桥梁模板、支架工程.ppt

第九章 桥梁工程 本章主要内容 桥梁模板 支架工程混凝土结构的腐蚀预防桥梁预应力混凝土工程 第一节桥梁模板 支架施工 模板工程在土建施工中扮演重要的角色 直接影响工程施工成本 施工速度及混凝土结构成型的表观质量 一 桥梁模板施工1 模板概况 1 组合钢模板 2 竹胶板 3 定型钢模板 1 组合钢模板 自20世纪70年代末引入组合钢模板 其一度成为施工现场的主流模板 但组合钢模板的刚度差 易变形 现主要应用在工业建筑及多层住宅的构造柱及楼梯 桥梁结构的承台等施工中 2 竹胶板 胶合板面板的单张板块大 不易变形 表面覆膜后增加了耐磨和重复使用次数 胶合板有木胶合板和竹胶合板 厚度有12mm 15mm 18mm 20mm等 但胶合板作为模板也带来重复使用次数不多 造成资源浪费等新的问题 覆膜胶合板 工地上用胶合板做面板 用50 100mm做胶合板模板面板的楞木成为目前主流模板工程材料 胶合板 木枋 可调钢支柱 用胶合板拼接的梁板模板 为防止板块间拼缝的漏浆 用双面胶条粘贴填缝 3 定型钢模板 要达到桥梁施工高质量的混凝土圆截面柱 一般采用定型加工的钢模 脱模后立即包裹塑料薄膜 保湿养护 防止混凝土表面失水干裂 对于矩形截面的混凝土柱 一般采用胶合板面板做模板 50 100木枋做竖内楞 双钢管和钢筋拉杆做柱箍 用双钢管和钢筋拉杆做柱箍 江苏苏通长江大桥30m跨引桥以碗扣架作为模板支架 胶合板为模板面板 木工字梁为楞木 2 模板的制作与安装 混凝土浇筑拆模后 其表观质量应达到棱角分明 表面平整 梁柱交接部位混凝土不漏浆 其关键是模板的施工安装质量 2 模板的制作与安装1 1 钢模板 胶合板模板宜采用标准化 系列化和通用化的组合模板 2 制作模板的木材应尽量选用挠曲变形小的红 白松 且其含水率不宜大于25 对与混凝土不直接接触的带料等的材质与含水量可酌量放宽 3 制作模板前应熟悉设计图纸及整体工程的施工顺序 混凝土浇筑次序 所用的施工机具 施工工艺与现场环境等详细情况 4 利用定型钢模板配制大面积异型模板时 其不足部分可用木模板加衬铁皮填补 2 模板的制作与安装2 5 对大体积的墩台立墙 在布置定型钢模板 或定型塑料板 时 应按模板设计要求 在相应部位加木条 并采用对拉螺栓进行加固 对柱式结构 以采用井字式固定架固定模板为宜 6 根据钢 塑料 定型模板的型号及模板设计要求 应配置强度适宜数量足够的横竖带料 7 用于T型梁 小箱梁等大型整体定型模板 应有加工设计图 由机加工部门承做 规格尺寸的配合误差 应按机加工的质量标准执行 加工承做单位应做初拼 由使用单位验收 8 重复使用的模板应始终保持其表面平整 形状准确 不漏浆 不走样 有足够的强度和刚度 任何翘曲 隆起或破损的模板在重复使用前必须修整 达到质量要求后方可使用 2 模板的制作与安装3 9 不得遗漏固定在模板上的预埋件和预留洞 10 刚框覆面胶合板模板的板面组配宜采取错缝布置 支撑系统的强度和刚度应满足要求 吊环应采用 级钢制作 吊环计算拉应力不应大于50Mpa 11 内模模板的制作要点与要求 对于现浇箱梁内模板可采用组合钢模板或者木模版 拼缝必须严密不漏浆 下部采用钢管或短支撑与腹板进行支顶 12 模板安装与钢筋绑扎工作要配合进行 如有妨碍绑扎钢筋的模板 应待钢筋作业完毕后再安装 13 严禁将模板与脚手支架联系在一起 悬臂拼装的模板或与脚手整体设计的挂兰脚手除外 以免在脚手支架上运输混凝土和工人操作时引起模板变形 2 模板的制作与安装4 14 安装模板时 要将其上的预埋件和预留洞用样板固定牢固 位置要准确 15 模板在安装过程中 必须设置防倾覆设施 16 模板安装完毕后 应对其平面位置 顶部高程 节点联系及纵横向稳定性进行检查 签认后方可浇筑混凝土 浇筑时 发现模板有超过允许偏差变形值的可能时 应及时纠正 17 当结构自重和汽车荷载 不计冲击力 产生的向下挠度超过跨径的1 1600时 钢筋混凝土梁 板的底模板应设预拱度 对于预应力混凝土梁板的底模 在底模上按设计要求应设预挠度或拱度 3 模板的质量验收 模板施工完毕后 必须进行质量验收 符合相关要求后方可进入下一道工序 1 模板支撑必须牢固 不得有松动 跑模 