浅谈预应力预制箱梁在公路中的应用

浅谈预应力预制箱梁在公路中的应用

近年来，我国高速公路建设规模较大，预制混凝土箱梁的数量越来越受到重视。施工过程中的许多环节都是重要的过程。为了保证预制箱梁的结构和质量安全，需要从预制环境中开始。预制箱梁施工工艺一般为清理底模、施工放样→绑扎钢筋→安装预应力管道→安装侧模、端头模板→绑扎顶板钢筋→浇注梁体砼→梁体养生→张拉、压浆→移梁→封锚。在后期的现役桥梁检查中发现预制混凝土箱梁主要质量隐患来源于混凝土的浇注、预应力张拉等,为了提高预制箱梁的整体质量要求我们从预制的过程中各个工艺均要严格控制施工质量。我们从预制箱梁施工过程进行研究、分析、讨论,进而加以严格控制,确保桥梁的结构安全。1模型的创建和安装1.1外模和内模间接接首先,预制箱梁模板的定做中要对照施工图箱梁截面形式进行专门的工业设计,同时应考虑模板结构简单,定做、安装、拆卸便捷。且需要满足施工过程中承受各种荷载作用下保持一定的刚度及稳定性。为有效的减少预施应力产生的拱度,可提前在底模板按抛物线沿长度方向预设反拱值来抵消预应力产生的预拱度;侧模之间的连接通常用螺栓拉结,施工时要保证侧模拼缝平整、严密;端模板安装需与侧模和底模紧密无缝隙,并应与预应力孔道轴线垂直,预留孔道定位精准。模板安装前检查板面是否平整、光洁、粘浆,模板接口处需清除干净。检查所有模板连接端部和底脚,有无拆除模板时碰撞而产生的缺陷或变形,模板焊缝处是否有开裂、破损,如有缺陷均应提前补焊。侧模安装时应先使侧模滑移或吊装到位,与底模板拼接准确,用千斤顶调整好侧模角度,并与端模联结牢固。模板安装后,应按有关规定对台座反拱、模板的安装进行检查,尤其要检查梁宽、顺直度、模板各处拼缝、模板与台座接缝及各种预留孔洞位置;脱模应采用专用脱模剂,不得使用废机油及其混合物,不得污染钢筋。侧模板拼装后错台ue0752mm,接缝ue0752mm,板面平整度ue0752mm/m。1.2两组模板安装内模采用定型钢模,内模安装前应按模块编号并进行试拼;待钢筋绑扎完成后整体吊装就位后,开始安装内膜板。内模板拼装后直线段错台ue0752mm,变截面处错台ue0754mm,平整度ue0753mm/m。内模板拼装完成后及时检查腹板的厚度,避免模板的偏向而影响腹板的厚度。1.3混凝土的清洗、冷却混凝土的强度应符合设计要求后方可拆除承重模板,当设计无要求时,应根据箱梁的特点、模板部位和砼所应达到的强度要求决定。非承重模板在混凝土抗压强度达到2.5MPa,且能保证其表面及棱角不致于因拆模而损坏时方可拆除。拆除过程遵循后支先拆,先支后拆的原则。拆模时梁体混凝土内部与表面、箱内与环境温度差均不宜大于15℃,当环境温度低于0℃,应待表层混凝土冷却至5℃以下方可拆模板。在炎热或大风干燥季节,应采取逐段拆模,边拆边浇水、边覆盖养生,混凝土的养护期不少于7d,大风或气温急剧变化时不宜拆除模板。拆除过程中不得用铁件猛撬,以免损坏梁体表面。模板拆除后立即清洗、维修、涂油保养。2箱梁预制工艺及质量控制2.1胎架、胎架的加工首先检查进场钢筋应具有出场质量证明书及试验检测报告,钢筋按照不同的品种、规格等级、品牌分类存放整齐,不得混杂,注明各类钢筋使用部位。钢筋的存放场地应有防、排水设施,且应垫高需存放至仓库内。钢筋的绑扎需要在专用的胎架上绑扎成型,然后在整体吊装就位,胎架需要准确的标记处构造钢筋的位置,以有效的确保钢筋位置、间距的精准性和钢筋缺失,胎架需要按照施工图进行加工设计,加工完成后对其尺寸进场检验,合格后方可使用。所有的钢筋交叉点应用双丝绑扎牢固,必要时用电弧焊点焊,扎丝丝头需向内弯,防止丝头进入混凝土保护层,产生锈蚀。绑扎时根据具体的构造详图检查钢筋的布置位置以及尺寸是否符合和设计方案一致,一定要进行设计图纸的相关研究,注意捆扎的次序和相关要求,一般是按照自上而下、由里往外。