后張法預制小箱梁預應力施工技術探討

蘇永青

(華邦建投集團股份有限公司,甘肅 蘭州730030)

作者簡介:蘇永青(1983,9,1-),男,漢族,籍貫:甘肅永登,學歷:大學本科,職稱:工程師,研究方向:道路與橋梁。

1 項目背景

某橋梁工程有396片25m預制小箱梁。中梁、邊梁各198片。預應力混凝土小箱梁外邊梁、內邊梁頂板預制寬度均為2.85 m,梁高1.4 m,中梁頂板寬度為2.4 m,梁高1.4 m,腹板斜率1:3.5 ,最大吊裝重量為79.33 t(邊梁)。C50混凝土11662.2 m3,鋼筋2367.288 t,鋼絞線519.948 t。預應力束采用φ15.2 高強度低松弛鋼絞線,波紋管采用內D55金屬波紋管,錨具采用YM15-4、YM15-5錨具。使用YG-ZNZL智能預應力張拉機進行張拉,2臺80t龍門吊移梁、吊運。

2 材料及設備要求

2.1 鋼絞線

鋼絞線進場前,應先編制材料采購計劃,按計劃分批采購。進場后,應檢查出廠合格證、檢驗合格證、相關試驗資料。鋼絞線檢驗項目有:外觀質量、直徑偏差以及力學性能試驗。力學性能檢測應在監理工程師見證取樣下進行,主要項目包括:拉伸試驗、抗拉強度、彈性模量、松弛率、疲勞及偏斜拉伸試驗等[1]。進場后,應離地堆放,下墊方木,上蓋彩條布。

2.2 張拉設備

智能張拉機及錨、夾具等應在具有相應資質的單位進行標定,應配套標定、配套使用。使用超過6個月或張拉次數超過300次,或長時間不用,或出現異常時,應重新進行標定。

2.3 錨、夾具

應根據現場實際情況,分批購買,分批進場。進場后應經檢驗合格后方可投入使用。檢驗項目有:外觀及外形尺寸、硬度、靜載錨固性能試驗。應存放于干燥、清潔的倉庫。

3 預應力施工技術要點

后張法預應力施工的核心要點在于張拉及注漿,其質量在很大程度上決定了小箱梁的質量,因此該工藝對預制小箱梁極為重要。在施工過程中,應嚴格按設計及規范要求執行。預應力施工工藝流程:小箱梁混凝土養護→鋼絞線穿束→工作錨安裝→限位板安裝→千斤頂安裝→工具錨安裝→張拉預應力筋→注漿→封錨→養護。

3.1 預應力鋼絞線理論伸長值計算

對于后張法預應力施工,應以控制應力為主,鋼絞線的伸長值作為校核,以確保張拉質量。鋼絞線抗拉強度fpk=1860MPa,公稱截面積Ap=140mm2,彈性模量EP=1.93 ×105MPa,采用兩端同時張拉[2]。

根據設計圖紙,控制應力以75%控制:

單根鋼絞線張拉力:

3束及4束鋼絞線張拉力:

理論伸長值計算:

式中:△L-分段鋼絞線理論伸長值(mm)；

PP-分段鋼絞線張拉力(N)；

L-分段鋼絞線長(mm)；

AP-鋼絞線截面積(mm2)；

EP-鋼絞線彈性模量(MPa)。

分段鋼絞線張拉力計算:

式中:P-張拉端張拉力(N)；

θ-張拉端至孔道切線的夾角和(rad)；

x-分段鋼絞線長(mm)；

k-管道偏差系數,取0.0015(1/m)；

μ-摩擦系數,取0.25。

將各數據代入上式個計算,計算結果如表1。

表1 各孔張拉理論伸長值

3.2 預應力管道安裝

綁扎完成底、腹板鋼筋骨架后,應安裝波紋管,并按設計要求的數量和間距安裝定位鋼筋。一般情況下,應按照曲線段每0.4 m設置1道,直線處每0.8 m設置1道定位筋布置。安裝波紋管時,應確保位置安裝準確,應與喇叭管順接,不得有彎折。管道的接頭應采用專用套管,并采取措施確保接口位置固定牢固,且不漏漿。安裝及固定定位筋時,應采取保護措施,以免波紋管收到損傷。定位筋應采用“井”字形,并焊接牢固。波紋管在梁長方向的坐標偏差應小于3cm,在梁高方向的坐標偏差應小于1cm。當波紋管與梁體的鋼筋位置有沖突時,應適當調整梁體鋼筋,確保波紋管位置準確。波紋管安裝完畢后,應對波紋管及鋼筋骨架全面檢查,檢查的關鍵點為:⑴連接接頭處密封是否嚴密；⑵管道的曲線是否順滑；⑶關鍵處(如直線段與曲線段變化處)的坐標以及固定是否正確。