变形或下沉等现象 2 模板拼缝必须严密不得漏浆 模内必须清洁无杂物 3 凡需起拱的构件模板 其预留拱度或反拱度应符合设计规定 4 衬里模板外形尺寸应符合相关规定 平面上不得有明显的模板接茬 4 模板和支架的拆除1 1 模板 支架及拱架的拆除期限 非承重的侧模应在强度能保证其表面及棱角不致因拆模而受损坏时方可拆除 一般侧模板在混凝土强度达到2 5MPa以上时方可拆除 钢筋混凝土结构的承重模 支架 应在混凝土强度能承受其自重力及其他可能迭加荷载时 方可拆除 当构件跨度等于或小于4m时 在混凝土强度符合设计强度标准值的50 的要求后 方可拆除 当构件跨度大于4m时 在混凝土强度符合设计强度标准值的75 的要求后 方可拆除 如设计文件对拆除时间另有明确规定 则应按照设计规定执行 4 模板和支架的拆除2 2 模板的拆除程序 简支梁 连续梁应从跨中向支点依次对称进行 悬臂梁应先拆卸挂梁及悬臂端的支架 再拆卸无铰跨内的支架 对拱架一般从拱顶向拱脚依次拆卸 桥墩 台 的模板应在上部结构施工前拆除 不许猛烈敲打或用撬棍在混凝土表面撬模板 模板和支 拱 架拆除后 应将面板的灰浆 污垢及时清除干净 并应维修整理分类堆放 注意保养 防止翘曲变形 在下部结构拆模后 应将混凝土棱角加以保护 以免下一道工序施工时碰坏 如果养护期不足 则应采取措施继续养护 当芯模采用钢管 硬胶管或硬塑料管时 管的表面应光滑 涂刷隔离剂 结构混凝土浇筑时 宜将芯模轻轻转动 混凝土终凝后 然后边转动边拔出 二 桥梁支架施工 1 桥梁用支架概况 碗扣式钢管脚手架是模板支架的主要形式之一 主要应用在市政 桥梁工程上 在北京地区北京城建集团将碗扣架作为在房屋工程 市政桥梁工程的主要模板支架 碗扣式钢管支架是定型结构 也就是说其柱距 步距 排距不再是任意的 其结构尺寸由其结构元件所确定 只能以一些标准尺寸作模数进行调整 因而在选择元件的尺寸时应慎重 1 桥梁用支架概况 碗扣支架主要杆件是 48mm的钢管 碗扣接头由上碗扣 下碗扣 横杆街头和上碗扣限位销组成 1 上碗扣的顶部为斜面 上碗扣套在立管上 上碗扣利用上端之螺旋形与立杆上焊的 锁销 别住楔紧而连接 2 下碗扣与限位销直接焊在立杆上 下碗扣焊在立管上 3 水平杆两端焊有 插头 该插头下插入下碗 上插入上碗 碗扣式支架优点 多功能 整架承载能力较高 整体强度好 节点强度好 拆装方便 效率高 构件种类少 通用性强 维护简单 因此在现浇桥梁工程中应用较广 2 碗扣支架进场及验收 1 进入现场的构配件应具备以下证明材料 主要构配件应有产品标识及产品质量合格证 供应商应配套提供钢管 零件 铸件 冲压件等材质 产品性能检验报告 2 构配件进场应重点检查以下部位的质量 钢管壁厚 焊接质量 外观质量 可调底座和可调托撑材质及四杆直径 与螺母配合间隙等 钢管规格应符合质量标准 外表涂防锈漆 平直光滑 无硬弯 严禁在管上打孔 扣件无裂缝 变形 螺栓滑丝等缺陷 所有构件必须经检验合格后方可使用 3 地基处理及预压 1 目的 支架搭设前须对原地基进行处理 使地基承载力达到要求 2 方法 地基处理可采用60cm塘渣 15cm厚C20混凝土 也可采用60cm厚度三七灰土 3 地基处理后 须采用软土地基静载试验来验证所处理过的地基是否达到工艺要求 上部箱梁结构可通过荷载计算得出所需地基承载力 4 地基荷载试验参照 建筑地基基础设计规程 GB50007 2002 中的附录C浅层平板荷载试验要点执行 4 支架的搭设程序 1 首先将箱梁的中心线及边线放在基础上 在基础上用墨线弹出纵横向每排立杆的位置线 2 在基础上墨线交叉点摆放底座 将立杆插于底座上 采用3 0m 2 7m 2 4m 2 1m或1 8m等不同立杆相互交错布置 3 安装扫地杆 将水平杆件接头插入立杆最低端碗扣内 使接头弧面与立杆密贴 将上碗扣沿限位销扣下并顺时针旋转将其锁紧 4 采用3m长立杆向上接长 顶部再用1 8米 0 9或0 6米等立杆找齐 或同一层用同一种规格的立杆 最后找齐 避免立杆接头处于同一水平面内 5 进行水平杆安装 安装方法同安装扫地杆 6 安装剪刀撑 7 安装可调顶托 8 安装纵横方木 5 支架搭设方法 根据施工经验 碗扣支架在预应力钢筋混凝土现浇箱梁施工中的布置间距为 