無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒在橋梁施工中的應(yīng)用

李旺

摘 要：隨著經(jīng)濟及交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼棒已成為我國預(yù)應(yīng)力鋼材中的新品種。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒具有高強度、高韌性、低松弛、與混凝土握裹力強，良好的可焊接性等特點，在國內(nèi)外已應(yīng)用于高強度預(yù)應(yīng)力混凝土離心管樁、高架橋墩、鐵路軌枕及高層建筑、基坑支護、大型預(yù)制板等構(gòu)件，具有十分廣闊的市場。但國內(nèi)外并無完整的公路橋梁無粘結(jié)鋼棒施工技術(shù)工藝，也缺乏相應(yīng)的施工參考文獻。因此本文對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒材料特性及施工工藝上做出詳細介紹。

關(guān)鍵詞：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒；施工工藝；施工技術(shù)

中圖分類號：U44 文獻標(biāo)識碼：A

近年來，隨著我國高速公路網(wǎng)的迅猛發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展迅速，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、試驗研究、預(yù)應(yīng)力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異。隨之預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害問題也日漸突出，預(yù)應(yīng)力鋼棒憑借自身在結(jié)構(gòu)受力、便于施工等明顯優(yōu)勢，定會在短距離直線預(yù)應(yīng)力得到廣泛的應(yīng)用。而目前國內(nèi)外的設(shè)計和施工尚無相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，可供借鑒經(jīng)驗的工程實例也不多。在此種情況下，只能靠現(xiàn)場認(rèn)真細致的施工總結(jié)研究，實行動態(tài)調(diào)整，在確保安全、質(zhì)量的前提下優(yōu)化設(shè)計和調(diào)整施工工藝，來總結(jié)出一套相對完整、成熟的工藝方法和施工流程，為后續(xù)同類型項目的施工提供參考。

1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒設(shè)計原理及特點

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒原材料為中低碳合金鋼，通過冷拔調(diào)質(zhì)工藝得到金相組織為回火索氏體。回火索氏體與索氏體相比較，其析出的碳化物呈球狀彌散地分布于基體中，故回火索氏體具有更好的綜合機械性能，其延伸率達到7%以上，一般可以做到10%。鋼棒采用的調(diào)質(zhì)工藝強度，比精軋螺紋鋼筋高，比鋼絞線低，延伸率優(yōu)于前兩者。延伸率的提高使其比鋼絞線及精軋螺紋鋼筋有更強的抗震吸能性。

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件在混凝土結(jié)構(gòu)短距離的錨固中，解決了現(xiàn)有精軋螺紋鋼錨自身強度低，通過增大其截面尺寸以達到錨固載荷要求；也解決了鋼絞線夾片回縮量大；造成應(yīng)力損失大的缺點。

2 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

（1）安裝梁或板模板；

（2）在模板上放出無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的位置線；

（3）下部非無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒鋪放、綁扎；

（4）安裝管線預(yù)留、預(yù)埋；

（5）安裝無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒張拉端模板；

（6）鋪放無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒；

（7）修補破損的護套；

（8）鋪放上部非預(yù)應(yīng)力筋；

（9）隱蔽工程檢查驗收；

（10）混凝土澆灌及養(yǎng)護；

（11）松動穴模、拆除側(cè)模、將穴模內(nèi)部清理干凈穴模內(nèi)部清理干凈；

（12）張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒；

（13）切除多余無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒；

（14）安裝封端罩、端部封閉。

2.2 施工準(zhǔn)備

（1）做好無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒及錨具的檢驗、試驗；

（2）根據(jù)設(shè)計要求確定無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的長度及根數(shù)；

（3）計算出每根預(yù)應(yīng)力筋的張拉值及伸長值；

（4）檢驗同條件養(yǎng)護試塊的強度是否達到設(shè)計強度的75%以上；

（5）檢測好各種機具、設(shè)備，標(biāo)定好儀表的油壓表讀數(shù)與千斤頂荷載；

（6）張拉前測量好無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的外露長度。

2.3 模板支設(shè)

底模板在建筑物周邊要挑出30cm～40cm，以便早拆側(cè)模，松動穴模，側(cè)模支設(shè)要牢固，以便于可靠固定無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的端部連接件。

2.4 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的鋪設(shè)

（1）底模安裝好后，在模板上標(biāo)出無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的位置，并逐根編好號。

（2）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒與預(yù)埋管線發(fā)生矛盾時，預(yù)埋管線要稍做移動，為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒留出空間。

（3）板中的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋用間距@1000～1200的馬凳鋼筋控制無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的標(biāo)高，馬凳與上部的通長鋼筋用電焊固定，與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒綁扎連接，梁中的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒與鋼筋進行綁扎，以確保在混凝土澆筑過程中不發(fā)生移位。

（4）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒鋪設(shè)完畢，根據(jù)編號逐根核查根數(shù)和鋪設(shè)質(zhì)量，在鋪設(shè)過程中如果護套有破損處，應(yīng)對破損部位用塑料膠水密性膠帶纏繞修補，嚴(yán)重破損的要報廢。

（5）鋪設(shè)完畢的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒應(yīng)露出端模板30cm，以利于張拉。

2.5 混凝土的澆筑及振搗

混凝土澆筑前要進行隱蔽驗收，重點檢查無粘結(jié)筋的矢高、位置及端部狀況。混凝土澆筑時，嚴(yán)禁踩踏碰撞無粘結(jié)筋、馬凳支架以及端部連接節(jié)點，張拉端混凝土必須振搗密實。

