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摘 要:預應力張拉施工中出現錨墊板張拉破壞的情況是預應力施工非常棘手的問題,本文為筆者結合工程實踐,對某立交橋40+55+40m預應力混凝土連續箱梁施工中出現的錨墊板張拉破壞事故進行了分析與處理。
關鍵詞:預應力混凝土連續箱梁 錨墊板 張拉破壞 分析與處理
1 概述
公路橋梁建設工程中,預應力結構以其優良的結構性能已被廣泛地應用,適應了現代橋梁結構型式的多樣性和復雜性的發展趨勢。但預應力施工實踐中,有時難免會出現預應力錨墊板張拉破壞的現象,給工程施工帶來了不可預見的損失。筆者僅就某互通式立交A匝道預應力混凝土連續箱梁橋施工中出現的錨墊板張拉破壞事故進行了原因分析和處理措施,僅供同行參考。
某高速公路某互通式立交A匝道橋下部結構為樁基礎、柱式橋墩和肋板式橋臺,上部結構為40+55+40m一聯變截面單箱三室預應力混凝土連續箱梁,梁高為1.7~3.2米,梁頂設8cm的瀝青混凝土面層。全橋位于R=199.5m右轉平曲線上。箱梁采用C50級混凝土,預應力管道為塑料波紋管,張拉錨具型號為OVM15—16,預應力鋼絞線采用`1860MPa高強低松馳鋼絞線,設計采用兩端通長一次性張拉。
2 錨墊板張拉破壞事故情況說明
該連續梁施工時,鋼筋檢查合格、預應力管道固定位置準確、混凝土施工過程順利。當混凝土同條件養護試件10d抗壓強度為51.3MPa,具備了設計張拉條件的要求時,使用四套張拉機具開始對梁體實施左右對稱兩端同時張拉;設計張拉順序依次為:N13、N12—N14、N11—N15、N10—N16、N9—N5、N4—N6、N3—N7、N2—N8、N1—N21、N20—N22、N19—N23、N18—N24、N17,采用應力、伸長量雙控法張拉。總共24束鋼絞線,一天半張拉完畢。第三天,經檢查,鋼束均沒有產生回縮現象,隨后準備進行封錨、壓漿工作。當工人正在按次序實施切除鋼絞線工作長度的時候,位于曲線外側的第N17鋼束錨具墊板出現崩裂,其它鋼束沒有發生變化。此時,距該鋼束實施張拉剛滿二十四小時。
3 錨墊板張拉破壞事故原因分析
錨墊板破壞大致可分為三類五項,一是強度不足導致,二是位移過大導致,三是應力集中導致。
a、錨墊板質量存在缺陷,如有砂眼、氣泡、微裂縫等,強度雖然達到設計要求,但由此形成的薄弱點在張拉中或張拉后形成破壞疲勞而導致錨墊板被破壞。
b、錨下局部混凝土振搗不密實,有空洞現象,或其它原因造成錨下混凝土局部強度未達到設計張拉要求值,這二種情況下,張拉中或張拉后都有可能使錨下混凝土破壞引起過大變形而導致錨墊板被破壞。
c、鋼束不順,在管道內發生絞繞導致磨阻力增大,在雙控法張拉中為了達到鋼束的計算伸長量,沒有進行具體分析而一味加力超張拉,致使錨墊板破壞。
d、錨墊板安裝傾斜,或與梁端部鋼束彎起角度不垂直,因張拉使錨墊板偏心受壓,導致錨墊板被破壞。
e、錨墊板卡槽內表面不平整、不清潔,或錨環未完全嵌進錨墊板卡槽內,因張拉產生局部應力集中而導致錨墊板破壞。
以上所述結合張拉破壞現場的實際情況,我們從以下三個方面進行了分析。
