宋成杰
【摘要】預(yù)應(yīng)力施工是后張法張拉技術(shù)的關(guān)鍵,張拉前,須對預(yù)留孔道預(yù)應(yīng)力筋仔細(xì)檢查,張拉后須進(jìn)行伸長值比較,預(yù)應(yīng)力損失計算等.
【關(guān)鍵詞】后張法;張拉;預(yù)應(yīng)力
后張法系指在混凝土硬結(jié)后再張拉預(yù)應(yīng)力筋的一種預(yù)應(yīng)力方法。在施工時須先在梁內(nèi)設(shè)置能穿入預(yù)應(yīng)力筋的孔道,后澆注混凝土,待強(qiáng)度滿足設(shè)計和規(guī)范要求時,再施加預(yù)應(yīng)力。后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)有用料少、自重輕、結(jié)構(gòu)簡單明確且便于施工的特點(diǎn),是目前使用比較普遍的結(jié)構(gòu)。
通過總結(jié)奉銅高速公路B11合同段30mT梁預(yù)制的施工經(jīng)驗,認(rèn)為后張法張拉主要分為預(yù)留孔道技術(shù),預(yù)應(yīng)力筋安裝技術(shù)和施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)三部分。
1、預(yù)留孔道技術(shù)
孔道成型方法有多種,如預(yù)埋波紋管或者鐵皮管、鋼管抽芯成型、橡膠管抽芯成型等,目前大都是金屬波紋管孔道成型,特別是曲線或三維孔道,金屬波紋管采用冷軋鋼帶卷制而成,其厚度不宜小于0.3mm。波紋管安裝前需做1KN徑向受壓不變形試驗,同時應(yīng)做灌水試驗,保證無滲漏現(xiàn)象。奉銅項目波紋管有三種型號,為有效保證鋼帶卷厚度、制作質(zhì)量以及方便使用,采取現(xiàn)場加工的措施。
安裝波紋管時應(yīng)注意以下問題:
(1)波紋管宜用手提式砂輪機(jī)切割,不得使用電焊切割。
(2)波紋管連接,采用大一號同型波紋管。接頭長度大約20cm~30cm,并用膠帶纏好。
(3)波紋管定位筋可采用倒“U”型卡定位。需要焊接定位筋時,不得燒傷波紋管,最好預(yù)先焊好。
(4)波紋管定位要準(zhǔn)確圓順,不能超出規(guī)范允許范圍。
(5)振搗混凝土?xí)r,當(dāng)采用插入振搗方式,不得擠壓波紋管,以免使波紋管偏位進(jìn)漿,為保證管道成形,防止漏漿堵管,最好使用小一號通長塑料管穿入波紋管內(nèi),并且在澆筑混凝土過程中要經(jīng)常拖動塑料管。
2、預(yù)應(yīng)力筋安裝技術(shù)
首先預(yù)應(yīng)力材料要符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,然后才能進(jìn)行施工。
2.1預(yù)應(yīng)力筋的下料長度應(yīng)根據(jù)錨具類型、張拉設(shè)備條件,確定下料長度。其計算公式如下: L=L0+n(L1+0.15m)
L——下料長度 L0——梁的管道加兩端錨具長度
n——張拉端數(shù)目 L1——千斤頂支撐端至夾具外緣距離
一般施工圖紙中都會給出預(yù)應(yīng)力筋的工作長度,這樣可以簡化如下:
L=L0+nL′
L′——工作長度
預(yù)應(yīng)力筋下料前,要找一平整場地,作好預(yù)應(yīng)力筋長度標(biāo)志后下料,注意旁邊不得站人,以免力筋擺動傷人,若預(yù)應(yīng)力筋當(dāng)天不使用,應(yīng)要作好保護(hù)措施,一般做法是每隔50cm~80cm將預(yù)應(yīng)力筋墊高,并將其覆蓋,以免生銹。
2.2在安裝預(yù)應(yīng)力筋前,要對管道進(jìn)行沖洗,消除有害材料,對管道內(nèi)可能存在的油污等可采用用水稀釋后的對預(yù)應(yīng)力筋和管道無銹蝕作用的中性洗滌劑或皂液沖洗,沖洗后應(yīng)使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的積水吹出;要使用通孔器通孔,確保孔道通暢。
安裝預(yù)應(yīng)力有幾種方法:混凝土澆注前穿入法、混凝土澆注后穿入法、逐根穿入法和逐束穿入法。
