缓粘结预应力筋在桥梁施工中的应用摘要文章通过缓粘结预应力筋在桥梁施工中的应用,介绍了缓粘结预应力筋施工技术的技术原理、工艺流程和主要控制要点,从而使简支梁生产和制造中的预应力工艺变得更简单,更易达到现场的施工条件,同时能大大降低工程造价。
关键词缓粘结预应力筋桥梁施工
缓粘结预应力施工是指预应力钢筋与混凝土间采用缓粘结材料隔离,在预应力钢筋张拉施工时可以保证其自由伸缩,在张拉施工完成后再发生凝结的一种施工工艺,无须压浆工序。
缓粘结预应力工艺解决了有粘结压浆工序及压浆质量问题和无粘结局部应力损
失较大等问题。
本文结合38.6m公路空心梁预制,探讨缓粘结预应力筋施工技术在桥梁上的应用。
1工程概况
中纬路上跨铁路立交桥位于临沂市朱保镇,桥孔布置为1-38.6m 预应力混凝土空心简支板桥,位于直线上,与铁路斜交角度为15°,桥面总宽为22m,桥上纵坡0.3%,行车道横坡为2%的双面坡,桥梁全长52.28米。
上部结构采用预应力混凝土空心板梁,桥面横向布置17片梁,梁高1.8m,底宽1.24m,跨中顶板最小厚0.12m,跨中底板厚0.12m,腹板厚0.14m,梁端底板厚0.20m,腹板厚0.2m。
预应力筋采用标准强度fpk=1860mpa,弹性模量ep=1.95×
105mpa的高强度低松弛钢绞线,锚具采用ovm15-1及ovm15p-1锚
具,预应力筋采用缓粘结预应力筋施工工艺。
2技术原理
后张法有粘结筋的预应力混凝土施工中,预应力筋的孔道设置及孔道压浆均是施工质量难以保证却又为极其重要的一环,且随着高强度混凝土及预应力筋的采用,构件截面尺寸的减小,三向预应力的采用,施工中的混凝土分批灌筑、张拉、压浆的阶段性等因素都使以上问题更显突出。
缓粘结预应力筋是处在无粘结筋与有粘结筋间的一种新的预应力筋粘结形式,即它既具有无粘结筋的布索自由、使用方便、无需孔道的设置和压浆的优点,又具有有粘结筋在后期使用力学性能好和安全的优点。
其在预应力筋的张拉前具有无粘结筋的特点,而后期又具有有粘结筋使用效果。
缓粘结预应力施工的作用原理是在预应力筋的外侧包裹一种复合的缓凝砂浆,这种特殊砂浆在10-30℃温度下, 10天内不会凝结,在10天后开始逐渐硬化,并对预应力筋产生握裹、保护作用,并能最终达到要求的抗压强度。
3主要施工技术
3. 1拌制缓粘结砂浆
3.1.1砂浆配合比控制
严格按照缓粘结材料生产厂家提供的施工配比将缓凝材料、粉煤灰及与梁体混凝土同标号的水泥拌制缓粘结砂浆,配料时应先按照配比将小料和粉煤灰、水泥搅拌均匀再加入水拌制。
水泥:粉煤
灰:复合缓凝剂主料:复合缓凝剂辅料:水=120 : 40 :20:4.8:60(单位:kg)。
3.1.1预应力钢筋包裹缓粘结砂浆
1)将配置好的缓凝砂浆均匀地涂抹在5cm宽的塑料布上,缓凝砂浆包裹厚度控制在5-7.5mm。
2)将塑料布的一头同预应力钢筋绑牢,顺时针旋转,均匀施力,将缓凝砂浆包裹在预应力钢筋上。
3)待整根预应力钢筋包裹完成后,再反时针用塑料布缠绕一遍,在端头扎牢。
包裹时必须密闭妥贴, 不得留有空隙,不能有破损, 两端塑料布一定要扎牢, 以防水分散失。
4)将包裹好的缓粘结预应力筋平放好待用。
包裹好的钢绞线需置于阴凉处存放,避免阳光直晒,保持缓粘结砂浆的水份不散失。
5)绑扎普通钢筋时将缓粘结预应力筋一同绑扎入模。
在预应力钢筋绑扎过程中应特别注意不能将钢筋外层的塑料布刮破,以防止缓凝砂浆中水分的散失。
3. 2施工技术要求
3.2.1时限要求
为保证梁体预制质量,缓粘结砂浆从拌制到梁体张拉结束不能超过240h,缓粘结砂浆从拌制到浇筑箱梁混凝土不允许超过48h(期间工作钢绞线定位、绑扎,支立箱梁内模,清理模板等工作需衔接紧密)。
3.2.2原材、机械设备要求
为保证所有施工工艺、工序有序可控,现场使用的所有材料(钢绞线、钢筋、水泥、粉煤灰、粗细骨料等)必须准备到位,施工所用的各种机械设备如混凝土搅拌站、汽车泵、振动器等必须保证设备运转良好。