2.6 施工張拉

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒張拉使用穿心式千斤頂，可采用單向張拉或雙向同時張拉。

（1）首先將張拉頭通過螺紋連接到張拉桿上；

（2）其次將張拉頭與張拉桿組件通過螺紋連接預(yù)應(yīng)力鋼棒的張拉端外露絲扣上；

（3）再將張拉桿后端的螺母取下；

（4）再將千斤頂套在張拉桿上，并將螺母旋上；

（5）再按照千斤頂?shù)牟僮饕?guī)程，開始張拉；

（6）張拉到規(guī)定的力后，搖動鎖緊手柄，將錨固螺母鎖緊；

（7）卸除張拉力，并將張拉桿后端的螺母取下；

（8）再取下千斤頂和張拉頭組件，一次張拉完成。

2.7 封端保護

張拉后應(yīng)立即進行封端保護，用手提砂輪切割機切除張拉后多余的預(yù)應(yīng)力鋼棒，切割處離夾片不小于30mm。對凹槽先刷環(huán)氧樹脂，給鋼棒加塑料帽，再用微膨脹混凝土進行密封。

3 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒螺紋錨具的優(yōu)點

預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件，性價比優(yōu)于精軋螺紋錨具和鋼絞線夾片錨固。錨固采用支承式螺母錨具，錨固可靠性能高，危險性小，堅固性更強。預(yù)應(yīng)力鋼棒直徑小，工程造價低低，容易施工，降低了鋼筋的使用數(shù)量。有效地控制了構(gòu)件的變形，從而解決了現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中夾片錨固回縮力大，錨固效率低的缺點，也解決了精軋螺紋錨強度低、鋼材用量大的缺點。

（1）預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件與精軋螺紋鋼錨比較

精軋螺紋鋼錨強度低、延伸率低，而預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件強度高、延伸率高。精軋螺紋鋼錨鋼筋直徑大，造成鋼材浪費，而預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件預(yù)應(yīng)力鋼棒直徑小，可節(jié)約25.2%的鋼材。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件與鋼絞線夾片錨比較

鋼絞線夾片錨具錨固回縮量、應(yīng)力損失大，在3mm以上，而預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件錨固螺母的螺距設(shè)計為1.5mm，其錨固回縮量很小，不超過0.5mm，錨固時應(yīng)力損失小。鋼絞線夾片錨具鎖緊方式是通過鋼絞線應(yīng)力回縮拉緊，應(yīng)力損失量不確定，施工時張拉力參數(shù)不準(zhǔn)確，而預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒螺紋錨具組件是通過高強度錨固螺母鎖緊，錨固應(yīng)力損失小，施工張拉力準(zhǔn)確。

采用無粘結(jié)省去了傳統(tǒng)的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)埋管道、穿束、壓漿、割除多余鋼筋等工藝，減少了定位管道鋼筋數(shù)量，簡化了工藝，縮短了工期。同時采用無粘結(jié)時、沒有振搗漏漿的風(fēng)險；減少了由于壓漿不實，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力腐蝕的風(fēng)險；與混凝土隔絕，沒有氯離子腐蝕的風(fēng)險，提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量。

4 工程應(yīng)用

某三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋，跨徑為（95+180+95）m主橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計，縱向及豎向、橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束采用270級鋼絞線，單根鋼絞線直徑15.24mm，公稱面積139mm2，彈性模量1.95×105MPa，設(shè)計錨下張拉控制應(yīng)1395/1302MPa。縱向預(yù)應(yīng)力束管道采用塑料波紋管成孔，真空輔助壓漿工藝。橫、豎向預(yù)應(yīng)力束（筋）管道采用預(yù)埋金屬波紋管成孔。

針對0#塊梁高較大，采用兩次澆筑。鋼絞線及波紋管會干擾澆筑施工。鋼絞線極易被電焊損傷，波紋管容易被振搗棒碰破而造成漏漿，導(dǎo)致管道壓漿效果不佳。精軋螺紋鋼又存在預(yù)應(yīng)力損失大的缺點，故在0#塊處采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒。

主要施工流程包括：

（1）當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)主墩施工至距離頂面2m時，搭設(shè)橋梁主梁的施工模板，并放樣錨固端無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的位置線；

（2）從0#塊梁底鋪設(shè)并綁扎主梁的普通鋼筋至1/2梁高；

（3）對錨固端無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒進行鋪放、綁扎；

（4）鋪設(shè)并綁扎0#塊1/2梁高至梁頂普通鋼筋，綁扎過程中對相應(yīng)位置的預(yù)應(yīng)力鋼棒進行綁扎固定；

（5）安裝無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒張拉端模板；在模板上放樣張拉端無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒的位置線；

（6）對張拉端無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒鋪放、綁扎、固定；

（7）澆筑梁體混凝土并養(yǎng)護；

（8）梁體養(yǎng)護強度達規(guī)范要求后松動穴模、拆除側(cè)模、將穴模內(nèi)部清理干凈穴模內(nèi)部清理干凈；

（9）通過千斤頂，張拉端張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒并進行固定。

（10）切除多余無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒；

（11）安裝封端罩、端部封閉。

結(jié)語

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒憑借自身在結(jié)構(gòu)受力、便于施工等的明顯優(yōu)勢，極大的簡化了施工工藝，降低了施工過程中人為質(zhì)量事故風(fēng)險，能極大提高整體施工質(zhì)量，并且解決了現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力材料施工技術(shù)難題以及質(zhì)量隱患，形成新工藝、新材料的成熟應(yīng)用技術(shù)，具有廣泛的推廣前景。

參考文獻

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