采取何種方法應(yīng)根據(jù)具體情況來定:孔道平緩應(yīng)采用混凝土澆注后穿入法;孔道陡峭應(yīng)采用混凝土澆注前穿入法;孔道充盈率大于50%,宜采用整束穿入法;孔道充盈率小于50%,兩者都可采用。
奉銅項目30mT梁預(yù)制采用混凝土澆筑后整束穿入法。要求預(yù)應(yīng)力筋編束、編號,每隔60cm~80cm一道,穿入端作成尖頭狀,并用膠帶纏死,使用人工穿束。
要保護(hù)好安裝后的預(yù)應(yīng)力筋,以免預(yù)應(yīng)力受到侵蝕,一般采用以下兩種方法:
(1)安裝預(yù)應(yīng)力筋后,管道端部開口應(yīng)密封,外露預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)覆蓋。
(2)不宜在預(yù)應(yīng)力筋附近進(jìn)行電焊,當(dāng)需要電焊時,要對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行保護(hù)
3、施加預(yù)應(yīng)力技術(shù)
施加預(yù)應(yīng)力技術(shù)是張拉的關(guān)鍵,必須認(rèn)真對待。目前張拉多采用雙控法張拉,以應(yīng)力控制為主,伸長值進(jìn)行校核 。橋梁施工規(guī)范規(guī)定:實(shí)際伸長值與理論伸長值的差值應(yīng)符合設(shè)計要求,實(shí)際無規(guī)定時,差值應(yīng)控制在6%以內(nèi),怎樣施工才能滿足設(shè)計要求,又符合施工要求呢?我們可以采取如下方法。
3.1 確定張拉順序
盡可能不使混凝土產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,先張拉靠近截面形心軸的預(yù)應(yīng)力筋,并考慮施工條件,施工方便而定。同時要避免產(chǎn)生使截面呈過大的偏心受力狀態(tài),使已張拉的合力作用線處在受力區(qū)內(nèi),邊緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力,奉銅項目30m梁板為T型截面,為預(yù)防張拉時梁體發(fā)生側(cè)彎,我們采用50% N2—100% N3—100% N2—100%N1。
N1
N2
N3
3.2 確定施加預(yù)應(yīng)力筋的方法
施加預(yù)應(yīng)力筋有一端張拉、對稱張拉、超張拉外、還有分批張拉、分段張拉、分階段張拉、補(bǔ)償張拉,目前大多采用前三種方法??椎乐保A(yù)應(yīng)應(yīng)力損失小的多采用一端張拉,普通松弛的預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力損失大的梁體多采用超張拉,當(dāng)受到工期壓力,臺座難以周轉(zhuǎn),也可采用補(bǔ)償張拉。30mT梁孔道為曲線且鋼絞線為低松弛預(yù)應(yīng)力筋,采用兩端對稱張拉。
3.3 確定張拉程序
普通松弛力筋:0——初應(yīng)力——1.03~1.05бcon(持荷2min錨固)
低松弛力筋: 0——初應(yīng)力——бcon(持荷2min錨固)
普通松弛級鋼絲,鋼絞線的普通松弛率約為4.5%~8.0%,低松弛級筋絲,鋼絞線的松弛率為1%~2.5%。
3.4 張拉注意事項
張拉前,要認(rèn)真檢查錨墊板周圍混凝土是否密實(shí)、錨環(huán)與夾片是否符合要求且是否配套、千斤頂和油表有沒有過期;張拉時要求步調(diào)一致:千斤頂同升同降,量測伸長值,持荷等工作步調(diào)一致;張拉后除計算伸長值之外,還要求檢查夾片外露量、平整度和T梁起拱值。
3.5 理論伸長值的計算
△L=P×L/(AP×Ep)
△L——理論伸長值 P—— 預(yù)應(yīng)力的平均張拉力
AP—— 預(yù)應(yīng)力截面積 EP——預(yù)應(yīng)力彈性模量
公式?jīng)]有考慮預(yù)應(yīng)力損失。考慮到摩擦力,引進(jìn)了平均張拉的計算公式:
P =P始+P末/2= P始×(1+e-(Kl+μθ))/2
