论伸长值大小的影响较大，应根据实测值进行计算。（3）L的取值：计算平均张拉力时应按照孔道长度计算，计算伸长值时L的取值应加上锚垫板至工具夹片的前端的距离。另外在比较理论伸长值与实际伸长值时应以初应力到控制应力部分的值为准进行比较，因为从零到初应力的伸长值是推算的，并且测量次数多，产生累积误差较大。
2.2 模板支架的影响。由于施加预应力，混凝土必然产生弹性变形，同时产生轴向变形和上下方向的挠曲。张拉时如果约束其轴向收缩和挠曲，就会使混凝土产生预想不到的裂缝，重则出现质量事故。因此，张拉前必须拆除对梁体轴向收缩有约束作用的梁侧模板，拆除支座周围对活动支座在顺桥方向的移动和旋转、以及对固定支座的旋转有约束作用的模板和支架。我们对某大桥2 联100米连续梁张拉前后梁长进行观测，结果表明每米梁长约缩短0.2mm。鉴于以上实践，如果不拆除各种约束，很可能造成梁体局部裂缝或支座变形。其中在广东东莞某高架桥120m连续梁施工中，由于张拉预应力前支座周围钢底模未拆除，张拉后发现底模板大部分变形，固定盆式支座发生侧翻。
2.3 张拉要点。
2.3.1 张拉顺序：张拉顺序应按照设计规定进行，若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态，不使构件边缘产生过大的拉应力。尤其对曲线桥梁更应注意，张拉时不能使曲线梁内、外边缘产生过大的拉应力，而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束，如果有多排钢束，必须对称进行。
2.3.2 张拉长度：连续梁钢束长度较大，提倡两端同时张拉。如果设备不足，可先固定一端、张拉另一端，然后再张拉固定端补足应力。尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时，虽然张拉端达到了控制应力，但由于孔道长度大，导致钢束转角θ增大，摩擦力增大，使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小，固定端附近预应力明显不足。沈阳市某快速干道（高架桥）工程120米预应力连续梁采用一端张拉，另一端扎花锚固于梁体内，张拉时伸长值不能满足要求，主要原因在于孔道摩阻损失太大（受孔道转角θ值太大和孔道长度的影响）。一端张拉长束钢绞线的做法是失败的，一方面，一旦出现事故（如断丝等）将很难处理；另一方面，由于钢束给结构施加的预应力不足，危害结构使用安全。
2.4 断丝、滑丝的处理。施工过程中，由于操作失误或千斤顶压力不准确或锚具安装误差、夹片质量差等原因，有时会发生断丝和滑丝的情况，当断丝或滑丝数不超过规范值时，可采用超张拉方式补足应力，若超过规范值必须卸锚，更换钢束。对此处理时必须慎重，必须质量和安全。
2.4.1 补足应力处理。根据断丝数确定应力损失值，通过提高其它钢丝应力补足断丝造成的应力损失，但在任何情况下都不得使钢绞线应力达到0.8Rb，否则必须更换钢束。
2.4.2 更换钢束的处理方法。
（1）丝束放松。将千斤顶按张拉状态装好，并将钢丝在夹盘内楔紧。一端张拉，当钢丝受力伸长时，锚塞稍被带出。这时立即用钢钎卡住锚塞螺纹（钢钎可用5mm的钢丝、端部磨尖制成，长20"30cm）。然后主缸缓慢回油，钢丝内缩，锚塞因被卡住而不能与钢丝同时内缩。如千斤顶行程不够可如此反复进行至锚塞退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。
（2）单根滑丝单根补拉。将滑进的钢丝楔紧在卡盘上，张拉达到应力后顶压楔紧。
（3）人工滑丝放松钢丝束。安装好千斤顶并楔紧各根钢丝。在钢丝束的一端张拉到钢丝的控制应力仍拉不出锚塞时，打掉一个千斤顶卡盘上钢丝的楔子，迫使1"2根钢丝产生抽丝。这是锚塞与锚圈的锚固力就减少了，再次拉锚塞就容易拉出。
3. 孔道压浆
预应力管道压浆工作在后张预应力构件中起着举足轻重的作用：防止预应力钢材锈蚀；使预应力钢材与混凝土有效粘结，实现整体应力效果，增强梁体的承载能力；减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆质量。因此要求压入孔道内的水泥浆在结硬后应有可靠的密实性，能起到预应力筋的防护作用，同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度，以便将预应力有效的传递给周围的混凝土。在以往的工程实践中，由于施工人员对孔道压浆的工艺和材料质量未给予足够重视，导致预应力筋过早生锈，降低结构耐久性。要想使压浆工作成功，必须做到以下几点：
（1）水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。
（2）水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。
（3）压浆前检查孔道是否畅通。
（4）压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行。
（5）严格控制压浆压力和速度。
（6）采用真空压浆技术。
预应力混凝土连续梁一般都是作为全预应力结构进行设计，准确的建立预应力度极为重要。但是实际施工中常有由于以上原因造成预应力不足、梁体产生裂缝、支座破坏等问题，因此施工过程中必须严格控制影响预应力施工质量的关键因素。
［文章编号］1006-7619（2011）04-13-364