梁板桥预应力施工中存在的问题及处理建议

在高等级公路建设中, 预应力技术在公路梁板桥中被广泛的应用。然而目前有些进行预应力作业的施工队伍素质较差, 在施工中常因操作不当常造成一些病害, 给桥梁结构的质量带来一定隐患。为减少预应力结构施工中的病害, 笔者根据自己近年来对工程施工中桥梁预应力施工的心得体会，提出了一些梁板桥中多采用的有粘结预应力钢绞线的施工中的经常出现的问题, 并对这些问题进行了分析研究, 给出了相应的处理建议。
根据张拉预应力筋与浇筑构件混凝土的先后次序，预应力施工分为先张法和后张法两种。笔者将分别对两种施工方法中经常出现的一些问题进行叙述。
1　梁板桥先张法生产中的问题及处理建议
近年来，我省进行了多条公路兴建和并对一些低等级公路进行了改造。无论是公路新建还是改建，桥梁建设都占了相当的比重。在桥梁建设中，不少中小桥梁的上部结构采用了先张法生产的空心板梁。这种板梁的跨度多为10m、13m、16m、20m；梁的宽度为100～125 cm；梁高因跨度不同而异。它的优点是:实用性强,结构受力明确,耐久性好；构件重量轻，运输容易, 安装不需要大型起重设备；构件制作容易, 预制场可批量生产, 造价低。
空心板梁的生产中, 其预应力筋均是长线布置, 多由长线台座预制场预制。预应力筋的张拉常采用拉力为200kN 左右的千斤顶实施, 钢绞线采用套筒式单孔锚具锚固。板梁预制中预应力筋的长度均在100m以上, 被张拉的单根钢绞线受力后, 因其制作时捻线较松和回火定型时间不足, 在张拉作业中其捻角发生变化常使张拉的千斤顶张拉缸在其作用下产生转动, 给预应力筋的张拉作业带来诸多不便。同时, 预应力筋的张拉伸长值, 也因预应力钢绞线的旋转松动产生了沿轴线伸长值增加的假象。针对以上情况, 有的预制场采用了先单根拉紧预应力筋并调整初应力后, 将板梁预应力筋锚固在张拉梁上, 然后用大吨位的千斤顶给张拉梁加力, 张拉全部预应力筋的工艺方法, 解决了预应力筋张拉作业中的旋转问题。近年来, 许多预制场采用YDC240Q 型或YCD260Q 型止转千斤顶, 对预应力筋进行单根张拉, 千斤顶内的止转销完全可以阻止千斤顶张拉缸在张拉作业中的旋转, 解决其旋转问题。
板梁砼浇注完成后，应等到砼的强度达到设计强度的85% 以上时, 才能将其预应力筋放松，然后再用砂轮切割机切断板梁间的预应力筋将板梁吊出。施工中不少单位在预应力筋不放松的情况下, 直接切断预应力筋, 造成钢绞线突然断开, 出现局部散头； 同时板梁砼在预应力筋的急剧回缩中给板梁端一个冲击力, 使其底面砼沿预应力筋方向产生纵向裂缝。对于以上问题，预制场建设时，若采用单根张拉预应力筋的工艺方法, 在另一端设放松预应力筋的砂箱, 由它先将预应力筋的大部分张拉力卸除； 若采用整体张拉的工艺方法, 仍采用张拉千斤顶放松的工艺方法，用千斤顶放松预应力筋。消除部分预应力后, 再切断板梁间的预应力筋, 就可以消除其散头和梁端头砼沿预应力筋的纵向裂痕。
2　梁板桥先张法生产中的问题及处理建议
采用后张法施工的梁板是我省公路桥梁建设中更多采用的方法。后张法在进行预应力筋张拉施工前需要完成梁内预留孔道、制束、制锚、穿束和张拉机具设备的准备工作。同时在张拉结束后还需要进行管道压浆和封锚的工作。
