分節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁橋長束鋼絞線精細化施工總結

PAGE13-分節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁橋長束鋼絞線精細化施工摘要預應力施工技術是高速公路橋梁建設中越來越重要的手段，在分節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁橋施工中，長束鋼絞線的精細化施工程度則關系到連續(xù)梁橋整體結構質量和運營后的使用壽命。本文結合xx高速公路xx樞紐互通立交現(xiàn)澆箱梁的施工，重點闡述了長束鋼絞線張拉的前期準備、預應力張拉工藝控制、張拉過程常見的問題及解決辦法等成套內容，并經(jīng)工后梁體有效預應力檢測取得了較好的效果。關鍵詞：分節(jié)段；箱梁；長束；鋼絞線；預應力；張拉1前言在高速公路樞紐互通立交中，受路線平曲線半徑的限制，互通內橋梁上部結構均設計為預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，且大多采用分節(jié)段施工，在分節(jié)斷面處，預應力的連續(xù)性借助連接器延續(xù)，預應力鋼絞線束的長度也由此變長，其長束的張拉施工質量顯得愈加重要和令人關注，對整個結構質量和施工工期起著至關重要的作用，因此我們在箱梁施工中將長束的預應力施工提高到一個特別的位置，嚴格控制長束張拉施工工藝的每道環(huán)節(jié)，確保長束的預應力施工質量。2xx樞紐互通箱梁簡介xx樞紐互通主線1#橋上部結構為單箱三室斷面的預應力混凝土連續(xù)結構，箱梁為C50高標號混凝土，采用滿堂支架分節(jié)段現(xiàn)澆施工，最大聯(lián)為5×30m，分24m＋102m＋24m三節(jié)段施工，施工縫設在邊跨的1/5跨徑處，中間段長102m，為第一施工段，兩端各長24m，為第二施工段，箱梁腹板及底板鋼束分別為19×￠s15.2及7×￠s15.2低松馳高強度預應力鋼絞線，YM后張預應力體系，梁體設腹板、底板及頂板縱向預應力鋼束，塑料波紋管成孔，最長聯(lián)鋼束長達102.3m。我們在xx樞紐互通主線1#橋箱梁及其它同類型匝道橋的預應力施工實踐中，對兩端張拉長100m以上的長鋼束與單端張拉長50m以上的長鋼束，采取了有效的張拉工藝和質量控制措施，現(xiàn)總結如下，為類似預應力工程施工提供借鑒。3長鋼束張拉前的準備工作3.1原材及張拉設備檢驗3.1.1鋼絞線、錨具預應力精細化施工技術，首先要保證預應力材料的進場質量，材料必須具有出廠合格證。鋼絞線進場時必須按頻次要求進行強度、彈性模量及1000h松弛率等參數(shù)的驗收試驗，且不得有折斷、橫裂和相互交叉的鋼絲，表面不得有潤滑劑、銹蝕的現(xiàn)象，更不得有肉眼可見的麻坑，并注意妥善保管，存放在材料棚內，防止原材料銹蝕。錨具除進行必要的試驗驗收外，其組裝件的外觀及性能應符合國家標準《預應力筋用錨具、夾具和連接器》（GB/T14370）的要求。由于終身受力，而且處于低應力狀態(tài)，錨具既要有良好的跟進，又要有防滑防松裝置，同時務必作具有重復精度的周期荷載試驗，完畢后無任何裂紋產(chǎn)生。錨具夾片的表面應無砂眼，裂縫和小坑等現(xiàn)象。對錨環(huán)或錨板應進行幾何尺寸和錐度檢驗，并應仔細查看錐孔面是否光滑，有無毛刺及小坑等不平的現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象應進行處理或不得使用。同時要做硬度檢驗。3.1.2張拉設備采用YM系列錨具，配套穿心式千斤頂張拉設備。根據(jù)張拉控制力和張拉伸長量選擇合適的千斤頂噸位和行程。本橋腹板采用400T千斤頂、頂板及底板采用150T千斤頂進行預應力張拉。千斤頂、壓力表與油壓系統(tǒng)張拉前成套同時標定并定期維護和校核,壓力表的精度不低于1.6級。