預應力施工工藝在橋梁工程中的應用
2011-12-02 來源：百度文庫
前言
與建筑結(jié)構(gòu)相比，預應力在橋梁結(jié)構(gòu)中的應用更為普及與深入。預應力在橋梁、拱橋、斜拉橋和懸索橋等各類橋梁中均有廣泛的應用?？梢院敛豢鋸埖卣f，在現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)中，70%以上的橋梁結(jié)構(gòu)都采用了預應力技術(shù)。也由于預應力技術(shù)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了很多與預應力有關(guān)的橋梁，如預應力梁橋、預應力鋼構(gòu)橋、預應力拱橋、預應力斜拉橋和預應力懸索橋等。
近年來由于具有無粘結(jié)體內(nèi)預應力無法比擬的優(yōu)點,如截面尺寸小、施工簡單、質(zhì)量容易保證,更重要體外索可以替換,重張拉。體外預應力正廣泛應用于美國、德國等許多國家的新橋梁建設,同時應用于舊有的混凝土結(jié)構(gòu)的重建、加固及維修。而我國體外預應力技術(shù)的研究工作開展的相對較少.主要應用于對舊橋梁的加固?？傊?隨著預應力橋梁和高強混凝土的發(fā)展,體外預應力技術(shù)的應用將是現(xiàn)代預應力技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。
一、體外預應力束在舊橋加固中的應用
在舊橋加固方法中,對于鋼筋混凝土及預應力混凝土梁板橋。采用在梁體下緣設置預應力拉桿或預應力束,對受拉區(qū)施以體外預應力的加固方法,可以抵消自重及外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力,大幅提高其承載能力。
體外預應力法有如下優(yōu)點:自重增加少,但可大幅提高承載能力;由于上部自重增加少,因而對下部影響小;施工簡單,工期短,經(jīng)濟效益明顯;施工過程不中斷或少中斷交通;對原結(jié)構(gòu)損傷小,不影響橋下凈空;應力可調(diào)整,預應力束可更換。
體外預應力加固體系由水平筋、斜筋、上錨固點、滑塊、承托、水平筋固定支座等部件組成。體外束橋梁加固結(jié)構(gòu)的預應力筋構(gòu)造形式及施工方法與常規(guī)的體內(nèi)有粘結(jié)或無粘結(jié)預應力筋有較大的差異.因而其預應力損失的計算方法也有所不同。經(jīng)計算表明。與一般的預應力混凝土結(jié)構(gòu)比較,體外束加固結(jié)構(gòu)的預應力損失要小得多,針對這一點,預應力鋼筋的控制應力應適當降低.以避免體外預應力筋長期處于高應力狀態(tài),對改善體外束結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)有利。
二、體外預應力束在新橋建設中應用
體外預應力結(jié)構(gòu)自從2O世紀3O年代發(fā)展至今,其結(jié)構(gòu)體系一直在不斷地創(chuàng)新和改進.因而體外預應力束的應用也在不斷變化和豐富。體外預應力束在新橋建設中的應用,主要可以歸納為一下四種類型:
第一種是逐跨預制節(jié)段施工的長橋。該類型以Long Key橋為代表,體外預應力束采用與體內(nèi)預應力同樣的普通多股鋼絞線和錨具,同樣采用水泥灌漿。因而預應力成本較低。這種體外預應力結(jié)構(gòu)通常在預制節(jié)段見采用干接縫和復式剪力鍵.當整跨所有的預制節(jié)段在支撐結(jié)構(gòu)上安裝就位后.旌加體外預應力,形成一跨的整體結(jié)構(gòu)。體外預應力束在跨內(nèi)的轉(zhuǎn)向塊處偏折,體外束外套采用聚乙烯管或鋼管,管道在轉(zhuǎn)向快處與主粱澆筑成整體,這種體外束只能拆除不能更換。