1）波纹管孔道漏浆原因分析及处理
目前，预应力梁板的梁内孔道形成常采用波纹管作为制孔器，它具有局部抗拉刚度大、内壁摩阻力小、与混凝土联结性能好、易弯曲造型等优点。在采用波纹管作制孔器的梁板施工中，有些工程施工单位常不按照要求，采用钢带材质较差、厚度不足且厚薄不均的波纹管。这些波纹管的强度、刚度大多数无法满足规范的相关要求。在安装和浇筑砼时，这种波纹管易变形、破损, 使水泥浆漏入孔道,造成预应力筋穿束困难, 并增大预应力筋张拉时的摩阻力。对于浇筑砼前穿入的预应力筋, 由于水泥浆的流入, 往往造成预应力筋固结在孔道内无法进行张拉作业。波纹管安装时,因非预应力筋位置妨碍, 又兼波纹管的刚度较低, 易形成弯折角或管轴线偏位, 在弯折角处咬口容易开裂造成漏浆； 轴线偏位易造成转角增加, 使张拉时的摩阻损失增加, 波纹管与锚垫板相接处, 二者轴线不一致, 易造成弯折处咬口开裂漏浆。两段波纹管相接, 接头管的长度不够或直径太大, 使接口不严也造成漏浆。因此，在后张预应力砼结构施工中, 为防止波纹管孔道漏浆,必须用合格的钢带、工艺完备的机械制作波纹管, 使其强度和刚度满足使用要求。波纹管制作后, 应随机取样对其外观、尺寸、荷载作用下的变形能力、轴向拉伸强度和抗渗进行检验, 合格的产品才允许使用。并且，在施工过程中应注意以下几点：波纹管安装时不准有急弯, 安装在钢筋骨架内后, 不许人脚踏和重压；波纹管之间连接时, 接头管的长度和直径应满足使用要求； 和锚垫板连接时, 二者轴线必须一致；在砼浇筑作业中, 振捣棒的插入位置和深度应严格控制,禁止振捣棒与波纹管相接触,以避免振捣时振捣棒高速旋转和振动使波纹管咬口开裂或自身磨损冲击开洞, 造成水泥浆漏入波纹管内。
在后穿预应力筋的后张法的砼浇筑中,也可以在波纹管内衬一根比其内径小5～7mm 的聚乙烯管, 待浇筑砼达到初凝后, 将其抽出。这样即使波纹管有局部漏浆, 有聚乙烯管在波纹管内形成的空间作预应力筋的孔道, 并不影响预应力筋的穿束和张拉作业。
2）过长的扁波纹管孔道在施工中的问题及改进
在现浇箱梁施工中, 为防止其产生结构裂缝, 在每一联箱梁的各腹板内都布设了两束预应力筋, 其长度为现浇箱梁整联长度和张拉机具预应力张拉所需长度的和。施工中，通常采用扁波纹管并结合扁型锚具锚固预应力筋。预应力筋张拉除第一联可采用两端张拉外, 其余各联均是一端张拉。
扁波纹管由圆波纹管通过压扁制成, 在压制过程中, 其各个转角和长轴中心附近的接缝咬口都会有不同程度的翘起, 形成使灰浆进入波纹管内的通道, 在箱梁砼浇筑中就可能有灰浆进入。现浇箱梁一联长度较大, 波纹管的短轴只有19mm , 当其在钢筋骨架中安装时, 由于其平顺性差、预应力孔道较长且有不少接头, 难免发生一些咬口处开裂加大。当钢绞线穿入有咬口翘起的波纹管内时, 难免会有碰撞, 这就加大了咬口的缝隙。同时, 由于穿钢绞线时摩擦力会使波纹管薄弱处出现孔洞, 这就更加大了砼浇筑时灰浆进入的机会。因灰浆进入形成许多局部对预应力筋的铸固, 在张拉作业中, 预应力筋因在孔道内铸固, 形成一些段的预应力筋不能被张拉, 出现了预应力筋张拉时的实测伸长值远低于理论计算伸长值的结果, 使预应力筋承受的荷载内力不能满足设计要求。另外, 因扁波纹管的面积和预应力筋的面积比较小, 又加孔道内出现了局部固结, 孔道灌浆不能完全充满孔道, 这样会增大预应力筋锈蚀的机率，并降低了预应力筋与梁体混凝土的整体性。