1 纵桥向 间距一般为1 2m 墩柱两侧 L 5 1 m范围内为0 6m 湿接头两侧L 5 1 m范围内0 6m 2 横桥向 箱梁腹板下支架加密至0 6m 其余部分为0 9m 3 可根据工程所在地区的地基承载力条件适当调整 例如对于滨海地区现浇桥梁工程 纵桥向非加密区的支架间距目前控制在0 9m 6 支架搭设质量要求1 1 支架安装可从一端向另一端推进 也可从中间开始向两端推进 工作面不宜开设过多 应从桥梁中心线开始纵横两个方向同时进行 以免支架失稳 2 若基础平整坚实 立杆底座可直接采用立杆垫座 若基础不平 支架底部应采用立杆可调底座 3 碗口支架的底层组架最为关键 在安装完成最下两层水平杆后 首先检查并调整水平框架的方正和纵向支顺度 其次应检查水平杆的水平度 并通过调整立杆可调底座使水平杆的水平偏差小于L 400 L为水平杆长度 同时应逐个检查立杆底脚 并确保所有立杆不悬空和松动 当底层架子符合搭设要求后 检查所有碗口接头并锁紧 在搭设过程中应随时检查上述内容 并予以调整 6 支架搭设质量要求2 4 支架搭设应严格控制立杆垂直度和水平杆的水平度 整架垂直度偏差不得大于h 500 h为立杆的高度 但最大不超过100mm 水平杆的水平偏差小于L 400 L为水平杆长度 纵向直线度应小于L 200 L为纵向水平杆总长 5 模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑 中间纵横向每4根立杆设置剪刀撑一道 且间距应小于或等于4 5m 剪刀撑呈八字形 斜向角度45 60 之间 剪刀撑的设置须上到顶下到底 剪刀撑底部与地基之间垫实 以增强承受荷载的能力 剪刀撑随支架的搭设而搭设 当模板支撑架高度大于4 8米时 顶部和底部必须设置水平剪刀撑 中间水平剪刀撑设置间距应小于或等于4 8米 6 支架搭设质量要求3 6 支架设置有立杆均匀受力 支架搭设要严格控制其立杆的标高 顶托的外旋长度不宜大于自身长度的1 2 7 底层纵 横向水平杆作为扫地杆 距地面高度应小于或等于350mm 立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于0 7m 8 支架搭设完毕后 在立杆顶部放好顶托和纵横方木 方木的接触面恰好在顶托的中心位置 如不在中心位置 需加一道垫木 9 基础两侧设置50X50cm排水沟 防止基础被雨水浸泡 第二节混凝土结构的腐蚀预防 导致钢筋混凝土腐蚀破坏的原因是 海水中或其他腐蚀性介质中含有的氯离子通过混凝土中的空隙 细微裂缝渗入至钢筋表面积聚 改变了混凝土的碱性 破坏了钢筋表面的钝化膜 在氧气和水的条件下 产生的电化学腐蚀 腐蚀产物体积膨胀使钢筋混凝土保护层开裂以致构件破坏 为了提高钢筋混凝土的耐久性 就要提高混凝土的耐久性设计参数 即提高密实度 保护层厚度 提高施工质量等 还要进行一些附加的防腐技术措施 一 影响混凝土结构耐久性的因素 内部因素 混凝土原材料 水泥 粗细骨料 拌合水 外加剂等 混凝土强度 配合比设计 密实度等 保护层厚度 施工及养护质量 外部因素 环境温度 湿度 50 75 CO2含量 侵蚀性介质等 如酸碱盐液体 腐蚀性水等 嘉裕关 结构梁腐蚀破坏 青海化工厂 桥面护栏 沈阳 山海关高速公路路椽石 一 外部环境因素 1 温度和湿度 试验表明 当混凝土周围介质的相对湿度为50 75 时 混凝土碳化速度最快 环境温度越高 碳化的化学反应速度越快 越易开裂和腐蚀 2 空气中CO2含量 CO2浓度大 混凝土内外CO2浓度梯度也愈大 因而CO2向混凝土内的渗透速度快 碳化反应也快 越容易腐蚀 3 腐蚀性介质 按其形态并结合不同的作用部位分为五种 气态介质 腐蚀性水 酸碱盐溶液 固态介质和污染土 腐蚀性介质 1 气态介质 包括腐蚀性气体和以液体为分散相的气溶胶 酸雾 碱雾等 其作用的主要部位是室内外上部建筑结构的构配件 2 腐蚀性水 系指在工业生产过程中受到各种介质污染的工业水 生产水和废水 或地下水 腐蚀性水作用的部位主要是地基 基础 污水池 地面和墙面等 3 酸碱盐溶液 含有不同浓度介质的酸碱盐液体 包括完全潮解或溶解的腐蚀性固体 其作用的主要部位是地面 