理论教育 预应力混凝土简支梁桥施工技术|桥梁工程施工与加固改造技术

预应力混凝土简支梁桥施工技术|桥梁工程施工与加固改造技术

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:施加预应力一般是靠张拉在混凝土中配置的高强度钢筋来实现的。张拉钢筋时,只需要使用夹具,不需要使用锚具,预应力筋自锚于混凝土之中。安装定位板时,要保证最下层和最外侧预应力筋的混凝土保护层尺寸。在预应力筋上选定适当的位置刻画标记,作为测量延伸量的基点。张拉满足要求后,锚固预应力筋。预应力筋的放松。

预应力混凝土简支梁桥施工技术|桥梁工程施工与加固改造技术

施加应力一般是靠张拉在混凝土中配置的高强度钢筋来实现的。目前,在桥梁工程中常用的方法有先张法和后张法两种。

1.先张法施工

先张法生产工序少、效率高,适宜工厂化大批量生产。张拉钢筋时,只需要使用夹具,不需要使用锚具,预应力筋自锚于混凝土之中。但先张法需要专门的张拉台座,构件中钢筋一般只能采用直线配筋。先张法施加的应力较小,一般只适合制作跨径在25 m以内的中小跨径梁(板)。

(1)张拉台座。

张拉台座是采用先张法时需要使用的主要设备之一,它承受预应力筋的全部张拉力,因此,须有足够的强度、刚度和稳定性。台座按构造形式分为重力式台座和槽式台座两类。

①重力式台座。重力式台座靠自重和土压力来平衡张拉力所产生的倾覆力矩,并靠土的反力和摩擦力来抵抗水平位移。重力式台座适用于地质条件良好、张拉线较长的工况,由台面、承力架、横梁和定位钢板等组成。台面是制作构件的底模,要求平整、光滑。一般在夯实平整的土基上浇一层5~8 cm厚的C15 C20素混凝土,并每隔10~20 m留伸缩缝,且沿长度方向有0.3%的坡度,以利于排水。

②槽式台座。当现场地质条件较差、台座又不是很长时,可采用由台面、传力柱、横梁、横系梁等组成的槽式台座。传力柱和横系梁一般用钢筋混凝土做成,其他部分与重力式台座相同。槽式台座与重力式台座的不同之处在于预应力筋的张拉力由传力柱承受而得到平衡。

(2)预应力筋的张拉。

①张拉前的准备工作。张拉前应先在端横梁上安装并检查定位钢板,其孔位和孔径应符合设计要求,然后将定位钢板固定在横梁上。安装定位板时,要保证最下层和最外侧预应力筋的混凝土保护层尺寸。然后在台座上安装预应力筋,将其穿过端横梁和定位板后用锚具固定在板上,沿台面每隔一定距离放置钢筋头,垫起预应力筋。对于长线台座,预应力筋的连接或者预应力筋与拉杆、拉索的连接,必须先用连接器串联后才能张拉。

②张拉工艺。用先张法张拉预应力筋分单根张拉和多根张拉、单向张拉和双向张拉。单根张拉设备比较简单,吨位要求小,但张拉速度慢。为避免台座承受过大的偏心力,应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋,然后向两侧对称张拉。多根张拉需要使用一台或两台大吨位千斤顶,张拉速度快,但控制要求较高,要保证每根钢筋的初始长度一致,活动横梁与固定横梁保持平行。如果钢筋的伸长值大于千斤顶油缸最大工作行程,可采用重复张拉的办法。

③一般操作。a.调整预应力筋长度,采用螺栓杆锚具拧动端头螺母,调整预应力筋长度,使每根预应力筋受力均匀。b.初始张拉,一般施加10%的张拉应力,将预应力筋拉直,锚固端和连接器处拉紧。在预应力筋上选定适当的位置刻画标记,作为测量延伸量的基点。c.正式张拉。d.持荷,按预应力筋的类型选定持荷时间,一般为2~5 min,使预应力筋完成部分徐舒,完成量为全部量的20%~25%,以减少钢丝锚固后的应力损失。e.锚固,补足或放松预应力筋的拉力至控制应力。测量、记录预应力筋的延伸量,并核对实测值与理论计算值,其误差应在±6%范围内,如不符合规定,则应找出原因并及时处理。张拉满足要求后,锚固预应力筋。

(3)预应力筋的放松。

当混凝土强度达到设计规定的放松强度后(若设计无规定,一般应不小于设计强度的70%),可放松受拉的预应力筋,然后再切割端部的预应力筋。常用的放松方法有以下几种。

①螺杆放松。放松时只需将螺母反向拧动即可,此法一般用于放松用螺丝端杆或工具式张拉螺杆固定的预应力筋。

②千斤顶放松。张拉之前预先在台座固定端的承力架与横梁之间安放千斤顶。放松时,两台千斤顶同时回程,使拉紧的预应力筋徐徐回缩,张拉力被放松。

③砂箱放松。用砂箱代替千斤顶。使用时从进砂口灌烘干的砂子,加上压力压紧。放松时,打开出砂口,砂子慢慢流出,预应力筋徐徐回缩,张拉力被放松。钢筋放松后可用氧快焰切割,但应防止烧坏钢筋端部。钢丝放松后,可用割、锯断或剪断的方法切断。切割后的外露端应用砂浆封闭,以防生锈。

(4)安全技术和注意事项。

①安全技术。a.张拉前要对张拉设备、锚具做认真检查。张拉时要有统一指挥。按操作程序施工。b.使用千斤顶时不准超载,张拉时台座两端不得站人,操作人员应站在放在台座侧面的油泵外侧进行工作。c.钢筋拉到设计张拉力后,要停2~3 min,待稳定后再锚固。d.台座两端应有防护措施,张拉时沿台座长度方向每隔4~5 m放一个防护架。