凡屬下列情況之一者應重新進行配套標定：=1\*GB3①啟用新千斤頂或新壓力表；=2\*GB3②張拉預應力束時連續(xù)發(fā)生斷絲現(xiàn)象；=3\*GB3③實測預應力筋的伸長值與計算值超標；=4\*GB3④千斤頂嚴重漏油，重新更換油封者；=5\*GB3⑤壓力表指針不回零。3.1.3塑料波紋管塑料波紋管采用外購，波紋管表面要清潔、無裂紋現(xiàn)象。表面不得有砂眼，接口必須牢固，用塑料膠帶進行纏裹，保證混凝土澆筑期間波紋管內不發(fā)生漏漿現(xiàn)象。3.3理論伸長值的復核設計圖紙初步提供各種編號鋼束理論伸長值，均由設計的鋼絞線彈性模量（1.95×105MPa）、公稱面積等參數(shù)求得，在計算中，鋼絞線彈性模量對伸長值影響較大，復核時必須采用進場后的出廠數(shù)據(jù)（試驗檢測數(shù)據(jù)作為參考）進行伸長值計算，因此，為確保鋼絞線理論伸長值的準確性，為張拉實際量測的伸長值進行有效的對比，我們對箱梁每束鋼絞線進一步進行了復核計算，理論伸長值△L（mm）按如下公式計算［1］：式中：Pp—預應力鋼筋的平均張拉力，N；直線段取張拉端的拉力，曲線段計算方法見JTJ041-2000橋規(guī)中的附錄G-8中的公式；L—預應力鋼筋的長度，m；Ep－預應力鋼筋的彈性模量，MPa；Ap—預應力鋼筋截面面積，mm2。平均張拉力（Pp）計算公式［1］：式中：PP—預應力筋平均張拉力，N；P—預應力筋張拉端的張拉力，N；X—從張拉端至計算截面的孔道長度，m；θ—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，rad；k—孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；（取值0.0015）μ—預應力鋼筋與孔道壁的摩擦系數(shù)。（取值0.14）［2］公式中k和μ是后張法鋼絞線伸長值計算中的兩個重要的參數(shù)，這兩個值的的大小取決于多方面的因素：管道的成型方式、力筋的類型、表面特征是光滑的還是有波紋的、表面是否有銹斑，波紋管的布設是否正確，偏差大小，彎道位置及角度等。各個因素在施工中的變動很大，還有很多是不可能預先確定的。因此，摩擦系數(shù)的大小很大程度上取決于施工的精確程度，長束鋼絞線更是如此，在本橋施工中，采用塑料波紋管成孔，摩擦系數(shù)偏小，μ取值0.14，k取設計值0.0015，實踐證明，兩者取值均能使實際伸長值在可控范圍內，滿足雙控要求。張拉理論伸長值復核及平均張拉的計算合用一個EXCEL電子表，套用編輯好的函數(shù)進行分段計算［3］，分段節(jié)點為鋼束兩端及曲線的切點位置，見下圖。4長鋼束張拉施工工藝4.1錨具、千斤頂?shù)陌惭b4.1.1安裝順序完成張拉機具的檢驗工作→安裝工作錨板→安裝工作錨夾具→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→安裝工具錨夾片。4.1.2安裝技術要求=1\*GB3①鋼束外伸部分要保持干凈，不得有油污、泥沙等雜物，施工人員不得隨意踩踏。=2\*GB3②錨環(huán)及夾片使用前必須清洗干凈，不得有鐵屑等雜物。=3\*GB3③工作錨必須準確放在錨墊板定位槽內，并與孔道對中。=4\*GB3④工作錨孔中裝入兩個、工具錨孔中裝入三個夾片，用膠圈套好，可用長約50厘米的鐵管穿入鋼鉸線向前輕輕將夾片頂齊，注意不可用力過猛，夾片間隙要均勻。每個孔中必須有規(guī)定的夾片數(shù)量，不得有缺少現(xiàn)象。=5\*GB3⑤夾片安裝完后，其外露長度一般為4-5mm，并均勻一致，若外露太多，要對所用夾具及錨環(huán)孔尺寸及錐度進行檢查，若發(fā)現(xiàn)有不合格者則要進行更換。=6\*GB3⑥穿入工作錨，工具錨的鋼束要順直，末端要對號入座，不得使鋼束扭結、交叉。=7\*GB3⑦安裝千斤頂時不要推拉油管及接頭，油管要順直，不得扭結成團。=8\*GB3⑧工具錨安裝前，鋼束穿入工具錨時，位置要與工作錨鋼束位置一一對應，不得交叉扭結。=9\*GB3⑨為了能使工具錨順利退下，應在工具錨的夾片光滑面或工具錨的錨孔中涂潤滑劑，潤滑劑采用石臘。=10\*GB3⑩工具錨的夾片要與工作錨的夾片分開放置，工具錨夾片重復使用次數(shù)不得超過10次，若發(fā)現(xiàn)夾片破損，應及時更換以防張拉中滑絲、斷絲、飛片。