水沟 墙面 设备基础的地上部位 储槽和污水池等 4 固态介质包括腐蚀性碱 盐的颗粒 粉尘和以固体为分散相的气溶胶 主要作用于地面 墙面和由上部建筑结构的构配件 5 污染土 系指建筑场地由于生产或自然环境等综合因素造成地基土的污染 主要作用于地下水部位的地下混凝土结构物 重要说明 在海港 近海结构中的混凝土构筑物 经常受到海水的侵蚀 海水中的NaCl MgCl2 MgSO4 K2SO4等成分 尤其是Cl 和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀作用 在海岸飞溅区 受到干湿的物理作用 也有利于Cl 和SO4的渗入 极易造成钢筋锈蚀 二 材料因素1 1 水泥 是混凝土中最活跃的成分 其品种和用量决定了单位体积中可碳化物质的含量 因而对混凝土碳化有重要影响 单位体积中水泥的用量越多 会提高混凝土的强度 又会提高混凝土的抗碳化性能 在水泥用量不变的条件下 水灰比越大 混凝土内部的孔隙率也越大 密实性就越差 CO2的渗入速度越快 因而碳化的速度也越快 二 材料因素2 2 粗 细集料 混凝土集料中的某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性溶液产生化学反应称为碱集料反应 碱集料反应产生的碱 硅酸盐凝胶 吸水后会产生膨胀 体积可增大3 4倍 从而混凝土的剥落 开裂 强度降低 甚至导致破坏 3 拌合及养护用水混凝土拌合及养护用水 应考虑其对混凝土强度的影响 水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小 拌合水应检查其杂质情况 防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性 海水中含有硫酸盐 镁盐和氯化物 除了对水泥石有腐蚀作用外 对钢筋的腐蚀也有影响 因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护 二 材料因素3 4 外加剂 混凝土中外加掺合料和骨料品种对碳化及腐蚀也有一定的影响 5 混凝土的配合比 配合比设计影响混凝土的强度 密实性和抗碳化的能力 6 施工养护条件 混凝土搅拌 振捣和养护条件影响混凝土的密实性 因而对碳化有较大影响 此外 养护方法与龄期对水泥的水化程度有影响 进而影响混凝土的碳化 所以保证混凝土施工质量对提高混凝土的抗碳化性能十分重要 二 材料因素4 7 覆盖层覆盖层的种类与厚度对砼的碳化有不同程度的影响 如覆盖层有气密性 使二氧化碳渗入砼的数量减少 浓度降低 可提高砼的抗碳化性能 三 预防混凝土结构腐蚀的措施 基本措施 附加措施 一 基本措施1 水泥的选择 正确选用水泥品种 一般应为品质稳定的硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥 其强度等级宜为42 5Mpa 并且这两种宜与矿质掺合料一起用 如果水泥含有矿物混合材料 如普通硅酸盐水泥和矿渣水泥 则应了解水泥中矿物混合料的品种 质量和掺量 与配制混凝土时加入的矿物混合料一起计算混凝土中所有混合 掺和料占胶凝材料的总量的份额百分比 一 基本措施2 2 粗 细集料的选择 避免发生碱 集料反应 必要条件是碱 活性集料和水 粗 细集料的耐蚀性和表面性能对混凝土的耐蚀性能具有很大影响 集料与水泥石接触的界面状态对混凝土的耐蚀性有一定影响 施工中要严格加强对活性集料的控制 所采用的粗细集料 应保证致密 同时控制材料的吸水率以及其它杂质的含量 确保材质状况 活性集料共分两类 一类为碱 硅酸反应 ASR 一类为碱 碳酸盐反应 ACR 一 基本措施3 3 拌合及养护用水 调整水灰比 水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小 拌合水应检查其杂质情况 防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性 不宜采用海水拌制和养护 海水中含有硫酸盐 镁盐和氯化物 除了对水泥石有腐蚀作用外 对钢筋的腐蚀也有影响 