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我国公路桥梁施工项目的快速发展,推动了预应力技术在公路桥梁施工项目中的运用,同时桥梁施工相关工作人员的技术水平也有所提高。但在公路桥梁施工过程中,预应力技术易受到外界因素的控制,导致桥梁施工项目质量存在安全隐患,因此,在利用预应力技术的过程中,应提前掌握好相关的安全隐患,及时整改,从而对施工质量的问题进行避免,严格控制好公路桥梁施工质量,减少预应力对施工质量的影响。
1 预应力技术在施工中的运用
1.1 预应力材料的选取
现如今,各国在进行公路桥梁施工项目过程中运用的预应力技术,所采用的预应力材料也相对不同,主要用料为钢筋、冷拉钢丝、低松弛钢绞线三种,而低松弛钢绞线作为一种新型的材料,因具有经济实用,方便快捷、建筑美观等特点,深受公路桥梁施工人员的喜爱,从而引起国外大型施工企业对低松弛钢绞线的重视。低松弛钢绞线相较于其他预应力材料较为节省,在使用过程中既经济又便利,在对低松弛钢绞线进行选择时应根据实际使用情况选用合适的材料,充分的了解其相关性能、规格大小、延伸长度等因素。
1.2 预应力锚具的选取
在选取预应力锚具使用规格时,应针对机械锚具固定力和锚具阻力进行分析,选取最合适的预应力锚具。机械锚具固定力是作用在机械加工过程中预应力钢材顶端部的一种力量,使其更好地实行加固锚具的作用;而锚具阻力则是一种可以控制预应力钢材磨损程度的材料,因锚具阻力材料种类过于繁多,使用过程较为方便,因此在实际生活中应用的较为广泛,因其材料损耗过于严重,在连接过程中也较为复杂,因此,在实际生活中运用的很少。
1.3 预应力的作用
在利用预应力进行混凝土施工过程中,预先设定好预应力钢筋的分布构型图,根据实际情况确定好所能承受的极限压力,并进行分析,确定好各部分实际利用情况,选取合适的方案。在进行混凝土实际施工过程中,应随时根据实际施工情况更改预应力钢筋分布状态,从而实现工程项目的正常运行,而在混凝土施工过程中产生的损失,应进行分类,将其分为瞬间损失和结算损失两种。
1.4 预应力在钢筋混凝土中的运用
在进行钢筋混凝土施工过程中,混凝土出现裂缝是工程中常见的问题,尤其是在大型的施工过程中,这种问题经常出现,而将预应力技术运用到钢筋混凝土施工过程中,这种出现裂缝的问题能够得到改善,从而使工程质量得到提高。在公路桥梁施工过程中,预应力技术一直伴随着整个工程项目的运行,通过不断对钢筋混凝土施加压力,促使钢筋混凝土进行收缩,从而减少钢筋混凝土出现裂缝。
1.5 预应力在混凝土中的运用
在进行混凝土路面项目施工过程中,因混凝土结构与钢筋混凝土结构类似,在使用预应力过程中原理相同,对路面混凝土都进行施加压力,从而减少路面出现裂缝的可能。在运用预应力技术时应对其进行设计,对路面的具体情况进行分析从而避免路面出现裂缝的现象,这种控制路面裂缝的方法,因其使用方便,在实际公路桥梁项目施工建设中运用较多。
2 预应力技术存在的不足及整改措施
2.1 预应力拉力的拉伸时间