4.2預應力張拉4.2.1張拉工藝為解決預應力長束張拉時經(jīng)常遇到的問題，保證其張拉質量，我們經(jīng)過張拉實踐的摸索，對長鋼束采取了行之有效的張拉工藝,將張拉控制應力提高到1.025σcon，并經(jīng)有效預應力檢測達到了預期的目標。鋼絞線張拉程序為：0→初應力（20%σcon）→1.025σcon（持荷5min后錨固），具體方法如下：=1\*GB3①在同條件混凝土試塊強度到90%時且齡期滿足設計要求后，開始預應力張拉。整體張拉時遵循以下順序：先張拉腹板預應力束，再依次張拉頂、底板預應力束，同類型鋼束張拉順序為：中層束→下層束→上層束，左右對稱張拉。若張拉設備足夠，則可采用多臺千斤頂同時對同截面對稱部位鋼束進行張拉。下面以本橋五聯(lián)一孔第一施工節(jié)段腹板鋼束張拉為例進行說明，該節(jié)段兩端對稱張拉，腹板張拉時兩端各采用兩臺400T千斤頂，鋼束張拉順序如下：=1\*GB3①→=2\*GB3②→=3\*GB3③→=4\*GB3④→=5\*GB3⑤→=6\*GB3⑥①①②③②③④④⑤⑤⑥⑥=2\*GB3②對兩端張拉的鋼束，在正式張拉開始之前(此時未裝工作錨夾片)采用千斤頂對鋼絞線束進行松動張拉(最好采用YDC240Q型單根鋼絞線張拉千斤頂)，以驗證鋼絞線在孔道內是否平順且滑動自由，然后采用與鋼絞線顏色反差較大的顏料標注出一個平面，以判別是否出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。=3\*GB3③張拉采用張拉力控制、伸長值校核的雙控措施，根據(jù)張拉設備配套校驗標定得出張拉力與油泵壓力表讀數(shù)之間的關系，通過油泵壓力表讀數(shù)控制鋼絞線的張拉應力值。=4\*GB3④根據(jù)鋼絞線束的不同長度、線型選擇合適的初應力值。在JTJ041-2000施工技術規(guī)范中，推薦的初應力取值為張拉控制應力σcon的10%～15%，但對于長鋼束，由于其孔道長，摩阻大，預應力損失大，我們根據(jù)經(jīng)驗對于主橋五孔一聯(lián)箱梁第一施工段鋼絞線張拉時初應力取值為0.2σcon，以保證作為量測伸長值零點的初應力值，此時必須使鋼絞線處于彈性變形狀態(tài)。=5\*GB3⑤根據(jù)0.2σcon～0.4σcon之間實測的張拉伸長值，估算鋼絞線束到達張拉控制應力時的伸長值是否超出±6%的偏差范圍，判斷是否繼續(xù)該鋼束的張拉，以便及早采取糾正措施。如果偏差大，說明孔道實際摩阻加大，這時應該卸掉工作錨夾片，通過反復張拉來降低孔道摩阻后再裝上工作錨夾片重新張拉。=6\*GB3⑥根據(jù)第=5\*GB3⑤項測得的伸長值在±6%的偏差范圍內時，繼續(xù)張拉預應力鋼束，從0.4σcon張拉至控制應力σcon。考慮節(jié)段的存在，以及孔道在節(jié)段的分段連接不平順，加上波紋管定位偏差可能存在蛇形變化與上浮，長鋼束的張拉應力傳遞慢，因此張拉時將控制應力提高到1.025σcon以補償上述應力損失，再穩(wěn)壓5分鐘。=7\*GB3⑦實際伸長值的量測與校核鋼絞線實際伸長量的測量方法有多種多樣，目前使用較多的是直接測量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法，但這種測量方法存在一定的誤差，這是因為工具錨端夾片張拉前經(jīng)張拉操作人員用鋼管敲緊后，在張拉到初張拉20%σcon時因鋼絞線受力，夾片會向內滑動，張拉到40%σcon時，夾片又會繼續(xù)向內滑動，這樣通過測量千斤頂?shù)纳扉L量而得到的20%～40%σcon的伸長量比鋼絞線的實際伸長值長1～2mm，若以20%～40%σcon的伸長量作為0%～20%σcon的伸長量，那么在0%～40%σcon的張拉控制段內，鋼絞線的伸長量就有2～3mm的誤差。從40%σcon張拉到100%σcon時，鋼絞線的夾片又有2～3mm的滑動，按最小值滑動量計算單端鋼絞線的伸長量就有3～4mm的誤差，兩側同時張拉時共計有約6～8mm的誤差（誤差值的大小取決于工具錨夾片打緊程度），對于本橋長束復核理論伸長值為351mm，需2～3個行程才能到達張拉控制應力，因此累計誤差更大。