因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护 一 基本措施4 4 外加剂 需检测其中氯盐的含量包括减水剂 早强剂 加气剂 膨胀剂 速凝剂 缓凝剂 消泡剂 阻锈剂 密实剂 抗冻剂等 在建筑防腐工程中 外加剂的使用主要是为了提高混凝土密实性或对钢筋的阻锈能力 从而提高混凝土结构的耐久性 但来自外加剂中的氯盐可能使混凝土结构中的钢筋脱钝 给结构物带来隐患 在进行外加剂选择时需对其中氯盐的含量进行检测 并做相关实验 一 基本措施5 5 配合比设计 强度要求 应密实 强度等级宜大于或等于C25 受氯离子腐蚀或其它大气腐蚀时 钢筋混凝土构件中可掺入钢筋阻绣剂 对于预应力混凝土结构 其混凝土强度等级不小于C35 后张法预应力混凝土构件应整体制作 不得采用块体拼装的构件 配合比设计 应按以下两种情况进行 一是按设计要求的强度 即按正常要求的强度 进行配合比设计 二是按密实度的要求 即按最大水灰比和最小水泥用量的要求 进行配合比设计 但强度等级往往大于前者 腐蚀环境中的混凝土 必须取用上述两种情况中强度等级的较高者 按 工业建筑防腐设计规范 规定 混凝土的水泥用量和水灰比的要求如表9 2 2 一 基本措施6 6 加强混凝土养护 确保施工质量 混凝土保护层应满足设计要求 钢筋的垫块 应采用细石混凝土或水泥砂浆制作 最好采用定型的塑料垫块 不得采用石子作垫块 严禁使用短钢筋作为垫块 有大气腐蚀的条件下 构件的钢筋绑扎后应立即浇灌混凝土 避免产生锈蚀 钢筋不宜在露天存放 应放在密闭的仓库中 科学养护 控制裂缝 保证密实度和抗渗性 如果混凝土早期养护不良 混凝土表面就会迅速干燥 由于水泥水化的程度不够充分 致使混凝土的渗透性增大 如果混凝土采用蒸汽养护 将影响水泥熟料水化反应的程度 并加速水泥石中的氧化硅和氧化钙的结合 因而使混凝土渗透性增大 碳化速度也必然随之加快 因此在腐蚀环境下的混凝土施工时应进行养护方案设计 科学进行养护 3 加强混凝土的施工质量管理 混凝土必须充分捣固 对混凝土振捣后的表面工序也需要认真对待 压实表面对混凝土的抗腐蚀将起到相当重要的作用 二 附加措施1 1 涂层钢筋和耐蚀钢筋 环氧涂层钢筋严重环境可在钢筋表面静电喷涂一层环氧树脂粉末 形成具有一定厚度的一层坚韧不渗透连续的绝缘层 隔离钢筋与腐蚀介质的接触 从而增强钢筋防锈蚀的能力 涂层应有最小厚度遮盖钢筋表面缺陷 但又不能太厚 影响正常固化和与混凝土的粘结作用 在运输 加工 存放 绑扎和浇捣混凝土过程中要严防涂层破坏 因为喷涂涂层之前钢筋经喷砂工艺清除了表面氧化膜 如果涂层破坏导致钢筋锈蚀 其锈蚀速率可能会加快 镀锌钢筋 热浸锌 在碳化引起钢筋锈蚀的一般情况下 可选用镀锌钢筋延长结构物的使用年限 对于钢丝网 某些预埋件 也可以选择热浸锌方法加强防护 耐腐蚀钢筋和不锈蚀钢筋在特别严重的腐蚀环境下 要求确保百年以上使用年限的特殊重要工程 可选用不锈钢钢筋 二 附加措施2 2 钢筋阻锈剂高效钢筋阻锈剂 掺入混凝土中可以阻止或延缓钢筋锈蚀 适用于普通和矿渣水泥配置的混凝土 对粉煤灰 矿渣粉 硅灰和常用的减水剂有较好的相容性 在氯盐环境中 钢筋阻锈剂在钢筋表面形成致密的保护层 当有害离子 如Cl 侵入混凝土结构中 它能有效地抑制 阻止和延缓钢筋锈蚀的电化学反应过程 从而延长钢筋混凝土结构的使用寿命 一般工业民用建筑 桥梁等轻微腐蚀环境 推荐参量建议4 8kg m3 海港工程 沿海建筑等重度腐蚀环境 推荐参量建议为8 12kg m3 将本品与水泥 集料同时加入搅拌机内进行干搅 搅拌均匀后再加水进行搅拌 并适当延长搅拌时间 确保混凝土搅拌均匀 与其它外加剂复合使用时 应先做混凝土试配 以确定其适应性 在搅拌时需要先加入钢筋阻锈剂后在加入其他外加剂 搅拌时间可延长1 3分钟 使钢筋阻锈剂在混凝土中均匀分布 钢筋阻锈剂对引气剂有选择性 在25 以上使用时 有明显早强 促凝作用 并用坍落度损失方面的影响 必要时可采取缓凝措施 二 附加措施3 3 混凝土表面涂层和防腐蚀面层 普通水泥砂浆层在混凝土外表面涂抹5 20mm厚的水泥砂浆 可减缓碳化影响砂浆越密实效果越明显 本方法最为经济方便 可用于很轻微的腐蚀环境中 