近几年,为了提高公路桥梁项目施工的预应力技术,大多数施工单位采用旱强剂技术方式,在进行混凝土浇注过程中,对其进行施加压力,使混凝土到达一定的强度。而混凝土强度增加过程过快时,相应的弹性系数增加的过程较为缓慢,促使预应力损失过于严重,导致公路桥梁承载程度降低,引发更多公路桥梁裂缝问题。
在进行预应力拉力工作中,应时刻注意好混凝土浇注情况,如发现混凝土强度增加较快时,相应的减少预应力压力,确保混凝土在相同的压力下,实现强度加深,从而保障公路桥梁施工项目安全性问题。
2.2 施工人员水平不足
在进行公路桥梁施工过程中,由于相关施工人员技术水平参差不齐,在进行公路桥梁施工过程中容易出现失误,造成工程质量的问题,甚至会出现预应力管道堵塞的安全性问题。因此,在进行公路桥梁施工过程中选用合适的相关技术人员,才能更好地保障公路与桥梁质量的安全问题。
公路桥梁施工项目管理人员对相关施工人员技术水平应提前进行检测,对水平不足者,对其进行继续教育,提高施工人员专业技术水平,同时对施工人员进行奖惩分明的管理,规范施工人员的工作时间,加强人员教育水平,才能更好的确保工程项目的质量。
3 预应力在施工过程中对质量安全的控制
在公路桥梁施工过程中,针对实际施工地点进行勘查,寻找其存在的问题,并对其进行处理,确保公路桥梁施工项目的正常运行。例如:在对预应力压力进行控制时,应事先做好相关计划,制定拉力变动趋势,这样才能确保公路桥梁施工项目的质量安全问题;对于减少预应力堵塞问题,应严格的对管道接口、管道内部空间、排气孔及排气孔连接处等部位进行检查,发现存在问题,应及时报给有关部门进行处理,另外更应加强各个管道的安全,对其进行加固,从而更好地确保工程质量安全。
预应力管道与锚具的位置是整个钢筋中最为密集的地方,因此,对其检测时工作异常复杂,需要专业的技术检测人员对其实行全面系统的排查检测工作,寻找存在的问题,进行改正。例如:在检测公路桥梁项目中最易出现的裂缝时,应小心并仔细的进行检测;在对预应力管道进行清理工作时,应在混凝土浇注工作完成后加以清理,预防其他杂质的进入,从而影响项目质量。
在对混凝土进行浇注过程中应注意预应力拉力作用点和接口,对其实行双重保护,以防断裂,从而造成安全隐患问题。如混凝土流动性不强时,应对混凝土及时加以更换,而不是对其进行注水,应时刻注意水、混凝土、水泥之间的比例,确保每一次进行搅拌时正好属于合格的标准,减少相关工程成本。在混凝土浇注过程中,在预应力管道中如发现残留的水分或杂质,对其进行处理,确保在混凝土浇注预应力管道过程中无任何杂质,才能保障公路桥梁施工项目的安全问题。
4 结束语
现今,公路桥梁施工项目作为道路工程建设的核心,其施工中运用的预应力技术是利用最为广泛、发展最快的一项技术,但因预应力技术在实施过程中较为复杂,因此,所需相关公路桥梁施工人员专业技术水平也就越高,高水平、高素质的施工技术人员能够熟练地运用预应力技术,从而减少实际公路桥梁施工中存在的问题。因此,国家相关管理部门应控制好公路桥梁施工项目整个流程,对出现的问题,及时加以更改,从而推动我国现代化信息建设稳步前行。
参考文献
[1]余贵红.浅谈公路桥梁施工及预应力技术应用[J].中国科技博览,2011(26):193-193.
[2]杨帆.浅谈公路桥梁施工中预应力技术措施[J].大科技,2014(13):188-189.