张拉施工所使用的千斤顶和油表必须事先完成标定、检测工作,保证设备状态,同时现场应有备用设备及易损器件。
3.2.3劳力组织
现场准备重组的劳力,钢筋绑扎和模板支立必须保证施工质量,确保检查一次通过进行施工,同时提前进行监理报验的准备工作,防止因报检环节组织不当影响施工。
3.2.4过程控制
(1)缓凝砂浆需随用随拌,决不允许使用放置较长时间的缓凝砂浆, 一般缓凝砂浆配好后必须尽快内包裹于预应力筋上,包裹好的预应力筋也应该随包随用。
(2)在预应力钢筋绑扎过程中应特别注意不能将钢筋外层的塑料布刮破,以防止缓凝砂浆中水分的散失。
(3)包裹好的钢绞线需置于阴凉处存放,避免阳光直晒,保持缓粘结砂浆的水份不散失。
(4)在箱梁混凝土浇筑时,振动棒不能接触钢绞线。
3.3张拉施工工艺
本工程箱梁长度为38.6m,梁高1.8m,底宽1.24m,跨中顶板最小厚0.12m,跨中底板厚0.12m,腹板厚0.14m,梁端底板厚0.20m,腹板厚0.2m。
预应力筋采用标准强度fpk=1860mpa,弹性模量
ep=1.95×105mpa的高强度低松弛钢绞线,锚具采用ovm15-1及ovm15p-1锚具,预应力筋采用缓粘结预应力筋施工工艺。
张拉施工采用一端张拉,另一端补张拉的施工工艺,按照设计给定的张拉顺序,遵照先里后外、先中间后两边的施工顺序进行张拉施工。
具体施工程序:先将预应力钢筋一端的锚具安装就位,在另一端进行张拉,前两次采用空张拉(即不安装锚具,只采用工作锚进行空张拉)。
1)第一次(空张拉),初始张拉力采用2t,做刻线标记,张拉至设计吨位测量伸长量δl1,放张;
2)第二次(空张拉),初始张拉力为5t,做刻线标记,张拉至设计吨位,测量伸长量δl2,放张;
3)第三次(正式张拉,张拉端安装锚具),初始张拉力5t,做刻线标记,张拉至设计吨位,测量伸长量δl3,锚固;
4)第四次(锚固端补张拉),初始张拉力5t,做刻线标记,张拉至设计吨位,测量伸长量δl4,锚固。
3.4数据分析
钢绞线总伸长量δl=max{δl1*1.11,δl2*1.33,δl3*1.33}+δl4,伸长量计算值与设计给定值偏差≤6%,则伸长量满足要求,否则应停止施工,会同设计单位,共同进行分析。
3.5线形控制
按照上述施工工艺完成箱梁的预制及张拉后,该38.6m箱梁跨
中起拱度应为14mm~24mm,实测的箱梁的起拱值为16mm,现场施工情况和设计计算理论相符。
4缓粘结预应力施工工艺的优点
1). 适宜用于截面尺寸受限制或配筋空间不足的桥梁上。
由于缓粘结预应力施工技术可以使梁体的高跨比控制在1/25~1/30,本桥跨度38.6m,梁高仅为1.8m,大大降低了梁体高度。
本桥如采用t梁或其他预应力的箱梁设计,满足不了通行双层集装箱火车的高度要求。
2).降低施工造价。
在不改变梁体截面尺寸的前提下,缓粘结预应力施工技术可减少预应力筋数量的15%;同样的跨度,由于截面小,材料用量节省,还降低了台后填土的厚度。
3).安全性和可靠性大大增加。
梁自重较小,结构可靠性增强,易于运输、架设安装施工。
4).张拉操作简单、方便。
缓凝结预应力工艺预应力筋均为单根布置、张拉,所需的张拉设备较小,易于对准定位及保证张拉质量。
结束语:
缓粘结筋工艺目前已在实际工程中多次应用,尤其应用于三向预应力箱梁的竖、横两个方向,使其优点得到极好的体现。
在预应力简支梁纵向力筋的应用,使得传统中、小跨先张梁摆脱了张拉台座的约束,后张梁免除制孔压浆的工序,减少了施工设备,这一切使得简支梁生产和制造中的预应力工艺变得简单而易行,更易达到
现场的施工条件。
缓凝结预应力筋工艺目前主要应用于公路桥的空心板上,常用跨径16m~30m。
该工艺前期运用无粘结筋施工工艺,后期具有有粘结筋的效果。
由于本工艺在桥梁上的使用还较少,其受力机理和设计理论也需进一步研究和完善,施工工艺需要进一步改进和提高,但其展现出来的优势预示着它必然有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。