聚合物水泥砂浆层选用水泥基聚合物砂浆层保护混凝土和钢筋 优点 具有优异的粘结 抗裂 抗冻 防渗 抗氯离子渗透 耐老化和耐腐蚀性能 应用 聚合物改性水泥砂浆层 若配有阻锈成分 对钢筋的保护能力会更强 主要用于各种盐类存在的 如氯盐 硫酸盐 强腐蚀环境 如工业建筑 盐碱地建筑 海工工程 撒化冰盐的桥梁等 更大量用于已有建筑物的修复工程 由于它是水泥基材料 原则上是不耐酸的 因此不适宜在较强的酸性环境中采用 二 附加措施3 渗透型涂层在混凝土表面涂以渗透型涂层材料 可与混凝土组分起化学作用和堵塞孔隙 或自行聚合形成连续性憎水膜 这样 在混凝土表面深入内部的一定范围内 如3 5mm 形成一个特殊的防护层 它能有效的阻止外界环境中腐蚀介质进入混凝土中 从而保护混凝土与钢筋免受腐蚀 渗透型涂层 大都用于轻腐蚀环境下的防混凝土 老化 如防碳化 中性化等 有效期可达10年 复合型涂层以沥青 环氧沥青 环氧煤焦油为基的复合型涂层 可用于地下工程 水下部分混凝土结构的防护 以环氧树脂 聚氨酯为基的复合型涂层 可用于上部结构 复合型涂层与混凝土的粘结力不小于1 5kN mm 自身的耐久性和对混凝土的有效防护时间不低于20年 隔离层在强腐蚀环境中 如工业建筑中的各类无机 有机酸液及其气氛 强碱 硫酸盐 氯盐等 一般的防护涂层不能达到对钢筋混凝土防护目的 必须采取隔离层的方法 可选用玻璃鳞片覆层 玻璃钢隔离层 砖板 橡胶衬里层 耐腐蚀砖 砖砌体等方法 第三节预应力混凝土工程 1 预应力混凝土的概念 在构件使用前 对结构构件受拉区的钢筋在弹性范围之内的拉伸 利用钢筋的弹性回缩 对受拉区的混凝土预先施加预压应力 以提高构件的刚度 抗裂性和耐久性 按施加预应力的方式不同可分为 1 先张法预应力混凝土 先张拉预应力筋 后浇筑混凝土2 后张法预应力混凝土 先浇筑混凝土 后张拉预应力筋本节主要介绍桥梁工程中最常见的低松弛钢绞线后张法施工 2 预应力钢筋的种类 1 冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝是由直径6 10mm的I级钢筋在常温下通过拔丝模冷拔而成 一般拔至直径3 5mm 冷拔钢丝强度比原材料屈服强度显著提高 但塑性降低 是适用于小型构件的预应力筋 2 冷拉钢筋冷拉钢筋是将 级热轧钢筋在常温下通过张拉到超过屈服点某一应力 使其产生一定的塑性变形后卸荷 再经时效处理而成 这样钢筋的塑性和弹性模量有所降低而屈服强度和硬度有所提高 可直接用作预应力筋 3 碳素钢丝碳素钢丝是由高碳钢盘条经淬火 酸洗 拉拔制成 为了消除钢丝拉拔中产生的内应力 还需经过矫直回火处理 钢丝直径一般为3 8mm 最大为12mm 其中3 4mm直径钢丝主要用于先张法 5 8mm直径钢丝用于后张法 钢丝强度高 表面光滑 用作先张法预应力筋时 为了保证高强钢丝与混凝土具有可靠的粘结 钢丝的表面需经过刻痕处理 4 钢绞线钢绞线一般是由6根碳素钢丝围绕一根中心钢丝在绞丝机上绞成螺旋状 再经低温回火制成 图为预应力钢绞线截面图 钢绞线的直径较大 一般为9 15mm 比较柔软 施工方便 但价格比钢丝贵预应力钢绞线截面图D 钢绞线直径 d0 中心钢丝直径 d 外层钢丝直径 5 热处理钢筋热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火调质热处理制成 具有高强度 高韧性和高粘结力等优点 直径为6 10mm 热处理钢筋的螺纹外形 有带纵肋和无纵肋两种 a 带纵肋 b 无纵肋 6 精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带纵肋的螺纹外形 如图所示 钢筋的接长用连接螺纹套筒 端头锚固用螺母 这种高强度钢筋具有锚固简单 施工方便 无需焊接等优点 目前国内生产的精轧螺纹钢筋直径有25mm和32mm 其屈服点为750MPa和900MPa两种 3 混凝土强度等级一般不低于C30 当采用碳素钢丝 钢绞线 V级钢筋 热处理 作预应力时 混凝土强度等级不宜低于C40 一 预应力工程的有关施工技术规范要求 1 预应力钢筋和锚具的原材料要求1 钢丝 钢绞线和热处理钢筋 预应力混凝土用钢丝应符合 预应力混凝土用钢丝 