竖向预应力精轧螺纹粗钢筋的施工控制

内蒙古科技与经济

M ay 2012

　第10期总第260期

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浅谈竖向预应力精轧螺纹粗钢筋的施工控制

王培玉,李宝东,禹平

(中交一公局第一公路工程有限公司,北京　102205)

　　摘　要:针对在大跨径桥梁的设计施工中,往往不注重竖向精轧螺纹粗钢筋的控制及验收,给桥梁的耐久性留下很大的隐患的问题,结合施工经验谈了竖向预应力精轧螺纹粗钢筋的施工控制。

关键词:竖向预应力;腹板裂缝;精轧螺纹粗钢筋;控制

　　中图分类号:U 448.21+3;U 441　文献标识码:A 　文章编号:1007—6921(2012)10—0086—021　设置竖向预应力的作用

这几年随着社会经济的发展,桥梁修筑跨径越来越大,同样桥梁的修筑后的问题也逐渐暴漏出来,桥梁的耐久性问题越来越得到重视。在结构受力分析中竖向抵抗剪切力主要是靠结构强度来保证的,在设计时一方面是提高混凝土的强度,另外一个重要的手段就是增加竖向预应力,来提高混凝土抗剪切的要求。

在已经修筑好的大跨径桥梁中发现腹板开裂的情况是最多的,一般裂缝方向与底板成成300～600夹角,有的已经发展到顶板的位置,而靠近0号块部位,也就是负弯矩区的裂缝较跨中更为严重。

混凝土的破坏是由拉伸劈裂造成的,破坏面与最大拉应力理论上成成45°。说明斜截面上抗主拉应力不够,腹板抗剪强度不足造成的。

箱梁腹板出现裂纹使整体结构的抗扭转能力、抗剪能力、跨越能力乃至结构承载力下降,这大大影响了桥梁的使用寿命及结构、行车安全。造成这种原因的原因相当复杂,有后期的行车荷载的增加,有在设计时对结构构造、主拉应力的不足,但更多的是施工中的质量控制不严,后期预应力损失过大,造成腹板抵抗剪力不足造成的。

所以,在设计中有必要在箱梁腹板布置竖向预应力。一般设置是在腹板中间设置竖向预应力体系,竖向预应力有精轧螺纹粗钢筋或钢绞线,为方便挂篮施工中的挂篮锚固,采用精轧螺纹粗钢筋的较多,布置一般为 25或 32精轧螺纹粗钢筋,预应力钢筋间距一般0.5m,有的设计在0号块向两侧至四分之一跨的部位设置两根精轧螺纹粗钢筋。这也是减少负弯矩区的裂缝的有效措施。2　精轧螺纹粗钢筋的材料、设备的验收2.1　原材料验收

根据《预应力高强精轧螺纹粗钢筋设计施工暂行规定》进场的原材料必须进过检验,拉力试验及冷弯试验按照我国国家标准执行,外形尺寸和偏差必须符合表1规定:

表1　预应力精轧螺纹粗钢筋外形尺寸及偏差

计算直径(mm)圆钢直径(mm)外圆直径(mm)

牙高(mm)

牙底宽(mm)螺距(mm)牙根弧半径(mm)2525±0.528.2±1.0 1.6+0.5-1.36±0.512+0

-0.6 1.532

32±0.5

36±1.0

2.0+0.5

-1.3

7±0.5

16+0-0.6

2.0

　　竖向预应力粗钢筋可以用专用连接器进行接长

使用,但要节约材料及成本,精轧螺纹粗钢筋可以向厂家定尺制作,验收时要根据规范规定的批次及数量进行验收。这里要提醒的是,现在虽然有规范规定的标准,但是还会发生螺母与精轧钢之间的间隙过大或过小的情况,会出现螺母拧上后很松或拧不进去、拧进去但不能整根旋通的情况。在验收时要特别注意,检查工具推荐采用钢筋环规或螺母锚具,可沿试样全长旋通,拧不进去或过松则不符合规定。2.2　材料的存放

预应力高强精轧螺纹粗钢筋在装卸中应尽量避免碰伤螺纹;储存时应采取防雨措施;钢筋堆放应搁置应按照规范垫高,中间的垂度不能过大,保证钢筋在自重长期作用下不产生弯曲变形,如果采用的是定尺的钢筋,存放时必须标识,以免使用时发生错误。下料前预应力精轧螺纹粗钢筋肉眼可见的弯折必须调直。清除表面的浮锈、污物、泥土。钢筋表面如有明显凹坑、缺陷,则应剔除该段,不得使用。预应力高强精轧螺纹粗钢筋下料应采用砂轮锯切割,严禁采用电焊切割。2.3　张拉设备验收

根据张拉力的大小选用适当的穿心式千斤顶的型号,型号选用一般大于要求应力的20%为宜,使用前必须进行标定,绘制应力及读数曲线,千斤顶与油表要配套使用。3　张拉施工控制

对箱梁竖向预应力筋张拉,由于箱梁的高度有限,竖向预应力筋的长度都比较短,伸长值也较小(有的仅有几毫米),放张后预应力损失大,可能高达50%,甚至更多。这是因为在达到张拉控制应力时高强精轧螺纹粗钢筋的伸长量有限。目前的预应力精轧钢锚固技术尚存在不足,在锚固时稍有不慎造成钢筋回缩量偏大,很容易造成预应力损失。所以对竖向预应力精轧螺纹粗钢筋的控制要格外的严格。3.1　预应力钢筋的安装

根据图纸要求对预应力束管道的坐标进行放样。精确安装预应力筋组件,在安装预应力筋组件时,如果预应力钢筋和普通钢筋发生干扰,可以适当挪动普通钢筋;竖向预应力钢筋安装特别要注意压浆嘴的安装;压浆嘴预先焊成三通状,三通端为镀锌钢管、长20cm ～30cm 和锚固端垫板焊成一体。待安放固定后,用塑料管把压浆嘴引到箱室内底板上,压

