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【摘 要】随着经济的发展,我国的高速铁路建设事业得到了快速的发展。在高铁施工中,预应力混凝土连续梁作为一项重要的施工内容,得到了广泛的应用。预应力连续梁施工技术通常应用在较宽的河面建设中的大跨度梁上,能够有效降低梁高并有效控制梁挠度,从而减少或规避裂缝,以此提升桥梁建筑的施工质量。因此,做好高铁施工中预应力混凝土连续梁质量控制工作就显得尤为重要。基于此,文章对高铁施工中预应力混凝土连续梁质量控制进行分析,以期能够提供一个借鉴。
【关键词】高铁施工;预应力混凝土;连续梁;质量控制
1.连续梁施工控制的目的
在进行预应力混凝土连续梁的施工过程中,对于工程的施工质量控制是一项比较复杂的内容。因此,需要对工程进行施工控制。在施工质量控制的过程中,需要对施工技术、工艺以及材料等进行分析,从而降低工程失误的出现,保证工程的质量符合相关规定,同时,对于工程中出现的问题,进行及时的纠正,找出解决措施,使其质量得到充分的保证。
2.预应力混凝土连续梁施工质量控制容易忽视的问题分析
2.1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,改变了结构受力狀态,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。
2.2预应力钢绞线张拉时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。
2.3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。
2.4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。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。
2.5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,必保质量和安全。
3.高铁预应力混凝土连续梁施工质量控制措施
3.1材料控制
(1)混凝土质量控制。混凝土自身的质量与高铁桥梁的质量之间有着直接的联系。而要想提高混凝土的质量,就需要做到以下几点:首先,重要原材料的出厂必须要获得合格证,而对于水泥则是要进行复试。不仅如此,砂石料则要进行筛分试验,而且在做这一工作时必须要严格遵守相关的规范。特别是对现场拌制的混凝土来说,更应该根据相关施工配比要求来配料。其次,在选用砂时尽可能选择粗砂,因为粗砂的含泥量通常不会超过2%。最后,石子的选择则是尽可能选择良好级配的石子,这是因为这种石子的含泥量也不会超过1%。石子选用具有良好级配的石子,石子的含泥量控制在1%以内,水泥应使用普硅32.5级水泥。除此之外,如果不得不使用曝晒的砂石料,那么在使用前必须要注意对其降温。
(2)钢筋的质量控制。钢筋的种类不同,在选择过程中也应根据相应的国家标准来选取。对于即将入库的钢筋,必须要出示合格证书与出厂检验报告单。一经发现钢筋没有达到相关标准,则必须要严禁进场。与此同时,对于一经进场的钢筋质量仍需要做抽样检测,且把获得合格检验结果的钢筋进行挂牌分批堆放。在此过程中需要特别注意的是,禁止将钢筋放置空气湿度比较大的环境中,同时还要注意通风,从而有效避免钢筋出现生锈。
(3)锚具的质量控制。对锚具进行质量控制具有非常重要的意义,而在这过程中检验锚具的关键就是要检查其是否达到了相关的设计要求与预应力张拉条件,只有确保了锚具的质量才能够顺利进行之后的施工工作。不仅如此,还要对锚具进行检测,锚具的检测标准通常是高于预应力钢筋抗拉强度90%的要求。除此之外,施工过程中还要使用质量符合GB699-88《合金结构钢》的规定要求的5号优质碳素钢与40号铬。其中需要特别注意的就是锚具在进厂时要仔细查看是否出现了裂缝或锈蚀,从而进一步保证后期的施工质量。
3.2高铁施工工艺控制