GB T5223 的要求 预应力混凝土用钢绞线应符合 预应力混凝土用钢绞线 GB T5224 的要求 预应力混凝土用热处理钢筋应符合 预应力混凝土用热处理钢筋 GB4463 的要求 其力学性能及表面质量的允许偏差分别见 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000附录G 1 附录G 2和附录G 3 2 钢绞线检验 从每批钢绞线中任取3盘 并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一根试样进行表面质量 直径偏差和力学性能试验 若每批少于3盘 则应逐盘取样进行上述试验 试验结果如有一项不合格时 则按不合格盘报废 并再从该批未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行该不合格项的复验 如仍有一项不合格 则该批钢绞线为不合格 每批钢绞线的重量应不大于60t 预应力筋的实际强度不得低于现行国家标准的规定 预应力筋的试验方法应按现行国家标准的规定进行 1 预应力钢筋和锚具的原材料要求 3 锚具 夹具和连接器的要求预应力筋锚具 夹具和连接器应具有可靠的锚固性能 足够的承载能力和良好的适用性 能保证充分发挥预应力筋的强度 安全地实现预应力张拉作业 并应符合现行国家标准 预应力筋锚具 夹具和连接器 GB T14370 的要求 尺寸准确 不致产生预应力筋的滑移 有足够刚度和强度 4 锚具 夹具和连接器进场验收规定 外观检查 应从每批中抽取10 的锚具且不少于10套 检查器外观和尺寸 如有一套不符合要求 则应领取双倍数量重做检查 如仍有一套不符合要求 则应逐套检查 合格者方可使用 硬度检查 应从每批中抽取5 的锚具且不少于5套 对其中有硬度要求的零件做硬度试验 对多孔夹片式锚具的夹片 每套至少抽取5片 每个零件测试3点 其硬度应在设计要求范围内 如有一个零件不合格 则应另取双倍数量的零件重做试验 如仍有一个零件不合格 则应逐个检查 合格者方可使用 静载锚固性能试验 对大桥等重要工程 当质量证明书不齐全 不正确或质量有疑点时 经上述两项试验合格后 应从同批中抽取6套锚具 夹具或连接器 组成3个预应力筋锚具组装件 进行静载锚固性能试验 如有一个试件不符合要求 则应另取双倍数量的锚具 夹具或连接器 重做试验 如仍有一个试件不符合要求 则该批锚具 夹具或连接器 为不合格品 对用于其他桥梁的锚具 夹具或连接器 进场验收 其静载锚固性能可由锚具生产厂提供试验报告 用于螺纹钢筋束和钢绞线束 可锚固 钢绞线束 钢丝束 单 多 根预应力筋 2 预应力筋制作 常见预应力筋类型 单根钢筋 直径大于12毫米 钢筋束与钢绞线束 钢丝束 制作工序 开盘 下料 编束1 预应力筋下料 预应力筋的下料长度应通过计算确定 计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度 锚夹具厚度 千斤顶长度 焊接接头或墩头预留量 冷拉伸长值 弹性回缩量 张拉伸长值和外露长度等因素 钢丝束两端采用墩头锚具时 同一束中各根钢丝下料长度的相对差值 当钢丝束长度小于或等于20m时 不宜大于1 3000 当钢丝束长度大于20m时 不宜大于1 5000 且不大于5mm 长度不大于6m的先张构件 当钢丝成组张拉时 同组钢丝下料长度的相对差值不得大于2mm 钢丝 钢绞线 热处理钢筋 冷拉IV级钢筋 冷拔低碳钢丝及精轧螺纹钢筋的切断 宜采用切断机或砂轮锯 不得采用电弧切割 二 后张法施工1 1 预留孔道1 要求 尺寸与位置正确 孔道应平顺 端部的预埋钢垫板应垂直于孔道中心线 2 管道应采用定位钢筋固定安装 定位钢筋的间距 钢管不宜大于1m 波纹管不宜大于0 8 胶管不宜大于0 5m 对于曲线管道宜适当加密 3 所有管道均应设压浆孔 还应再最高点设排气孔及需要是在最低点设排水孔 4 管道在模板内安装完毕后 应将其端部封好 防治水或其他杂物进入 1 孔道留设1 施工方法1 钢管抽芯法 适宜于留设直线孔道 方法 在需留设孔道处预埋钢管 在混凝土浇筑 养护中定期慢转钢管 以防粘结 待混凝土初凝后 终凝前抽出钢管 形成孔道 