伸缩缝装置、防撞护栏预埋钢筋、翼缘板湿接缝环形钢筋采用定位模具进行精准的定位。部分钢筋位置冲突时,严禁随意切割,钢筋避让时,需要遵循普通钢筋让预应力钢筋,次要钢筋让主要钢筋,当无法避让时,改变钢筋的加工形状。钢筋骨架的保护层使用高强度梅花形的砂浆垫块,其强度不得低于混凝土强度,绑扎应牢固,垫块的布置数量不少于6-9个/m3,如钢筋直径较小时需加密。混凝土浇注后,对外露的预留钢筋要选择合适的防锈方式进行保护,比如包裹、刷涂水泥浆等。2.2预埋钢板安装波纹管道应具有一定的强度和刚度,保证在混凝土的重力作用下保持原状,且要符合传递粘结力作用。波纹管管道坐标严格按图纸设计准确布置,绑扎钢筋时,严格按坐标对波纹管进行准确定位,采用U型定位钢筋固定(直缓段1m设一处,曲线段0.5m设一处),定位钢筋与箱梁腹板钢筋点焊连接,焊接时需要对波纹管进行保护,防止焊渣烧坏波纹管,严防错位或管道下垂,如管道与普通钢筋交叉时,适当挪动普通钢筋的位置,保证波纹管的顺直度;在进行波纹管的接头安装时,可以同时使用同一种规格的波纹管,用宽带胶布进行严实捆扎,防止出现漏浆的现象,要保证波纹管的平直,一旦出现了曲折的情形机会影响整个施工进程,同时做好固定的相关措施,防止出现挪动和移位。锚垫板需要与波纹管孔道同轴且断面与管道轴线垂直,不得错位,锚垫板下设置配套的螺旋钢筋。在浇注混凝土前波纹管需要穿芯,防止波纹管在浇注时挤压变形、漏浆而影响后期的穿预应力钢绞线,穿入的芯须在混凝土初凝后及时抽拔。支座预埋钢板进行防腐处理,在钢筋绑扎前沾在底膜上,防止浇注时上浮、移位。对泄水孔、支座钢板,预埋时必须保证其位置的准确,防撞护栏、伸缩缝钢筋的预埋,曲线桥时要考虑曲线的相关要求。2.3加吊点的安装吊运钢筋骨架时注意观察骨架是否有变形情况,必要时增加斜钢筋加以支撑或增加吊点,梁体钢筋吊装前在底部增加垫块,保证足够的保护层。吊装前检查作业环境、吊索、防护等,吊装区无闲杂人员,捆绑牢固,钢筋骨架与其他物体无连接,检查完全后方可起吊,在大风、大雾等天气,严禁吊装钢筋骨架作业。3混凝土和混凝土3.1外加剂、水泥等级的配合比设计混凝土的配合比需要根据箱梁混凝土的标号、所选择的砂石料、外加剂、水泥等级等进行配合比设计,多做几组进行比较,除满足混凝土强度和弹性模量要求外,还要确保混凝土浇注的顺利和外观质量,选用表面光洁,颜色均匀的作为施工配合比。3.2腹板混凝土浇注箱梁混凝土浇注顺序为底板、腹板(两侧均匀对称的浇注)、在浇注顶板、翼缘板,浇注时一般采用斜向分段或水平分层,一次性浇注完成。混凝土集中拌和后由运输车运至现场,现场检查混凝土不得出现离析、泌水现场。底板混凝土由内膜天窗进入,振捣采用插入式振捣棒振捣混凝土。同时浇注两侧腹板混凝土,浇注方法采用斜向分层法浇注。腹板混凝土浇注过程中严格控制混凝土拌和时间和入模时间,为保证腹板混凝土的振捣质量,在侧模上沿着波纹管位置每3m设置一对附着式振捣器,安排专人看管,振捣时间宜10s~12s,待混凝土浇注高于振捣器后才可开始振捣,当腹板的结构断面较小,钢筋较密,混凝土不宜分布时,采用边浇注边振捣,每点振捣20~30s,以混凝土不在下降,表面出现浮浆为宜。腹板其余部位采用插入式振捣器振捣,每次移动的距离要防止漏振或过度振捣,振捣插入深度不能超过振捣棒长度的3/4倍,并不断地上下移动振捣棒。对于腹板预应力锚固区等钢筋密集的部位,需要加强振捣质量。顶板浇注时要注意负弯矩张拉槽口位置混凝土的振捣,保证张拉槽口不移位,防止上浮。由于预制箱梁配筋较密,再加上预埋波纹管,极易在腹板处造成下料困难,极易引起局部砂浆偏少、偏薄现象,加剧水波纹缺陷产生的可能性,施工过程中需要特别注意控制质量。