【关键词】箱梁 质量 缺陷 措施
【中图分类号】U455 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2013)01―0216-02
一、箱梁施工实践
箱梁由于其外形简洁美观、结构受力合理、施工周期长、经济效益好的显著特点,在张石二期高速公路建设中被广泛使用。仅我标段就有344片箱梁,其单孔跨径为20m。
总结我标段箱梁预制中施工经验,并与其余兄弟标段的探讨、学习、研究,通过组织技术攻关,分析箱梁在预制过程中的一些常见质量缺陷,摸索出箱梁施工中应注意的几个问题,并作如下讨论。
二、常见的质量缺陷及原因
(一)底板混凝土仅靠两侧腹板下混凝土很难流动至中间部位,如果施工方法不正确,混凝土难以振捣密实。
(二)箱梁腹板外侧出现云斑:
产生云斑的主要原因有三方面:
一是底板浇注完成后,由于浇注腹板存在一定的时间间隔,两次浇注的混凝土存在色差,在腹板交接处产生色泽不同的云斑,严重者形成冷缝。这种现象大多发生在底板以上梁高50厘米左右范围。
二是由于箱梁腹板内钢筋、波纹管密集,分层浇筑时因浇注混凝土方式不正确,浇筑混凝土时,混凝土浆溅在上层的波纹管和钢筋上;或未分层浇筑,浇筑上层混凝土时间隔过长形成云斑。这种现象大多发生在波纹管管道位置附近。
三是由于过振引起。箱梁在浇注过程中,由于采用附着式振动器振动上层时,牵动下层已振动捣实的混凝土跟着振动,形成由于振动而引起的云斑。
(三)混凝土表面不光洁:
模板表面光洁面差,脱模剂涂刷不均匀;台座底模由于施工钢筋、模板而遭受污染,形成花斑;钢筋保护层垫块由于垫块与模板接触部位面积过大,浇注的混凝土浆体无法渗透进去,拆除模板后表面留有垫块印痕等因素影响箱梁混凝土外观美感。
(四)箱梁几何尺寸不正确:
造成箱梁几何尺寸不正确的主要原因是箱梁底板、侧板、侧板混凝土施工过程中产生的浮托力和水平力。致使芯模产生上浮和左右偏移,影响了构件截面几何尺寸的准确性。
(五)张拉后上拱值达不到设计要求:
箱梁张拉后上拱值受张拉力、混凝土强度、弹性模量、截面尺寸等影响。
张拉时没有遵照对称张拉的原则实施;张拉力过大或不足,混凝土强度和弹性模量达不到设计要求等均会造成上拱值出现异常;箱梁混凝土浇注时底板超厚也会使上拱值达不到设计值。
(六)砂斑、砂线:
产生砂斑、砂线的原因主要是相邻两块模板拼缝不严以及侧模与底模未靠紧所造成的跑浆。
三、解决质量缺陷的措施
(一)确保混凝土密实性的措施:
1、在箱梁芯模顶部预留缺口,上边搁置活动盖板。浇注底板混凝土时移去顶盖板。箱梁的芯模底做成可以自由开启的活动板,浇注底板混凝土时把底模翻开,混凝土经振捣密实、压光抹面后合上底模,并用支撑压件加压固定,然后再浇腹板混凝土。
2、复合振捣技术措施:浇注腹板混凝土时,控制每层下混凝土厚度不大于20cm。下混凝土后首先由人工用钢插钎把混合料送人底层,再用插入式振捣棒从波纹管和钢筋隙内插捣,然后开启外侧模板上的附着式振动器,最后再用钢插钎复插。波纹管以上部分混凝土采用插入式振捣器振捣密实。
3、顶板混凝土施工技术措施:顶板混凝土采用插入式振捣器与平板式振动器相结合的办法振捣密实。并采用二次复振和二次抹面技术,防止混凝土表面产生收缩裂缝。最后将混凝土表面拉毛,以利于更好地与桥面铺装层相结合。混凝土振捣时应特别注意腹板与底板及顶板相连接处的承托、波纹管、钢筋密集部位以及锚垫板下混凝土的密实性。
(二)消除云斑的措施:
严格按混凝土配合比施工,认真做好混凝土坍落度,合理分段并控制好分层下混凝土厚度,采取缓凝的办法延长混凝土初凝时间。
对于出现在箱梁底部的云斑,施工时可调整底板与腹板的推进阶梯,缩短底板与腹板浇注时差。