②注意事项。a.当多根钢筋同时张拉时,必须先调整初始应力,确保应力一致。b.预应力筋张拉完毕后,位置偏差不得大于5 mm,亦不得大于构件截面最短边长的4%。c.用三横梁、四横梁整批张拉时,千斤顶应对称布置,防止活动横梁倾斜。d.张拉时,张拉方向与预应力钢材在一条直线上。e.顶紧锚塞时,不要用力过猛,以防钢丝折断;在拧紧螺母时,注意压力表读数应始终保持在控制张拉力上。

2.后张法施工

后张法的张拉设备简单,不需要专门的台座,便于在现场施工,预应力筋可布置成直线和曲线,施加的力较大,适合预制大型构件。后张法是一种极有效的拼装方法,在大跨度桥梁施工中广泛应用。但后张法需要大量锚具且不能重复使用,施工工序多,工艺复杂。(www.daowen.com)

(1)张拉前的准备。

张拉前,需要完成梁内预留孔道、制索、制锚、穿索和张拉机具等准备工作。

①预留孔道工艺。这是采用后张法制作构件的特殊工序,孔道的形状、尺寸和质量对后张构件的质量有直接影响。预留孔道主要有直线和曲线两种形式。

②孔道检查。制孔后,应用通孔器检查;若发现孔道堵塞,应清除孔道内的杂物,为预应力筋穿孔创造条件。检查时,一般用直径不同的两种通孔器(相差10 mm左右),先用大直径的通孔器试通,若通不过,再用小直径的通孔器试通,并用芯棒检查堵孔位置并做好标记。对仅能通过小直径通孔器的孔道,可采用螺纹钢筋在孔内通捣(或来回拉孔)。对不通的孔,查明原因后,分别采取措施:若是被断胶管、水泥浆或铁皮头堵塞,则可在芯棒上焊制钢钩将其钩出或用力将其捣通;若是金属伸缩套管或其他接头因拉断残留在孔中等导致堵塞严重,则应标出准确位置,从侧面凿开取出,疏通孔道,重设制孔器,修补缺口。

③穿束。穿束前应全面检查锚垫板和孔道,锚垫板位置应正确;若锚垫板移位,造成垫板平面和孔道中轴线不垂直,应用楔形垫板加以纠正;孔道内应畅通,无水和杂物,孔道应完整无缺。应检查制好的钢丝束是否绑扎牢固、端头有无弯折现象;钢丝束按长度和孔位编号,穿束时核对长度,对号穿入孔道。穿束工作一般采用人工直接穿束,较长的预应力筋可借助一根长钢丝作为引线,用卷扬机进行穿束。

(2)预应力筋的张拉。

①张拉原则。a.对曲线预应力筋或长度大于等于25 m的直线预应力筋,宜在构件两端同时张拉,如设备不足,可先在一端张拉,补足预应力值。b.为避免张拉时构件截面呈过大的偏心受压状态,应分批、分段对称张拉,先张拉靠近截面重心处的预应力筋,再张拉离截面重心较远的预应力筋。

②张拉程序。张拉程序与预应力钢材的类别和锚具的形式有关,各种张拉程序可按具体规定进行。

③张拉前的准备工作。a.张拉前,应检验构件的外观和尺寸,构件端部预埋铁板与锚具和垫板接触处的焊渣、毛刺、混凝土残渣应清除干净,混凝土强度不应低于设计强度的70%。b.穿筋前,螺丝端杆的丝扣部分要用水泥袋或破布缠绕两三层并用细铁丝扎牢或用套筒保护,防止损伤螺口。c.钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束时,一端应整齐,按顺序编号并套上穿束器,将穿束器的引线穿过孔道,然后向前拉动,直至两端均露出所需长度为止。

④操作方法。预应力筋张拉操作方法与采用的锚具及千斤顶的类型有关,可以根据相关机具的使用说明进行操作。

(3)孔道压浆及封锚。

①孔道压浆。孔道压浆是用水泥浆填满孔道中预应力筋周围的空隙,目的是保护预应力筋,使其不致锈蚀,并使预应力筋与梁连接成整体,从而提高梁的承载能力、抗裂性能和耐久性。孔道压浆用专门的活塞式压浆机进行,要求张拉后尽快压浆(一般不宜超过14 d)。压浆要求密实、饱满。

②封锚。孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净,并将端面混凝土凿毛,绑扎端部钢筋和安装封锚模板后,浇筑锚端混凝土。封锚混凝土强度等级不宜低于构件混凝土强度等级的80%,亦不宜低于C30。浇完封锚混凝土并静置1 2h后,应进行带模浇水养护。脱模后,在常温下一般养护时间不少于7 d。

(4)安全技术及注意事项。

①操作高压油泵的人员应戴护目镜,防止油管破裂时或接口不严时喷油伤眼。

②高压油泵与千斤顶之间所有的连接点、紫铜管的喇叭口或接口必须完好无损,并应将螺母拧紧。

③张拉时,构件两端不得站人,并应设置防护罩。高压油泵应放在构件端部的两侧;拧紧螺母时,操作人员应站在预应力钢材位置的侧面。张拉完毕后,稍等几分钟再拆卸张拉设备。

④雨期张拉时,应搭设防雨棚,防止张拉设备淋雨;冬季张拉时,应采取保暖措施,防止油管和油泵受冻,影响操作。

⑤孔道压浆时,控制喷浆嘴的人必须戴护目镜、穿水鞋、戴手套喷嘴插入孔道后,喷嘴后面的胶皮垫圈须压紧在孔洞上。操作人员堵压浆孔时应站在孔的侧面,以防灰浆喷出伤人。

⑥张拉场地应有明显标记,禁止非工作人员进入。

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