抽管顺序和方法 先上后下 边抽边转 速度均匀 与孔道保持在同一直线 1 孔道留设2 2 胶管抽芯法 适宜于留设直线孔道 曲线孔道 折线孔道等 抽管顺序 先上后下 先曲后直 3 预埋波纹管法 适宜于曲线孔道方法 波纹管直接埋设在需留设孔道处 不再抽出 3 施加预应力1 1 机具及设备所用设备由专人使用和管理 并应定期维护和校验 千斤顶与压力表应配套校验 张拉机具设备应与锚具配套使用 并应在进场时进行检查和校验 当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验 弹簧测力计的校验期限不宜超过2个月 2 施加预应力的准备工作 施工现场应具备经批准的张拉程序和现场施工说明书 现场已有具备预应力施工知识和正确操作的施工人员 锚具安装正确 对后张构件 混凝土已达到要求的强度 施工现场已具备确保全体操作人和设备安全的必要的预防措施 3 施加预应力2 3 张拉应力控制 核心问题 预应力筋的应力控制 预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求 超张拉时 可比设计要求提高5 但不得超过设计规定的最大张拉控制应力 预应力筋的张拉控制应力控制方法张拉时 应以伸长值进行校核 实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6 以内 预应力筋的理论伸长值 L mm 可按式 9 1 计算 张拉时 应先调整到初应力口 张拉控制应力的10 15 伸长值应从初应力时开始量测 预应力筋张拉的实际伸长值 L mm 可按式 9 2 计算 L L1 L2 式9 2 式中 L1 从初应力至最大张拉应力见的实测伸长值 mm L2 初应力以下的推算伸长值 mm 可采用相邻级的伸长值 二 后张法施工2 2 预应力筋安装1 钢绞线穿入管道 可整体或逐根装入管道 2 预应力筋安装后的保护 不同暴露条件下 未采取防腐蚀措施的预应力筋在安装后至压浆时的容许时间间隔如下 空气湿度大于70 或盐度过大时7d空气湿度在40 70 时15d空气湿度小于40 时20d 管道端部开口应密封 以防止湿气进入 当附近进行电焊时 对全部预应力筋和金属件均应进行保护 防止溅上焊渣或者造成其它损坏 3 预应力筋安装完成之后 应进行全面检查 以查出可能被损坏的管道 及时修复 二 后张法施工3 3 张拉1 张拉时 构件的混凝土强度不应低于设计强度等级值的75 2 张拉顺序应符合设计要求 可采取分批 分阶段 对称张拉 3 应使用能同时张拉多根钢绞线或钢丝的千斤顶 但对扁平管道中不多于4根的钢绞线除外 4 预应力筋张拉端的设置 对曲线预应力筋或长度大于等于25m的直线预应力筋 宜在两端张拉 对长度小于25m的直线预应力筋 可在一端张拉 曲线配筋的精轧螺纹钢筋应在两端张拉 直线配筋可在一端张拉 当同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时 张拉端宜分别设置在构建的两端 预应力筋采用两端同时张拉时 可先在一端张拉锚固后 再在另一端补足预应力值进行锚固 5 张拉应力顺序 夹片式锚具 普通松弛力筋0 初应力 1 03 con 锚固 低松弛力筋0 初应力 con 持荷2min锚固 其他锚具 0 初应力 1 05 con 持荷2min con 锚固 二 后张法施工3 张拉 6 后张预应力筋断丝及滑移不得超过表9 3 3控制数 类别7 预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固 锚固后的外露长度不宜小于30mm 锚具应用封锚混凝土保护 当需长期外露时 应采取防止锈蚀措施 一般情况下 锚固完毕并经检验合格后即可切断端头多余的预应力筋 严禁用电弧焊切割 强调用砂轮切割 二 后张法施工4 4 孔道压浆 预筋张拉完毕 孔道应尽早灌浆 作用 保护预应力筋 防锈 使预应力筋与混凝土结构形成整体要求 孔道用灰浆应满足强度 粘结力 流动性 干缩性 泌水性要求 灌浆前 混凝土孔道应用压力水冲刷干净并湿润孔壁 灌浆时 水泥浆应缓慢均匀地泵入 不得中断 灌浆顺序应先下后上 以免上层孔道漏浆而将下层孔