针对以上问题, 建议在砼施工工艺上改为每2～3 跨浇筑一次砼, 张拉预应力筋。若将几跨连接成一联, 预应力筋的连接应采用连接器来完成。预应力孔道用的波纹管, 当其长度超过25m 时, 建议改为圆形波纹管, 预应力锚具相应的作一些改变。若仍拟整联箱梁一次浇筑砼, 预应力筋用通长束, 建议预应力筋孔道用圆形波纹管, 预应力锚具相应的变更, 这样从防止漏浆和预应力筋张拉锚固效果上, 均会比扁波纹管好得多。另外, 圆形孔道的注浆比扁孔道易饱满, 且灰浆面积和预应力筋面积的比值也大, 注浆效果比扁形波纹管要好些。
3）预应力筋在波纹管内的铸固和处理
现浇预应力砼连续箱梁的施工中, 每跨中的预应力筋多是曲线形的。当一次浇筑砼的连续箱梁跨数多于两跨时,必须先将预应力筋穿入到波纹管内, 待浇筑砼达到设计要求强度后, 张拉并用锚具锚固预应力筋。先穿束的预应力筋, 往往由于穿筋和砼浇筑工艺处理不善, 在砼浇筑作业中因波纹管漏浆被铸固, 在对结构的预应力筋张拉时, 不能自由的拉动, 这种现象称为预应力筋在波纹管内铸固。预应力筋的铸固, 根据对其张拉时拉动力的大小可分为轻度和重度两类, 在千斤顶拉动预应力筋的拉力为预应力筋的摩阻力1.3 倍以下时, 该铸固称为轻度铸固。轻度铸固有的漏浆处较多, 但每处漏浆量均不大, 漏浆在波纹管内, 但预应力筋在一定拉力下尚可活动； 有的局部漏浆较多, 预应力筋和波纹管固结在一起, 但漏浆体积相对整个孔道仍很小, 通过较大的拉力拉开后, 预应力筋仍可在孔道内来回活动。这种铸固, 预应力筋张拉作业时, 其摩阻力增加较多。严重的铸固则是在较大的拉力作用下, 甚至在全部预应力筋总张拉力的作用下, 仍不会将铸固的预应力筋拉开。
预应力张拉作业中, 若出现波纹管和预应力筋的轻度铸固, 常常在预应力筋实施张拉作业前, 不安装工作锚夹片, 用张拉千斤顶由两端分别交替张拉预应力筋, 使其铸固的预应力筋在波纹管内松动后, 并可在外力作用下自由移动。此时, 安装工作锚夹片, 由两端张拉预应力筋。因孔道部分漏浆, 预应力筋张拉作业中摩阻力必然增加, 在其规定的张拉控制应力的作用下, 当实测伸长值和理论伸长值的差超过了±6% 的理论伸长值时, 可采用两端反复张拉几次进行调整。若仍不能满足要求时, 采用一次按103%～ 105%的超张拉工艺张拉预应力筋, 以抵消孔道轻度铸固所增加的摩阻力。对于严重铸固的孔道, 必须找到铸固的部位,将箱梁结构砼凿开清理干净波纹管内的灰浆, 然后再经修复后, 进行预应力筋的张拉作业。若铸固位置在结构内部无法清除, 或铸固孔道太多、太长, 清理工作相当繁琐且清理后结构难以复原, 则预应力结构应作报废处理。
预应力梁板桥中，预应力筋为梁板中的主要受力部分。因此，预应力施工的施工质量是整个桥梁结构是否安全、工程质量是否合格的关键。在施工中，应严格按照规范进行施工，发现问题及时处理，以减少结构的质量和安全隐患。

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