对于出现在波纹管位置处的云斑,施工时采用插钎将上层粘附在钢筋与波纹管上的混凝土混合料插落,防止混合料干凝。
对于因过振引起的云斑,施工时将腹板波纹管以下部位混凝土采用附着式振动器振实后,波纹管以上部位混凝土采用插入式振捣。
(三)确保箱梁外观质量的措施:
1、对外模表面采取措施以保证表面光洁度,通常对新加工的模板,首先铲除模板表面氧化膜,其次采用手抱砂轮机进行磨光,去除板面的划痕,然后用棉砂对板面进行抛光处理,使板面露出金属光泽,使用前均匀涂刷脱模剂。
2、对底台座底模制作,要求做到表面二次压光,确保混凝土表面光洁度和平整度。底模涂油不宜过多,力求均匀。捆绑钢筋、支立模板时注意避免污染台座模板。
3、将钢筋混凝土垫块由普通的方块形垫块改为白色圆柱形塑料垫块,中间留眼穿在箱梁纵向钢筋上,采用白色塑料锯齿形垫块卡在钢筋上,使垫块与模板由面接触变为线接触。
(四)确保箱梁几何尺寸的措施:
1、模板加工必须符合图纸设计的要求。
2、模板必须有足够的刚度,加劲肋间距不宜过大防止局部变形。
3、两侧板支撑架顶部和底部的对拉螺栓必须拧紧。
4、防止芯模底板上浮措施:浇注腹板混凝土时,为防止芯模底板上浮,在箱梁底板混凝土浇注完成后,封闭芯模底板,并用支撑压件压住芯模底口,用于控制底板混凝土浇注的厚度,同时撑住芯模底口,保证箱梁的几何尺寸。
5、防止芯模整体上浮措施:为防止芯模整体上浮,在芯模顶部梁长度方向,每1.5m一道[24槽钢,其上焊接型钢压件。腹板混凝土浇注时压住芯模两侧转角模,槽钢两端用紧固螺栓拉结在两侧模钢支架上。由于侧模与底台座固定,也使芯模与底台座连接成一整体,从而避免了芯模整体上浮。
6、防止芯模左右移动措施:芯模的位置依靠调整螺栓来控制,混凝土施工时,要做到两侧同时均匀下混凝土、同时振捣,保证两侧腹板混凝土始终保持同一高度,避免由于混凝土高差产生侧压力,而使两腹板厚度不均匀。
(五)控制张拉上拱值的措施:
1、张拉的技术要求:
(1)张拉前对锚具和钢铰线进行检验,对张拉千斤顶的配套油泵进行全面校定。
(2)绘制张拉力与压力表读数关系曲线,用线性回归方程计算出张拉关系函数。
(3)张拉时混凝土强度和弹性模量必须达到设计强度的90%以上。
(4)张拉按设计规定的程序采取双控的方式,以钢铰线伸长值进行校核,实测伸长值与理论伸长值的差值控制在+6%以内。
(5)张拉时严格按照图纸设计的顺序,在箱梁两端左右对称分级同步张拉。
2、压浆的技术要求:
张拉完毕后,一般在24小时内压浆,以免预应力筋锈蚀或松弛。通常的做法是压浆前采用压力水冲洗孔道,但本人认为不可取。箱梁中的波纹管按照设计坐标往往呈曲线形,积水在波纹管底部不宜排出,压注的水泥浆遇水会形成孔隙或造成水泥浆配合比发生变化,故宜直接采取压注纯浆的方法。
(六)砂斑、砂线的防止措施:
为确保箱梁混凝土表面外观光洁,相邻两块模板的拼缝采用企口缝,内夹海绵条并用铁腻子嵌缝、砂纸磨平。
为防止模板口挂浆,在制作混凝土底台模时,台座内预埋硬质塑料管,台座周边用[5槽钢护边。支立侧模时,槽钢内塞黑橡胶管,用φ20对拉螺栓将两侧边模固定于台座上,侧模受拉挤压橡胶管,橡胶管受[5槽钢约束而弹起,从而起到很好的止浆效果。
混凝土在浇注的全过程中,要随时检查螺栓紧固情况,防止由于振动作用引起的螺栓松牙、模板拼缝及底口处跑浆,造成砂斑、砂线现象。
关键词:公路桥梁施工;裂缝;成因;措施
1路桥施工质量问题重要性