第二種是采用懸臂施工或頂推施工的預應力混凝土連續(xù)梁橋,通常采用體內(nèi)、體外混合配束。該形式中用體外預應力索替代原本配置在腹板內(nèi)的大量預應力筋,簡化了腹板構(gòu)造,降低了其厚度。采用懸臂施工時.懸臂束為直線的體內(nèi)預應力,成橋后張拉的連續(xù)束采用大噸位體外預應力,從而免除了大量的穿束和灌漿工藝,易于控制施工質(zhì)量。
第三種是第二種類型的衍生物,特點是將混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用鋼結(jié)構(gòu)。該類型往往是集創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)構(gòu)思與美觀的外表與一體.形成體外預應力結(jié)構(gòu)的代表之作。
第四種稱為坦拉式體外預應力結(jié)構(gòu)它把過去那種預應力筋的偏心距被控制在主梁的有效高度之內(nèi)的體外筋,放在了梁的有效高度之上。因此它具有梁橋和斜拉橋的雙重特性,可看作介于預應力混凝土箱形梁橋到預應力混土斜拉橋之間的結(jié)構(gòu)體系。它采用了部分索結(jié)構(gòu)幫助主梁承擔豎向荷載,從而達到降低梁高的目的。
三、預應力施工工藝
錨固端部橫梁與跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽的施工
這三部分確定了鋼絞線的空間位置,由該索形及張拉應力決定了等效荷載的大小。跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽鋼絞線存在偏折。承受局部擠壓應力,這就要求錨固端橫梁處錨墊板預埋位置及方向要準確。轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽的制作應嚴格按照圖紙要求進行,既要保證彎折處的曲率半徑,又要打磨端部,使之平滑,防止張拉時端部對鋼絞線的擠壓和卡滑。
1、鋼絞線下料與穿束
在橋梁加固中,由于張拉完畢后,錨墊板與鋼管中要灌漿,形成有粘結(jié)段,所以在下料時就應將粘結(jié)段的鋼絞線的PE層及油脂清洗干凈,控制該段的長度和位置是很難的,因為既要預先考慮到穿束過程中鋼絞線下垂的影響,保證PE保護層預先進入密封罩,又要考慮張拉伸長的影響,保證兩端伸長部分要一致,以確保兩粘結(jié)段粘結(jié)力大致相等。在穿束過程中,由于鋼絞線的長度在150m以上,中間要通過多個墩頂導向槽及跨中轉(zhuǎn)向裝置,無法在箱梁內(nèi)進行l(wèi)2根鋼絞線的整束穿索,因此采用單根穿索的方法。鋼絞線的纏繞將會影響有效預應力的建立,所以必須保證鋼絞線在全橋長范圍內(nèi)不纏繞,在實際施工中,預先將鋼絞線、工作錨板孔、密封蓋小孔分別編號,每束l2根鋼絞線采用單根穿索,每隔一段就用與密封罩小孔對應的橡膠墊限制鋼絞線的位置,在張拉完畢后發(fā)現(xiàn),采用該方法使得每束鋼絞線順直且無纏繞現(xiàn)象。
橋梁加固采用兩箱對稱單根兩端同時張拉,張拉過程分兩部分:預緊和高應力張拉。
2、預緊
為了達到鋼絞線從松散狀態(tài)到張拉完成后順直不纏繞,正式張拉前先要進行預緊張拉,預緊的質(zhì)量決定了整個加固效果的好壞。首先,鋼絞線在松散狀態(tài)下,即使采用了必要的措施,但是由于鋼絞線很長,下垂量還是較大,所以,為保證兩端粘結(jié)段長度大致相等,預緊要兩端對稱進行;其次,預緊力的大小既要保證在預緊過程中,鋼絞線繃緊且不纏繞,又要保證在高應力張拉時鋼絞線不錯位,預緊力過大或過小都達不到預緊的目的。在加固施工中,預緊張拉力采用l5%設計張拉力。