3.3 張拉系統安裝

3.3.1 鋼絞線下料、編束及穿束。3.3.1.1 應使用砂輪鋸切斷鋼絞線,不得燒傷鋼絞線。切口與工作錨之間應至少預留0.3 m長；3.3.1.2 將切割好的鋼絞線置于工作臺,按設計數量及形狀將鋼絞線編束,鋼絞線束應完全捆緊,相互之間無扭絞現象；3.3.1.3 鋼絞線束端部應進行包裹,防止對波紋管造成損壞。鋼絞線束應在波紋管安裝完成后及時穿入。穿束結束后,應立即全面檢查波紋管是否有損傷,否則應修補或更換。3.3.1.4 鋼絞線束穿束結束后,應封堵波紋管口,并將外露的鋼絞線束一并包裹,以防水蒸氣等雜物進入管道,影響張拉效果。

3.3.2 千斤頂、錨、夾具安裝。3.3.2.1 安裝張拉端錨墊板時,波紋管和接口須包裹嚴實,螺旋筋須貼緊錨墊板；3.3.2.2 對縱向鋼絞線束,安裝承壓板時,應確保錨墊板與孔道相互垂直,鋼絞線束與錨固面相互垂直。安裝示意圖如圖1所示。

3.4.1 準備工作。根據設計要求,預制小箱梁混凝土強度達到設計的85%,并且齡期超過7d時,可進行張拉作業,張拉前,應先檢查以下事項:3.4.1.1 是否已對作業人員進行安全教育、交底,人員是否已具備作業所必備的知識和技能；3.4.1.2 錨、夾具安裝是否正確；3.4.1.3 現場是否已有確保作業人員和設備安全的措施；3.4.1.4 千斤頂張拉力作用線是否與鋼絞線軸線一致。

3.4.2 張拉作業。3.4.2.1 安裝千斤頂:將工作錨按照先后順

3.4 預應力筋張拉

序穿進預應力筋,再用套管均勻的把夾片打進錨環,再安裝限位板、千斤頂及工具錨,用套管均勻的把夾片打進工具錨,最后調整墊板、千斤頂位置,確保錨具、孔道以及千斤頂軸線一致。3.4.2.2 張拉:根據標定證書上的線性回歸方程,計算出油表的讀數,在職能張拉機上錄入主要參數并啟動張拉機。張拉時,兩端的控制應力須同步減少或增加,確保兩端預應力筋伸長值一致。張拉程序為:0→初應力→1.03 σcon(錨固)。加載速度應不超過30MPa/min,發現實際伸長值和理論伸長值的偏差超過±6%時,須暫停張拉,查明原因并采取行之有效的措施后才可繼續。張拉完成后,應及時對孔道注漿。3.4.2.3 錨固:穩壓結束后,應回油錨固。

3.5 管道壓漿

宜采用真空輔助壓漿施工工藝進行管道壓漿[3]。如無特殊情況,應在張拉完成后48h內壓漿。否則應采取措施防止預應力筋生銹。壓漿應飽滿、密實。水泥漿經過壓漿泵,從壓漿孔壓入管道,直到水泥漿液充滿全部孔道,從排氣孔流出相同稠度的水泥漿為止。壓漿壓力應在0.5 ～0.7 MPa之間,注漿應保持不小于0.5 Mpa的穩壓期,持續時間3～5min。應根據管道形式、壓漿的方式、材料性能以及壓漿的設備等綜合因素確定水泥漿的配合比。配合比應經審批和驗證。不得在水泥漿中摻加氯鹽,氯離子含量不應超過膠凝材料總量的0.06 %,最大泌水率應小于3%,拌和后放置3h的最大泌水率不應超過2%,且泌水宜在24h內被水泥漿全部吸收。可根據需要,經驗證后摻加適量膨脹劑。真空壓漿示意圖如圖2所示。

圖2 真空壓漿端工作程序圖

4 質量檢驗

梁體養護完成后,應按表2對預應力工程進行質量檢驗。

表2 后張法允許偏差