路桥施工材料是工程的基础,对公路用料实施严格的监控和检测,可以预防伪劣工程的出现,对于工程所需的半成品、成品材料、原材料,沙、石、水泥等预制构件的试验检测,就可以检测出哪里原材料用品是不合格的,哪些材料是严禁使用的,能很好的预防施工单位采用劣质材料来充当合格的材料进行施工。道路工程施工质量控制是一项重要的工作,不仅需要工程参与者能够通力配合,更需要足够的责任心。在桥梁施工过程中要经济合理的使用材料资源,坚持施工原则,严格执行国家现行的施工规范和国家批准的技术标准;积极推广应用可靠性施工、结构优化施工等现代施工办法;要注意因地制宜,节省建设资金,就地取材等。
这就需要施工工人和有关人员吸取经验,采取种种措施避免不良因素,保证桥梁质量。在道路工程建设中加强对施工质量的控制力度,不仅能够保证工程质量、确保行车安全、延长道路的使用寿命,还能避免因返工或大修而给国家带来经济损失。
2 公路桥梁施工裂缝问题的危害
混凝土施工裂缝问题将使公路桥梁产生渗漏,渗漏的后果一般有两方面,一方面当水流涌入公路桥梁混凝土内部之后,可能会导致混凝土水解破坏,从而破坏混凝土结构。另外一方面裂缝在压力水作用下,可能导致裂缝逐步扩宽和发展。
同时,由于混凝土碳化的原因也会造成混凝土收缩开裂的现象不断加剧,最终破坏混凝土结构物。混凝土裂缝的存在,可以使空气中的二氧化碳很容易渗透到混凝土结构的内部,在诸如水泥等水化产物的相互作用下反应而形成碳酸钙,即出现混凝土碳化的现象。混凝土碳化会破坏钢筋纯化膜,降低混凝土的碱度,如果空气和水在同时期同时渗入,那么钢筋就产生锈蚀。此外,混凝土裂缝问题还会削弱混凝土对钢筋的保护作用,将导致进一步扩大裂缝,形成更大的危害。
3 结构性裂缝的成因分析
3.1 荷载裂缝。由荷载而引起的裂缝是比较常见的裂缝之一,究其原因主要体现在以下几个方面:一是在施工机具、材料进行堆放时,比较随意,超过了承载的范围;二是对预制结构的受力情况了解不够,在起吊、运输或安装等过程中具有较大的随意性;三是没有严格按照设计图纸进行施工,没有严格遵循施工程序,擅自更改顺序,有的甚至改变了结构受力模式。
3.2 施工工艺不合理引起裂缝。在进行混凝土浇筑是施工时,工艺设计不合理,引起质量不合格而导致裂缝。在进行构件制作、运输和拼装等过程中,如果施工工艺缺乏科学性和合理性,极易导致施工质量问题,从而出现纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝、竖向裂缝、水平裂缝、表面裂缝、深进裂缝和贯穿裂缝等;尤其对于细长薄壁结构而言,更容易产生裂缝。出现裂缝的部位、走向、宽度等,因不同原因而出现各种不同的裂缝,比较常见的裂缝主要有以下几种:一是混凝土保护层的厚度过大,或是在施工是对上层钢筋进行乱踩,加厚了受力筋的保护层,减小了构件高度,从而在与受力钢筋相互垂直的方向出现裂缝。二是在混凝土振捣时,密实性和均匀性不够,从而产生蜂窝状、麻面状和空洞状。三是凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足。四是混凝土搅拌,运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土坍落度过低。
4 公路桥梁裂缝的应对措施
4.1 加强混凝土施工质量的控制
一是对水泥的品种严格按照实际要求进行选择,并严格按照设计标准配备好水泥用量。优先考虑选用525R等高标号水泥,能够使水泥用量大大地减少;为了尽可能地使水化热减少,必须低热水泥。为了有效延缓峰值,应选用后期强度较大的水泥。二是对进行科学合理的骨料级配,严格控制含泥量。选用规格合理的级配碎石,以确保级配的连续性。对于砂、石中的含泥量,决不可超过1%,应清除杂物,特别是不能和有机磺混合,严禁使用海砂。三是在进行外加剂选择和配合比控制时,必须严格按照要求进行。适当添加外加剂,能够起到缓凝作用,使混凝土的可塑性得到改善,增强混凝土的和易性。