(1)高铁施工模板的施工控制。安装模板是高速铁路建设过程中非常关键的一个环节,这是因为这一环节中的钢筋与预应力管道的埋设结果与工程的连续性与适用性有着紧密的联系。正式安装模板前需要全面检查面板的外观,检查内容则是表面是否出现凹凸或粗糙。同时,还要查看是否留有剩余粘浆。如果发现出现上述问题则必须要在第一时间内修补,为之后的管道埋设打好基础。内模安装完成之后还需确认每个部位的尺寸有没有出现偏差。除此之外,模板的拆除工作在高铁施工中同样十分重要。侧模与端模拆除过程中需要注意两方面内容,一方面为使梁体混凝土强度达到设计强度要求的一半以上。另一方面,则是要对混凝土芯部与表层、箱内之间的温差进行严格控制,必须要保持在15摄氏度以下。 (2)高铁混凝土施工控制。混凝土搅拌站应尽可能提高自身混凝土连续生产所需的原料储备能力,这样就能够为原材料的检验工作腾出足够的时间,从而极大地增强了混凝土连续供应的稳定性。除非万不得已,应尽可能避免冰水拌制混凝土的使用,这是因为冰水拌制混凝土的操作十分复杂、繁琐,非常容易出现混凝土检测结果准确性缺失的后果。混凝土的浇注时间尽可能不要选在温度很高的阶段,而不论是混凝土的运输还是浇注过程所耗费的时间都要小于其初凝时间。这样一来就有效地杜绝了由于施工质量问题而出现裂纹。
3.3连续梁悬臂浇筑质量的控制
连续梁悬臂浇筑具有三大特点:首先是施工精度高方面,在施工过程中连续梁悬臂浇筑可进行不断的调整各节段误差,从而达到提高施工精确度的效果;其次是可节省一定的成本,将桥梁的大跨度、桥跨多等特点有機结合,能够体现其经济的优越性;最后是施工的效率高,能够避免大量进行支架,方便建造跨越交通量大、流量大的河道和桥梁,且因为操作多次进行,利于提高工作效率。根据实践经验进行总结,连续梁悬臂浇筑施工的质量控制可以从两个方面把握:一方面是线型的控制,一般情况下,正表明向下变形,负表明向上变形,且其基础原理是按照梁体的每个截面挠度变化值进行设置施工预留拱度,同时对每一段模板在安装时其前缘标高进行调整。通过准确的计算最后得出预留拱度的理论值,并以此作为施工的最佳参考标准,但由于受到的影响因素较为繁杂多样,因此,在施工中还需依据实际情况和施工员的工作经验进行调整,从而确保连续梁的悬臂浇注质量。另一方面是重视挂篮质量,悬臂浇筑的每节段的施工标高控制能够直接影响施工的质量,其中挂篮的质量是整个施工质量的关键。首先,预压应按照施工荷载总和和主梁阶段荷载的1.0-1.3倍进行;其次,主梁结构的施工应依据混凝土浇注的顺序进行安排预压沙袋,并分为十级预压,每级预压为总重的1/10,每增一级荷载观测变形,预压完毕后,待变形稳定之后将其卸载,并将观测得出的数据与资料制作成图标进行分析,以更好的确定出在挂篮浇筑过程中立模标高。在卸载完毕后,通过对结果的进一步分析以重新调整立模标高,以此确保计算参数精确,保证施工的质量。
3.4高铁施工中温度控制
(1)温度作用的分类1)日照温度变化。日照温度变化产生的主要由以下几部分组成:太阳直接辐射、天空辐射、地面反射、气温变化、风速等,不同也会导致日照温度的变化,最后建筑物周围的地形地貌条件也是考虑的因素等等。日照温度的变化是一个复杂的过程,有很多方面均可导致温度的不同,所以具体的情况要区别对待。2)骤然降温。骤然降温是一个比较普遍发生的问题,由于外界环境的突变可能导致建筑物外表的温度迅速下降,在此过程中,会导致构建的温度的不均衡,一般情况下是内高外底的的温度分布状态。高铁施工中有时候在突遇冷空气的情况下极易发生这样的事情。3)年温温度作用,年温温度作用在施工中也不容忽视。年温温度的变化一般由于混凝土结构物的作用所导致,当然这个变化过程极为缓慢,使得结构物整体发生均匀的温度变化。4)水化热温度作用。水化热作用是现在目前最为关键的一个因素,水泥的水化作用是显而易见的,水泥水化反应产生的水化热,在新灌注的混凝土结构不断积贮热量,形成短时期的内部温度高、外表层温度低的水化热温度分布状态。所以一般情况下应该严格控制混凝土出机温度,出机坍落度。
(2)温度控制措施:1)减少水泥水化热在保证混凝土用量的基础上,选择如矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥放热量小的水泥,以减小放热量,降低绝热温升。2)科学的做好混凝土养护。混凝土养护期间,应重点加强混凝土的湿度和温度控制,尽量减少表面混凝土的暴露时间,及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖(可采用蓬布、塑料布等进行覆盖),防止表面水分蒸发。
结束语
在进行高铁工程的预应力连续梁施工时,需要按照一定的规范标准来进行,要对桥梁各个结构的数据进行计算,严格控制好影响桥梁稳定性的几个因素。同时保证每个环节的质量控制,落实每一个施工环节,从而进一步加快我国高铁行业以及其他相关行业的长期、稳定发展。
参考文献:
[1]邢海岩,董国亮.连续梁施工过程控制要点分析[J].兰州工业学院学报,2014,03:44-49.