3、高應力張拉
由于橋梁加固采用通長環(huán)氧涂層鋼絞線,在張拉中需多行程連續(xù)張拉,工作夾片要進行多次錨固,在工作夾片進行臨時錨固時,環(huán)氧涂層保護膜形成的碎屑將附著在夾片的齒間。隨著工作夾片的反復多次夾持鋼絞線,齒間環(huán)氧涂層碎屑增多,將引起滑絲現(xiàn)象,從而影響工作夾片的錨固效果。針對這一情況,研制出一種臨時錨固裝置,在中間行程中,由臨時錨固裝置的工具夾片夾持鋼絞線,避免了工作夾片的中間臨時錨圃,確保錨固效果。
4、壓漿
體外索錨固橫梁采用局部有粘結(jié)形式,為了達到設計者和業(yè)主對于局部有粘結(jié)段鋼絞線粘結(jié)力的要求,張拉完成后局部有粘結(jié)段的壓漿工作是一道很重要的工序:施工前進行了1:1的模型試驗,在保證壓漿密實飽滿的情況下,局部有粘結(jié)段的粘結(jié)力可達到設計張拉力的108% ,滿足錨固要求:工程中,壓漿施工在張拉完成后24h內(nèi)進行。壓漿采用手動壓漿機,保證壓漿過程的均勻穩(wěn)定和壓漿壓力的要求。
四、施工中的主要技術(shù)要點
原橋施工情況與原橋的設計情況有差別,如箱梁翼緣的厚度,墩頂橫隔梁的尺寸,在設計中要充分考慮墩頂導向槽的位置與墩頂橫隔梁之間的關(guān)系,在該橋加固中,由于墩頂橫隔梁的寬度大于原設計很多,結(jié)果墩頂導向槽無法施工,從而改變加固設計。
由于環(huán)氧涂層鋼絞線暴露在箱梁中,鋼絞線的防窩尤為重要,所以在下料及穿束過程中,嚴禁在混凝土地面上拖拽鋼絞線,穿束用的架立筋要用棉絲包裹,不能破損PE保護層,如有不慎,個別破損處,采用與PE保護層同性質(zhì)的膠帶纏繞。
墩頂導向槽與轉(zhuǎn)向裝置的加工應在加工廠進行,嚴禁在現(xiàn)場加工,現(xiàn)場安裝中,要嚴格按圖紙進行,在運輸及焊接過程中,應采取措施防止焊接變形,穿束前應拉線確定安裝是否合適。
預緊過程中,必須在箱梁中安排人員,在鋼絞線繃緊時,進行必要的調(diào)整;高應力張拉時,觀察在各墩頂導向槽和轉(zhuǎn)向橫肋處鋼絞線是否有擠破的現(xiàn)象,如有該現(xiàn)象,應進行防護處理。
壓漿密實程度將直接影響粘結(jié)效果,所以在壓漿中應嚴格控制水灰比,并保持壓力均勻。
五、結(jié)束語
工程實踐表明,用體外預應力加固舊橋和建設新橋是非常有效的措施,具有加固、卸載及減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力的作用,值得更廣泛地推廣應用。
為適應我國經(jīng)濟的發(fā)展，緩解交通問題給人們生產(chǎn)生活帶來的不便，預應力混凝土結(jié)構(gòu)的應用范圍將更加廣闊，因此我們應加強提高預應力技術(shù)水平的科研工作。和發(fā)達國家相比，我們預應力混凝土工程的研究相對落后。憑借我們已有的強大隊伍，和一些單位在預應力技術(shù)推廣應用中的創(chuàng)收實力完全可以承擔和完成這項重要的科研任務。同時，設計和施工的分離也是影響我國預應力混凝土結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要成立大型強而有力的預應力混凝土工程公司，承擔重大預應力混凝土工程，并擔負新技術(shù)開發(fā)研究，并做好與設計和施工之間的聯(lián)系，以提高我國的預應力技術(shù)水平。