因此,一般应在混凝土中掺入适量的缓凝剂、外加剂、膨胀剂、防水剂和减水剂等。四是适当增加一定的预埋件。对于一些容易出现混凝土裂缝的部位,应该将应力应变的传感片埋设在这些地方,以方便直接进行拉应力,测试能够到达有效控制混凝土,以避免混凝土裂缝的产生;在一些基础面筋上,可以适当加设铁丝网或钢筋网,钢筋的直径应该比较小,这样就能够使混凝土的抗裂性大大增加。五是强化施工技术管理,确保施工质量。在进行施工之前,应该对原材料实施严格的"三检"制度,进行性能试验。在施工过程中,必须根据施工技术要求进行严格施工、规范施工、科学施工,加强施工管理,进行合理分工,细化任务,分解到人。做好计量监测作,将定时检查与不定时检查结合起来,并及时做好详细登记。对于在混凝土施工过程中能够预见的问题,必须处理在萌芽阶段,以确保裂缝控制到位,保证施工质量。
4.2 加强混凝土施工过程中的温度控制,严格路桥施工中的裂缝
一是在进行混凝土拌合施工时,采用用水冷却碎石的办法,可以使混凝土在浇筑的温度大大降低。二是在高温天气进行混凝土浇筑时,为了确保混凝土的散热,应尽可能地对浇筑层面进行利用,尽量减少混凝土浇筑的厚度。三是将冷水管填埋在混凝士中,利用冷水在其中的流动实施混凝土的内部降温。四是对混凝土在入模时的温度进行严格控制。对公路桥梁进行大体积混凝土的浇筑,一般选择在春季或秋季时节最为合适。如果不得不在夏季时节进行施工,应采取各种有效的办法使入模温度大大降低。在进行混凝土浇筑施工时,应尽量避免太阳直接对混凝土进行爆晒。五是把握好拆模时间,当气温突然大幅度地下降时,应该想办法进行表面保温处理,应尽量使混凝土表面不出现急剧的温度变化。
4.3 非结构性裂缝防止的措施
一是为了防止出现塑性沉降而产生的裂缝,可以加强基础处理;二是科学设计支架的搭设问题,严防产生非弹性变形;三是添加减水剂以减少混凝土的泌水量,确保混凝土保护层的厚度,并实施二次抹面。四是为了防止塑性收缩裂缝,应该加强混凝土的早期养护,以大大降低混凝土中水份的蒸发,主要方法就是将麻袋或土工布覆盖在结构外露面上,将其浇湿进行养护。五是为了防止出现温差裂缝,必须按混凝土浇注顺序的规范,采用适宜的浇筑速度。六是为了防止出现干缩裂缝,可以合理布设分布筋,以控制裂缝;七是为了防止钢筋锈蚀而产生裂缝,施工时,应控制混凝土的水灰比,加强振捣;保证混凝土的密实性,防止氧气侵入;同时严格控制含氯盐的外加剂用量。
关键词:公路桥; 预应力; 施工问题; 处理方法
Abstract: the prestressed concrete highway Bridges in highway transportation process plays an important role in the process of building the city plays an important role. Combined with the engineering practice, introduced the first zhang method and the method of bridge construction in this application of distinction, on the highway bridge prestressed concrete structure existing in the construction of the several problems in the narrative, and the processing method to these questions to put forward some Suggestions.