[2]陈樟鹏.预应力混凝土连续梁悬臂施工与监控技术研究[D].华东交通大学,2014.
[3]龚健根.大跨径预应力混凝土连续刚构箱梁悬臂节段浇筑混凝土早期养护方法研究[D].重庆交通大学,2014.
【关键词】高铁施工;预应力混凝土;连续梁;质量控制
1.连续梁施工控制的目的
在进行预应力混凝土连续梁的施工过程中,对于工程的施工质量控制是一项比较复杂的内容。因此,需要对工程进行施工控制。在施工质量控制的过程中,需要对施工技术、工艺以及材料等进行分析,从而降低工程失误的出现,保证工程的质量符合相关规定,同时,对于工程中出现的问题,进行及时的纠正,找出解决措施,使其质量得到充分的保证。
2.预应力混凝土连续梁施工质量控制容易忽视的问题分析
2.1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,改变了结构受力狀态,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。
2.2预应力钢绞线张拉时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。
2.3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。
2.4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。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。
2.5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,必保质量和安全。
3.高铁预应力混凝土连续梁施工质量控制措施
3.1材料控制
(1)混凝土质量控制。混凝土自身的质量与高铁桥梁的质量之间有着直接的联系。而要想提高混凝土的质量,就需要做到以下几点:首先,重要原材料的出厂必须要获得合格证,而对于水泥则是要进行复试。不仅如此,砂石料则要进行筛分试验,而且在做这一工作时必须要严格遵守相关的规范。特别是对现场拌制的混凝土来说,更应该根据相关施工配比要求来配料。其次,在选用砂时尽可能选择粗砂,因为粗砂的含泥量通常不会超过2%。最后,石子的选择则是尽可能选择良好级配的石子,这是因为这种石子的含泥量也不会超过1%。石子选用具有良好级配的石子,石子的含泥量控制在1%以内,水泥应使用普硅32.5级水泥。除此之外,如果不得不使用曝晒的砂石料,那么在使用前必须要注意对其降温。
(2)钢筋的质量控制。钢筋的种类不同,在选择过程中也应根据相应的国家标准来选取。对于即将入库的钢筋,必须要出示合格证书与出厂检验报告单。一经发现钢筋没有达到相关标准,则必须要严禁进场。与此同时,对于一经进场的钢筋质量仍需要做抽样检测,且把获得合格检验结果的钢筋进行挂牌分批堆放。在此过程中需要特别注意的是,禁止将钢筋放置空气湿度比较大的环境中,同时还要注意通风,从而有效避免钢筋出现生锈。
(3)锚具的质量控制。对锚具进行质量控制具有非常重要的意义,而在这过程中检验锚具的关键就是要检查其是否达到了相关的设计要求与预应力张拉条件,只有确保了锚具的质量才能够顺利进行之后的施工工作。不仅如此,还要对锚具进行检测,锚具的检测标准通常是高于预应力钢筋抗拉强度90%的要求。除此之外,施工过程中还要使用质量符合GB699-88《合金结构钢》的规定要求的5号优质碳素钢与40号铬。其中需要特别注意的就是锚具在进厂时要仔细查看是否出现了裂缝或锈蚀,从而进一步保证后期的施工质量。
3.2高铁施工工艺控制
(1)高铁施工模板的施工控制。安装模板是高速铁路建设过程中非常关键的一个环节,这是因为这一环节中的钢筋与预应力管道的埋设结果与工程的连续性与适用性有着紧密的联系。正式安装模板前需要全面检查面板的外观,检查内容则是表面是否出现凹凸或粗糙。同时,还要查看是否留有剩余粘浆。如果发现出现上述问题则必须要在第一时间内修补,为之后的管道埋设打好基础。内模安装完成之后还需确认每个部位的尺寸有没有出现偏差。除此之外,模板的拆除工作在高铁施工中同样十分重要。侧模与端模拆除过程中需要注意两方面内容,一方面为使梁体混凝土强度达到设计强度要求的一半以上。另一方面,则是要对混凝土芯部与表层、箱内之间的温差进行严格控制,必须要保持在15摄氏度以下。 (2)高铁混凝土施工控制。混凝土搅拌站应尽可能提高自身混凝土连续生产所需的原料储备能力,这样就能够为原材料的检验工作腾出足够的时间,从而极大地增强了混凝土连续供应的稳定性。除非万不得已,应尽可能避免冰水拌制混凝土的使用,这是因为冰水拌制混凝土的操作十分复杂、繁琐,非常容易出现混凝土检测结果准确性缺失的后果。混凝土的浇注时间尽可能不要选在温度很高的阶段,而不论是混凝土的运输还是浇注过程所耗费的时间都要小于其初凝时间。这样一来就有效地杜绝了由于施工质量问题而出现裂纹。