3.3减少混凝土收缩裂缝当箱梁浇注完成后及时进行顶板平整处理,平整时才有水平尺量测,保证箱梁顶板的平整度和横坡,初凝前再次收面以减少混凝土收缩裂缝。混凝土初凝后,急需开始预制箱梁的养生,在拆模前用土工布覆盖表面采用自动喷淋系统养生,不允许出现干湿循环现象,拆模后始终保持箱梁整体表面湿润,养生期一般为7天,同时预制箱梁抽取的试块应放置于箱梁内同条件养生。安排专人负责混凝土的养生检查。拆模后及时进行梁端、翼缘板、顶板的凿毛。4预应力张拉和张拉钢绞线按照施工图要求下料,长度通过计算确定合理长度,计算下料长度时要充分考虑千斤顶的长度、弹性回缩值、锚具的厚度等各种因素。下料一般采用砂轮切割,在切口的梁端20mm处用细铁丝绑扎牢固,防止头部松散,严禁使用电、气焊切割,防止热损失,钢绞线应梳整分根、编束,每个2m绑扎铁丝,确保编制成束的钢绞线顺直不扭转,编好后按编号分类存放。严格控制张拉、压浆等关键工序后张法预应力张拉是待砼强度达到规定强度后,在箱梁预留孔道中穿入钢绞线,采用千斤顶张拉,使钢绞线对箱梁构件施加预应力,施加预应力过大或过小均会影响预应力箱梁质量,必须引起高度重视,严格按桥涵规范操作。预应力张拉时采用应力及伸长量双重控制,即以张拉应力控制,伸长量校核。孔道摩阻是导致应力损失的关键因素,为减少摩阻采取了以下措施:锚垫板预埋位置准确,保证其水平、纵向轴线和梁体纵向轴线重合,发现偏差及时调整。张拉时由于孔道摩阻的存在,实际伸长量和理论伸长量有偏差,造成偏差主要原因有:a)千斤顶张拉力不准确;b)孔道摩阻损失与实际不符;c)量测不准确等,如伸长量偏差较大者查明原因,分别采用补充张拉、松力后重新张拉及准确量测等措施。4.1张拉及预应力管道锚点在有关智能系统的控制之下,张拉时梁体的强度要达到设计要求同时养生时常达到7天左右,满足相关条件之后才可以进行张拉。张拉前,做好限位板、电脑等施工用具,根据清单进行设备的补充和排查,施工人员做好交流工作,对系统的使用方法了然于心。张拉施工时,每台智能张拉仪器前派专人值守,发现异常情况立即按下“紧急停机”按钮并报告,待问题排除后可继续施工。张拉过程中操作员不得离开控制台,张拉用计算机必须单独使用,避免计算机病毒对张拉程序的篡改。在设备安装以后,确认安装步骤和次序的准确性,对理论值进行估算,进而进行紧拉操作。张拉操作过程中出现异常如油表剧烈振动、发生漏油、声音异常、断丝、滑丝等现象,必须立即停止作业。张拉过程中,智能张拉仪进油、回油速度,指针的升降,各传感器读书都应平稳,均匀一致,经常检查各安全阀,保证其灵敏度。张拉时要注意以下几个问题:对孔道进行摩阻力的检测、预应力钢丝在穿插后一天内完成张拉、张拉是要按照图纸规定的要求和顺序,保证两头严格的对称性。张拉过程确保预应力管道、锚下垫板的锚口同心,锚垫板锚口与锚圈同心,锚圈与千斤顶同心的三同心。张拉斯梁梁端及两边同时同步对称张拉。张拉千斤顶后方严禁站人,不的在有压力的情况下旋转张拉工具的螺丝或油管接头,张拉过程中,千斤顶两侧应设置防护网、防护板等措施,测量人员量测伸长值时,待油泵停机后,站在侧面工作。4.2预应力管道的压浆智能压浆要求预应力张拉以后2天内进行孔道的压浆,浆体的稠度符合设计要求进行控制,防止浆体溢出影响浆体的压力、做好钢筋的防腐蚀处理以及排气孔的提前预留,通常采用一次性止浆阀控制压桨质量。浆体的进口端要使用控制阀进行有效控制,压浆前对浆液进行检查,通过低速储浆罐的体积进行预应力管道体积的计算,保证浆体连续输出。压浆过程及养护的48h,如果环境温度过高,应该考虑在夜间进行压浆。孔道压浆主要作用:a保护钢绞线,防止预应力钢绞线锈蚀;b水泥浆凝固硬化后将钢绞线预应力传递给箱梁实体,所以压桨的质量好坏直接影响到箱梁受力,施工中主要严格控制水泥浆按配合比拌制,采用机械拌和,预应力张拉及孔道压浆,技术员要全程旁站,并现场填