Keywords: highway bridge; Prestressed; The construction problems; Processing method
中图分类号:U445文献标识码:A 文章编号:
引言
随着我国改革开放政策的实施, 自上世纪 80 年代迄今, 国内公路交通事业发展迅速, 许多高等级的公路在全国城乡间已渐成网络。在高等级公路建设中, 预应力砼技术在公路桥梁中被广泛的应用。然而目前有些预应力砼技术的施工队伍素质较差, 在施工中常出现一些病害, 给工程结构的质量带来一些隐患。为减少预应力结构施工中的病害, 笔者结合近年来工程施工中出现的一些问题, 进行了分析研究, 提出了对这些问题的处理建议。
1先张法和后张法在桥梁施工中应用的区别
张拉有两种方法,通俗点讲:
1)先张法,在浇筑水泥混凝土之前把预应力钢筋拉长在弹性范围之内,就像橡皮筋一样使它处于紧绷状态,而后浇筑混凝土,直到凝固。
2)后张法,先浇筑混凝土,并且预先在混凝土内预留孔道,混凝土凝固并且达到一定的强度后把预应力钢筋从孔道穿入,拉长,而后使用锚具锚固在两端。这样可以有效的的增强梁板的抗弯能力。目前在土木工程建设中应用广泛。
先张法与后张法的一个重要区别在于钢筋是否放张
1.1先张法
先张法即先张拉钢筋后浇注混凝土。其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力用锚具临时固定浇注混凝土待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋。其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。
预加应力的方法:先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适用于中小型构件工厂化生产。
1.2后张法
1)有粘结预应力混凝土
先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔浇混凝土抽管养护穿筋张拉锚固灌浆。其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土。
有粘结预应力混凝土由于粘结力(阻力)的作用使得预应力钢筋拉应力降低,导致混凝土压应力降低,所以应设法减少这种粘结.这种方法设备简单,不需要张拉台座,生产灵活,适用于大型构件的现场施工。
2)无粘结预应力混凝土
其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等防腐材料包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)浇注混凝土养护张拉钢筋锚固。
施工时跟普通混凝土一样,将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土,不必预留孔洞,穿筋,灌浆,简化施工程序,由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大,降低造价,适用于跨度大的曲线配筋的梁体。
2预应力在桥梁施工中存在的问题
2.1 波纹管堵塞
堵管是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象发生了堵管会导致后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时钢绞线实际伸长值与设计计算值相差很大,给施工带来不必要的麻烦,即影响了工期,又耗费了人力。引起堵管的原因分析:首先,施工单位在施工过程中没有严格按照施工规范安装波纹管,出现波纹管定位不精确引起的弯折扭曲、套管接头松动,或者是在混凝土浇筑施工中,振捣人员在振捣混凝土时操作失误,造成波纹管局部的破裂,直接导致混凝土水泥浆渗漏到波纹管中造成堵管。其次,波纹管自身的质量缺陷引起漏浆堵管。
问题处理建议:首先根据预应力筋曲线坐标,标注漏浆孔道堵塞的位置,在避开梁的主筋位置,采用冲击钻缓慢进行开孔,清除波纹管中的水泥浆块,使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩;然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施:在施工下料前对波纹管质量仔细检查,对有缺陷的波纹管及早发现;在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置,固定好,检查套管接头连接是否牢固,密闭性是否达到要求;在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护,避免振捣棒碰坏波纹管。
2.2 后张预应力结构张拉力控制的问题及问题处理建议
预应力施工作业不够规范,特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。施工中有的千斤顶甚至未经校准就张拉,而且张拉人员多数未经专业培训,如果作业不专心,经常容易出现较大误差,甚至读错表,发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时,由于每束张拉力都不同,往往对预应力筋的伸长值计算不准确,弹性模量取值混乱,实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在±6%范围内,导致张拉力失控。
问题处理建议:① 一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制,以张拉力为主,以伸长值校核张拉力。②张拉设备的校准期限不得超过半年,且不得超过200次张拉作业,张拉设备应配套校准,配套使用。③张拉前应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测,以便确定张拉控制应力,并确定预应力筋的理论伸长值。④张拉应保证逐渐加大拉力,不得突然加大拉力,以保证应力正确传递,预应力筋的断丝断筋数量不得超过规范的规定。⑤曲线预应力筋或长度大于等于25米的直线预应力筋,宜在两端张拉,长度小于25米的直线预应力筋可在一端张拉。⑥预应力筋的张拉顺序采取分批分阶段对称张拉。宜先中间,后上、下或两侧。
2.3 预应力结构张拉前出现裂隙问题
钢筋砼结构在使用荷载作用下裂隙是不能避免的,部分预应力的B类构件也允许出现有限制的裂隙,而在预制场内的构件,则应尽量避免出现裂隙。张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常在表面处,宽度较细、分布不均,梁板类构件多沿短方向分布,有时产生在箍筋位置,有时从构件顶面延伸到构件侧面,温度裂缝有表面的、深进的和贯穿的,走向无一定规律。梁板式构件裂缝多平行于短边,深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行,裂缝沿构件全长分段出现。