3.3连续梁悬臂浇筑质量的控制
连续梁悬臂浇筑具有三大特点:首先是施工精度高方面,在施工过程中连续梁悬臂浇筑可进行不断的调整各节段误差,从而达到提高施工精确度的效果;其次是可节省一定的成本,将桥梁的大跨度、桥跨多等特点有機结合,能够体现其经济的优越性;最后是施工的效率高,能够避免大量进行支架,方便建造跨越交通量大、流量大的河道和桥梁,且因为操作多次进行,利于提高工作效率。根据实践经验进行总结,连续梁悬臂浇筑施工的质量控制可以从两个方面把握:一方面是线型的控制,一般情况下,正表明向下变形,负表明向上变形,且其基础原理是按照梁体的每个截面挠度变化值进行设置施工预留拱度,同时对每一段模板在安装时其前缘标高进行调整。通过准确的计算最后得出预留拱度的理论值,并以此作为施工的最佳参考标准,但由于受到的影响因素较为繁杂多样,因此,在施工中还需依据实际情况和施工员的工作经验进行调整,从而确保连续梁的悬臂浇注质量。另一方面是重视挂篮质量,悬臂浇筑的每节段的施工标高控制能够直接影响施工的质量,其中挂篮的质量是整个施工质量的关键。首先,预压应按照施工荷载总和和主梁阶段荷载的1.0-1.3倍进行;其次,主梁结构的施工应依据混凝土浇注的顺序进行安排预压沙袋,并分为十级预压,每级预压为总重的1/10,每增一级荷载观测变形,预压完毕后,待变形稳定之后将其卸载,并将观测得出的数据与资料制作成图标进行分析,以更好的确定出在挂篮浇筑过程中立模标高。在卸载完毕后,通过对结果的进一步分析以重新调整立模标高,以此确保计算参数精确,保证施工的质量。
3.4高铁施工中温度控制
(1)温度作用的分类1)日照温度变化。日照温度变化产生的主要由以下几部分组成:太阳直接辐射、天空辐射、地面反射、气温变化、风速等,不同也会导致日照温度的变化,最后建筑物周围的地形地貌条件也是考虑的因素等等。日照温度的变化是一个复杂的过程,有很多方面均可导致温度的不同,所以具体的情况要区别对待。2)骤然降温。骤然降温是一个比较普遍发生的问题,由于外界环境的突变可能导致建筑物外表的温度迅速下降,在此过程中,会导致构建的温度的不均衡,一般情况下是内高外底的的温度分布状态。高铁施工中有时候在突遇冷空气的情况下极易发生这样的事情。3)年温温度作用,年温温度作用在施工中也不容忽视。年温温度的变化一般由于混凝土结构物的作用所导致,当然这个变化过程极为缓慢,使得结构物整体发生均匀的温度变化。4)水化热温度作用。水化热作用是现在目前最为关键的一个因素,水泥的水化作用是显而易见的,水泥水化反应产生的水化热,在新灌注的混凝土结构不断积贮热量,形成短时期的内部温度高、外表层温度低的水化热温度分布状态。所以一般情况下应该严格控制混凝土出机温度,出机坍落度。
(2)温度控制措施:1)减少水泥水化热在保证混凝土用量的基础上,选择如矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥放热量小的水泥,以减小放热量,降低绝热温升。2)科学的做好混凝土养护。混凝土养护期间,应重点加强混凝土的湿度和温度控制,尽量减少表面混凝土的暴露时间,及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖(可采用蓬布、塑料布等进行覆盖),防止表面水分蒸发。
结束语
在进行高铁工程的预应力连续梁施工时,需要按照一定的规范标准来进行,要对桥梁各个结构的数据进行计算,严格控制好影响桥梁稳定性的几个因素。同时保证每个环节的质量控制,落实每一个施工环节,从而进一步加快我国高铁行业以及其他相关行业的长期、稳定发展。
参考文献:
[1]邢海岩,董国亮.连续梁施工过程控制要点分析[J].兰州工业学院学报,2014,03:44-49.
[2]陈樟鹏.预应力混凝土连续梁悬臂施工与监控技术研究[D].华东交通大学,2014.
[3]龚健根.大跨径预应力混凝土连续刚构箱梁悬臂节段浇筑混凝土早期养护方法研究[D].重庆交通大学,2014.