規(guī)范要求實際伸長值和理論伸長值之間的差值均控制在±6%允許偏差值之內，鋼絞線長束張拉時用測量千斤活塞的方法由于累計誤差的存在一般測出來的值都是偏大的。因此，對于長束鋼絞線實際伸長值的測量，我們采用量測鋼絞線絕對伸長值的方法，而不使用量測千斤頂活塞伸出量的方法，以減小分級張拉時因工具錨處鋼束回縮及夾片滑移等影響造成的累積測量誤差。絕對伸長值測量方法如圖所示，使用一個標尺固定在鋼絞線上，不論經(jīng)過幾個行程，均以此來量測分級鋼絞線的長度，累計的結果減鋼絞線在千斤頂和錨具中的工作長度的伸長值就是初應力與終應力之間的實測伸長值,如下圖所示。實際伸長值的計算：式中：△ｌ—實際伸長值；△ｌ1—由初張拉至控制應力時，從鋼絞線上量測的伸長值；△ｌ2—從零至初始應力時的推算伸長值；△ｌ3—鋼絞線在錨具和千斤頂中工作長度的伸長值；C—混凝土彈性壓縮值。（忽略不計）4.2.2張拉過程控制=1\*GB3①在預應力張拉過程中要保證四個同步：單束鋼絞線兩端張拉同步性、多束鋼絞線對稱張拉同步性、張拉過程同步性、張拉停頓點同步性。=2\*GB3②張拉應緩慢進行，逐級加荷，穩(wěn)步上升，千萬不能操之過急，給油不要忽快忽慢，防止發(fā)生事故。=3\*GB3③張拉要有專人記錄，專人測量伸長值，對張拉應力進行校核，防止發(fā)生由于壓力表出故障造成張拉力不足等現(xiàn)象。=4\*GB3④張拉至1.025σcon后，按張拉程序持荷5min測量伸長值，即可將張拉油壓緩慢降至零，活塞回程夾片自動跟進錨固。=5\*GB3⑤張拉完畢，卸下千斤頂及工具錨后，檢查工具錨處每根鋼鉸線的刻痕是否平齊，若不平齊說明有滑絲現(xiàn)象，如遇有這種情況要對滑絲進行補拉，使其達到控制應力，每束鋼絞線中斷絲滑絲數(shù)不得超過1根鋼絲。=6\*GB3⑥對預應力鋼絞線張拉中發(fā)現(xiàn)異常情況，必須卸錨時，可使用卸錨器對已錨固的鋼束進行卸錨，卸錨時千斤頂應預先伸出3-5cm，留有余量以便卸錨。5施加預應力常見問題及解決辦法長束鋼絞線張拉時，為達到設計的預期有效應力值，都要求采用張拉力控制、伸長值校核的雙控措施，當實際張拉力達到設計張拉力時，實際張拉伸長值的偏差應在-6%～+6%范圍內，且每束鋼絞線斷絲或滑絲數(shù)控制為1絲、每一截面的斷絲率不得大于該截面總鋼絲數(shù)的1%。對于在施工中碰到的斷絲、滑絲及預應力損失等問題，只要做到施工嚴謹、精細管理，大部分都能預防或避免，但對于已經(jīng)發(fā)生的問題我們還是可以根據(jù)其產(chǎn)生原因找到相應解決辦法，見下表：常見問題產(chǎn)生原因解決辦法斷絲1、預應力筋的力力學性能不不合格；2、錨墊板喇叭筒筒、錨板、錨錨環(huán)及千斤斤頂不同心心，造成偏偏拉受力不不均；3、采用的鋼制墊墊板喇叭筒筒較細、較較長，端部部也比較鋒鋒利，連接接稍有不順順，張拉時時就可能造造成對預應應力束的傷傷害；4、錨具夾片硬度度可能太高高，齒高可能能過大，易造成刻刻痕過深，容容易發(fā)生斷斷絲。1、嚴格材料力學學性能試驗驗，強度相相同但延伸伸率差異較較大的兩批批材料不能能同束使用用；2、在施工中應考考慮錨墊板板喇叭筒與與波紋管的的連接，安安裝千斤頂頂時應做到到安正且與與墊板方向向垂直；3、盡量采用鑄鋼鋼制錨墊板板，其喇叭叭筒較短粗粗，端部與與孔道采用用內插式連連接；4、當本身就是單單張的鋼束束發(fā)生斷絲絲時，一般般采用超張張拉的辦法法加以解決決，超張時時可采用全全斷面超張張或同束號號超張的辦辦法，超張張時應根據(jù)據(jù)斷絲數(shù)量量計算超張張值，計算算時應以規(guī)規(guī)范控制應應力誤差下下限為準?；z1、錨環(huán)、夾片硬硬度不夠或或夾片齒過過淺；2、鋼束、夾片清清理不徹底底，有油、銹銹或雜物存存在于夾片片與鋼束間間或夾片與與錨環(huán)之間間：3、限位板的限位位尺寸大可可能發(fā)生滑滑絲，安裝裝夾片時頂頂面不齊也也能造成滑滑絲；4、千斤頂張拉時時回油過快快也可能發(fā)發(fā)生滑絲現(xiàn)現(xiàn)象