问题处理建议:为预防表面温度裂缝,应控制构件内外过大的温差,在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施,不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间,使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接,使构件不受底模热胀冷缩的作用。在砼浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂,对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋,以减少约束作用。
2.4预应力钢筋孔道堵塞问题
这种现象主要发生在后张法构件中,预留孔道塌陷或堵塞使预应力筋不能顺利穿过,不能保证灌注工程质量,影响张拉效果。产生的主要原因是抽芯过早,水泥砼尚未凝固,不具有一定的强度,或抽芯太晚,橡胶抽拔管可能被拔断。
结束语
桥梁结构预应力设计中考虑混凝土强度变化的问题,是一种新思路和新方法,传统的结构设计理论在这个问题上存在缺陷,需要完善。作者通过全桥结构应力的分析并结合混凝土破坏准则推导出竖向预应力计算等内容,并对具体的项目进行计算,是这种方法的一种应用,对工程实际具有重要意义。
参考文献:
[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85)[S].
[2]马剑飞.大跨径预应力连续梁桥施工控制关键技术研究[D].武汉理工大学,2006.
关键词:桥梁施工;裂缝;应对措施
Abstract: In order to further strengthen concrete bridge cracks, avoid the project against the larger cracks, I made an analysis of bridge cracks of concrete types and causes of shallow, summed up, in order to facilitate the design, constructionidentify the control cracks feasible way to achieve the role of preventive measures.Key words: bridge construction; cracks; countermeasures
中图分类号:U445文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1荷载引起的裂缝
1.1设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。
1.2施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点,梁板随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
1.3在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋同时削减该处断面尺寸的办法设计铰,理论计算该处不会存在弯矩,但实际该铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。
1.4桥梁结构中经常要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此,若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
1.5实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起,仅是按常规一般不计算,但随着现代计算手段的不断完善,次应力裂缝也是可以做到合理验算的。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出,如果受压区出现起皮或有沿受压力方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆。
2温度变化引起的裂缝
2.1日照、桥面板、主梁或桥墩侧面受阳光照晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非现行分布。由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。
2.2水化热。出现在施工过程中,大体混凝土(厚度超过2.0m)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度限高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。
2.3预制T梁之间横隔板安装时,支座预埋钢板与调平钢板焊接时,若焊接措施不当,铁件附近混凝土容易烧伤开裂。
3收缩引起的裂缝
3.1性收缩:发生在施工过程中、混凝土浇筑后4-5小时左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。捣要密实,竖向变截面处宜分层浇筑。
3.2缩水收缩(干缩)。混凝土结硬以后,随着表层水分逐渐蒸发,温度逐步降低,混凝土体积减小,称缩水收缩(干缩)。
3.3炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生,且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。
4钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。
5冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝进受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
6施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。
7施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异。
8防止混凝土产生裂缝的措施
8.1严格控制粗细骨料的质量,砂中的含泥量不应大于1%,粒径应先择上偏粗的中砂。碎石应控制粉尘含量使其不应大于2%,并应选择级配良好的石子以减少空隙率和孔隙率。采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;加强对混合料的控制,尤其是水灰比和搅拌时间的控制,以免拌合不均影响混凝土的质量造成混凝土中含水量局部过大而产生收缩裂缝。
8.2拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土进减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧温度梯度;施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。