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收稿日期:2012-02-25

作者简介:李宝东(1972—),男,大学学历,工程师,2006年毕业与长沙理工大学。

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浆时从下压上吸,利用垫板和螺丝母间的孔隙排气。压浆嘴安放时必须保证在连接处用塑料胶布密封,不漏浆,砼浇筑时,接头不破坏;压浆嘴按放在锚固端时,通过嘴管伸入砼箱室内,排气孔原则上利用锚固螺母和锚垫板,钢筋和管壁的孔隙,也可以在张拉端另外焊接出浆嘴;波纹管安装要检查管道是否畅通、波纹管是否刮破有孔、接头是否牢固、螺帽是否齐全。在波纹管附近电焊钢筋时,要对波纹管加以防护,焊完再仔细检查,并严格禁止电焊火花和氧割靠近预应力束,防止电焊手线触及预应力管道,保证后期压浆工序的顺利进行;安装竖向预应力管道和竖向预应力筋锚固端时,预应力筋下端要支垫牢固,以防下坠;对锚具与波纹管的连接处与张拉槽模板的连接处要用玻璃胶和胶带进行密封处理;预应力高强精轧螺纹粗钢筋在非张拉端露出锚具的长度大于或等于钢筋的直径;在张拉端露出锚具的长度应大于或等于钢筋6倍螺距,张拉结束氧割所留的露出锚具的长度大于或等于钢筋的直径。3.2　混凝土施工

在混凝土浇筑前对进、出浆口要密封,防止杂物进入管道。浇注混凝土时,振捣人员应熟悉预应力筋埋设位置,严禁振动棒长时间接触波纹管而造成损伤,致使成孔尺寸偏差过大或波纹管漏浆;在混凝土浇筑完成后试通水洗管,并及时清理预应力张拉端面,并将每块梁上的预应力筋编号,张拉过程要根据规范或图纸依号进行,做好张拉记录。3.3　张拉施工

3.3.1　张拉控制。预应力张拉前必须将张拉油表和千斤顶配套标定;扳手可以自制,有条件的情况下建议使用二次测力扳手(亦称扭矩扳手)。张拉必须采用二次张拉工艺,按照规范要求,张拉顺序为:0→初始控制力(10%设计吨位)→持荷5min 后卸载→张拉设计吨位→持荷5m in →锚固。张拉到设计吨位时拧紧螺母。采用二次张拉的目的是因为安装后的螺母与精轧螺纹粗钢筋之间有一定的间隙,第一次初张是消除二者之间的间隙,使二者紧密结合,预应力的伸长值不能量测油缸的伸长,而是要量测螺母离

开垫板的距离。

图1　安装好的竖向精轧钢　　　　　　　　　　　图2　竖向精轧钢的张拉

3.3.2　张拉注意事项。为方便拧紧螺母,张拉的底座要有做够的宽度,要大于竖向张拉槽口10cm ,为防止槽口处的混凝土压坏,底座的撑脚要大,撑脚要垫平。4　压浆施工控制竖向预应力孔道压浆质量不好是业界公认的难治之症,也是预应力后期损失的主要原因;主要问题是:压浆不通,不饱满;粗钢筋比表面积小,压浆难起到可靠握裹作用,箱梁的耐久性不确定因素明显增加。为保证箱梁的耐久性,必须加强竖向预应力精轧螺纹粗钢筋的压浆控制。

4.1　竖向管道的制作压浆嘴的设置必须是每根管道设置一个,如果是并列的两根竖向预应力筋,尽量底部不要连接;压浆嘴的制作要焊接牢固,中间无阻塞,转角要顺畅,管道与压浆嘴的连接要密实。4.2　压浆的控制在压浆前要先通水把杂物及污水冲出来,然后用空压机将水吹出,再进行压浆工作。竖向预应力筋的压浆必须从下往上压浆,浆液从上部出浆嘴流出同进浆的稠度相同时,将出浆嘴封闭,最后浆液从的螺母与垫板之间的缝隙处流出,溢满槽口为止。4.3　压浆不通的处理在压浆过程前压水中如果出现管道不同的情况,可以将上部的螺母松开,从上部用稠度大于30S 的稠浆进行灌浆处理,要边灌边晃动精轧钢并用粗铅丝或废钢绞线的内丝振捣,将管道中的水全部挤出后,并灌满槽口,静置30min 左右,将螺母重新二次张拉、锚固。5　张拉压浆时间的选择

预应力筋一般都在室外张拉,如果在梁段混凝土由于水化热产生的温度场还未完全稳定的情况下张拉并进行管道压浆和封锚,将会导致粱段混凝土及管道内的水泥浆水化热传递到预应力筋上。由于混凝土热传导性差而钢束热传导性好,使得温度难以扩散到外界而导致钢束温度升高。预应力筋受热后自由膨胀,因此预应力筋中的应力将随温度的升

高而降低,待其管道内的水泥浆已有较高的强度并和预应力筋黏结成整体后,预应力筋中的应力已不能恢复到原有的应力值。所以竖向精轧钢的张拉压浆应在节段浇筑完毕后的14d 后进行,一般是滞后2个悬浇节段。在每个节段张拉时时间宜选族在升温

时进行。6　结束语竖向预应力是抵抗竖向剪应力的关键。只有在施工过程中的精细控制,才能保证预应力符合设计要求;另一方面,通过实际施工中的控制预应力大小

及细节避免预应力的损失,以提高结构的抗破坏能力,保证桥梁的结构安全及耐久性。

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