预应力混凝土桥梁施工质量问题研究

 

　　现代体外预应力混凝土桥梁的应用主要有三个方面:首先，采用逐跨预制节段施工的长桥。法国工程师Jean Muller于1979年设计了美国弗罗里达州的Long key桥，该桥总长约3700米，标准跨径36米，每跨由6个5.5米标准段和3米的墩顶段预制块件拼接而成;体外预应力索采用标准强度为270ksi(1836MPa)的高强度、低松弛钢绞线;钢索的防护采用HDPE(高密度聚乙烯)管，墩顶及跨内偏转块中预埋镀锌钢管，两者用氯丁橡胶套管连接;体外索张拉后在PE管中灌注水泥浆。该桥在设计施工中采用了大量的创新技术，在预应力设计上，该桥采用全体外预应力设计，即所有预应力索均布置在箱梁体外，锚固在墩顶横梁上，钢筋由位于箱梁下梗腋上的偏转块偏转以满足转向要求。在施工方面，该桥大量采用预制节块组装，包括所有上部结构主梁和下部结构桥墩。为加快施工速度及最大程度上发挥体外预应力混凝土结构的优势，该桥首次在主梁预制节段之前采用复式剪力和干接缝。由于省去了穿索及节块间涂抹环氧树脂工艺，每跨拼装完成后即进行预应力索的张拉，这样大大加快了施工速度。

　　这种类型的体外预应力混凝土结构是应用最早也最为广泛的体外预应力结构形式，其突出的优势在于设计和施工的标准化和施工速度的快捷。由于它的体外预应力索可以采用与体内预应力同样的普通多股钢绞线和锚具，与体内预应力索一样采用水泥灌浆，故其预应力索的成本很低。这种类型的桥梁结构由于受连接缝的影响，跨径一般为30-50米。免费论文。它通常在通航要求不高的多跨长桥、长大桥梁的引桥以及人口密集和交通组织困难的城市衣高架公路和轻轨干线中采用。二是用粗大的体外钢索替代了原先配置在腹板内的大量体内预应力束，简化了腹板的构造及其厚度，其主要应用在悬臂施工和顶推施工的桥梁中。全桥的预应力体系通常采用体内有粘结和体外无粘结混合配置的方式。由于腹板内不放置预应力筋，所以可以把传统的混凝土箱梁腹板改成混凝土析架形式或直接在肋板式结构中采用钢腹板，采用波纹钢腹板形式的法国Muaper桥，它是体外预应力结构的代表作。当体外预应力索在桥墩项部的偏心距大于混凝土梁高而布置在梁顶时，称为坦拉式体外预应力混凝土结构，也称为“部分斜拉桥”。三是应用于原有预应力混凝土体内配筋结构及钢筋混凝土结构的维修和加固。对桥梁上部结构施加体外预应力，以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，可达到改善其使用性能和提高其承载能力的作用。体外预应力用于桥梁的维修和加固，具有施工简便、工期短、投入少、效果明显等特点，且可以在不中断交通的情况下实施，对结构的损伤小川。

 

　　体外预应力工艺的优点为: 

　　(l)在设计上预应力索布置简单，避免结构细节的复杂性。混凝上体内不设置或少设置预应力筋，使普通钢筋布置容易，因而使施工工艺简化，提高工作效率，并提高工程质量。体外预应力筋套管的布置，调整容易，并简化了所有的后张法的操作，从而大大缩短了施工时间;

　　(2)箱梁腹板内不设预应力索管道，同时体外索预应力又能抵抗腹板的剪力，因而腹板厚度可减小，从而减小了恒载，减少工程数量，降低造价;

　　(3)钢索管道灌浆的事故减少或不发生问题。既使发生问题，亦容易解决;

　　(4)体外预应力筋布置在混凝土截面的外侧，可经常用X射线和其它技术监测，在使用期间容易检查和更换;

　　(5)体外预应力筋仅在锚固区和转向块处与结构相连，摩阻损失明显减小，提高了预应力的效益;

　　(6)由于体外预应力筋设在聚乙烯管当中，故能最好地防锈并易于检查质量。

　　体外预应力工艺的缺点为:

　　(1)体外预应力筋无混凝土保护易遭火灾，并因为承受着振动要限制其自

　　由长度;

　　(2)转向块和锚固区因承受着巨大的纵、横向力而特别笨重;

　　(3)对于体外预应力筋，锚固失效则意味着预应力的丧失，所以锚具应严防被腐蚀;

　　(4)极限状态下体外预应力筋的抗弯能力小于体内有粘结筋，在开裂荷载和极限荷载的作用下，应力不能仅按最不利截面来估算;

　　(5)体外预应力结构在极限状态下可能因延性不足而产生没有预兆的失效。但是随着结构形式、预应力材料和设备的不断发展，体外预应力技术将体现更大的优越性，缺陷也将逐渐得以克服。

 

　　3.1预应力材料的质量控制

　　严把材料质量关，采用信誉好质量好的厂家产品。加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管，波纹管接头。用大一号规格的波纹管作套管，套管长20-30cm.管道接头在套管内要对口、居中。两端的环向缝隙用胶带封闭严密。

　　3.2预应力张拉前的准备工作

　　对力筋施加预应力之前，应对构件进行检验。张拉时，构件混凝土强度应符合设计要求；设计无要求时，不应低于设计强度等级值的75%。当块体拼装构件的竖缝采用砂浆接缝时，砂浆强度不低于15Mpa。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。应采用先穿束的方法时用压气、压水较好。钢筋穿束前，螺丝端杆的丝扣部分应用水泥袋纸等包缠2-3层，并用细铁丝扎牢；钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束前，将一端找齐平，顺序编号。对于较长束，应套上穿束器，由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具，上好的夹片应齐平，在张拉前并用钢管捣实。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。免费论文。

　　3.3施工控制影响因素

　　桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线性和受力）相吻合。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括：结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力或索力。施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。免费论文。除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的结构制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。检测是桥梁施工监控的最重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装，测量方法数据采集、环境情况等存在误差、所以，结构监测总是存在误差。

　　 

[1]刘效尧,朱新实.预应力技术及材料设备.北京：人民交通出版社,1997.

[2]杨宗放.现代预应力混凝土施工[M].中国建筑工业出版社，2002.

[3]向木生等.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J]，中国公路学报.2002.