μ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間的摩擦系數(shù)
θ——從張拉端到計算截面曲線管道部分的切線的夾角之和
k——管道每米局部偏差對磨差的影響系數(shù)
x——從張拉端到計算截面的管道長度
L——孔道長度
k,μ系數(shù)可以查表下表得
管道成型方式 K μ
鋼絲束、鋼絞線、光面鋼筋 螺紋鋼筋
預(yù)埋鐵皮管 0.003 0.35 0.40
鋼管軸心成型 0 0.55 0.60
橡膠管軸心成型 0.0015 0.55 0.60
對由多曲線或由直線段與曲線段組成的曲線筋張拉伸長值應(yīng)分段計算,然后疊加。
3.6 預(yù)應(yīng)力損失的計算
預(yù)應(yīng)力損失與施工工藝、材料性能及環(huán)境因素有關(guān)。應(yīng)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定,30mT梁應(yīng)考慮以下預(yù)應(yīng)力損失:
(1)張拉端錨具變形,鋼筋內(nèi)縮和拼裝構(gòu)件壓縮引起的應(yīng)力損失,
бs1=∑△l/l×Ep
Ep——預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量
l——預(yù)應(yīng)力筋的有效長度
∑△l——錨具變形,鋼筋回縮,接縫壓縮值,一般取5mm
(2)預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的磨差引起的預(yù)應(yīng)力損失:
бs2=бK[1-e-(μθ+kx)]
бK——張拉鋼筋時錨 控制預(yù)應(yīng)
(3)混凝土的彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失
бs3=ny∑△бni
ny——預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的彈性模量比
∑△бni——在先張拉力筋的中心處,由后張拉力筋產(chǎn)生的法向應(yīng)力之和
(4)混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失:
這種預(yù)應(yīng)力損失和混凝土齡期有關(guān)。前七天變化最大,后來變化緩慢,選擇張拉時間時,我們不僅僅看同條件養(yǎng)護(hù)試塊的強(qiáng)度,還要看混凝土的齡期。一般經(jīng)驗,夏天5天,冬天為7天。
3.7 初應(yīng)力以下推算伸長值的選取
目前推算伸長值有兩種取法:
(1)直接套用公式:△l= PP L/APEP =(01.~0.5)бcon l / APEP
(2)按規(guī)范取相鄰級的伸長值:《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)》中說明推算伸長值可采用相鄰級的伸長值。既是假如初應(yīng)力取10%бcon ,則推算伸長值取20%бcon —10%бcon的實(shí)際伸長值。
當(dāng)梁體較短時,我們?nèi)∫环N方法計算推算伸長值,因為指針運(yùn)行很快,實(shí)際伸長值小,油泵一開動就到位了。當(dāng)梁體較長時,采用第二種張拉方式較好,因為預(yù)應(yīng)力損失相對較大, 相鄰級伸長值可以真實(shí)的反映實(shí)際張拉情況,而用第一種方法往往會使推算伸長值偏大。
3.8 張拉對起拱的影響
梁體張拉過程中,在預(yù)應(yīng)力作用 下起拱。實(shí)際起拱和計算拱度有時會相差很大,這主要受控制混凝土強(qiáng)度以及天氣的影響:張拉不到位或過張拉,都會使起拱度偏小或偏大;冬天起拱小,夏天起拱大,而且張拉隨著時間的推移,起拱會慢慢增大。
4、結(jié)束語
預(yù)應(yīng)力張拉是T梁預(yù)制的關(guān)鍵工序,又是隱蔽工程。事后檢查和處理事故困難,故要求仔細(xì)計算,做好張拉前、中、后的檢查工作。
參考文獻(xiàn)
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