(1)施工質量。查閱施工記錄,對梁體施加預應力時,混凝土同條件養護試件10d抗壓強度為51.3MPa,滿足設計要求的混凝土強度達到100%才可施加預應力。但從現場錨墊板及錨下混凝土局部破壞的情況來看,箱梁端橫梁錨固區由于鋼筋較密,錨下局部混凝土有蜂窩現象,存在質量缺陷。另外,錨固區端部小于30cm范圍內沒進行加密設置防崩鋼筋(防崩鋼筋設計間距為30cm),因此在施加了預應力后,沒有對位于小半徑平曲線箱梁錨下混凝土外法線方向形成足夠約束和防崩作用。
(2)端橫梁錨固區混凝土局部設計承壓。箱梁端橫梁錨固區局部承壓按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62—2004)中局部承載力的計算公式進行檢算,并對配置間接鋼筋的混凝土構件局部受壓區的截面尺寸進行了驗算。通過檢算和驗算得出,OVM15—16錨墊板下混凝土局部承壓設計滿足要求。
(3)錨墊板質量。從現場采集了實際采用的錨固體系各部尺寸,與兩階段施工圖設計的錨固體系尺寸進行了詳細比對,沒有發現超出規范允許的差值。另外,從被破壞的錨墊板斷口來看,也沒有明顯的砂眼、氣泡和微裂縫等缺陷。說明錨墊板質量沒有問題。
綜上,箱梁端橫梁錨固區混凝土澆筑和端部小于30cm范圍加密設置防崩鋼筋這兩個工序質量是這次張拉破壞事故發生的主要原因。但是,我們在實際的預應力施工過程中,往往會數種情況并存,如果各施工環節、各工序的工藝操作不能規范地落實到位,可能會引起更嚴重的梁體破壞。
4 錨墊板張拉破壞事故處理措施
(1)拆除錨墊板。用張拉千斤頂、拆錨套筒、挑鉤等組成拆錨機具拆除所有已張拉的鋼束。具體為:先安裝拆錨套筒,再安裝張拉千斤頂。將千斤頂油缸伸長到15cm左右(按千斤頂行程和張拉伸長量確實),用千斤頂的工作錨對稱錨固1或2根鋼絞線進行張拉至夾片松動,再用挑鉤挑落夾片。拆除時鋼絞線的張拉力以標準強度控制。
(2)修復破壞的錨端。先用切割機沿需處理范圍邊緣線切出平順、整齊、方正的槽縫。然后人工鑿除需處理范圍內的混凝土;鑿除面要凹凸不平且大面平順,尤其是橫橋向界面要盡量保證與預應力管道垂直。再修整與補齊錨下鋼筋,接長波紋管,安裝新的錨墊板,現澆改性環氧樹脂混凝土,養生至該部分混凝土強度達到100%。
(3)重新穿束張拉。重新穿鋼絞線束,嚴格按照張拉計算值和張拉程序進行預應力張拉,保證張拉質量。
通過采取上述處理措施,成功解決了連續箱梁中錨墊板的張拉破壞問題。通過一年的運營情況來看,處理的效果非常好,達到了設計和使用要求。
5 結束語
預應力施工技術是一項多工種、高技術的工作,需要通過不斷的施工實踐和總結,才能有效地預防張拉事故的出現。筆者通過此次錨墊板張拉破壞事故的處理,也進行了簡單小結。
a、預應力相關的產品如錨具、錨墊板和鋼絞線等要選用合格的供應商,并在使用前進行抽樣試驗和嚴格的逐個檢查,有缺陷的嚴禁使用。
b、嚴格按施工圖設計文件和施工規范要求安裝錨墊板,控制好錨墊板的平面及中心位置,避免出現偏心受壓或應力集中現象。
c、鋼束要嚴格按施工規范要求進行編束穿置,保證鋼束不發生絞繞。
d、預應力管道要具有很好的密水性,預埋安裝時定位要精確、牢固,整個施工過程中都要保證管道內清潔、暢通。
e、錨下大多布設有螺旋筋又有鋼筋網片,特殊結構及線形時還設有其他鋼筋,所以密集的鋼筋不利于混凝土澆注,施工時要特別注意錨下混凝土的振搗,確保其密實,并加強該部位混凝土的養生。
f、當施工圖設計文件要求采用雙控法張拉時,對于實際伸長量達不到計算伸長量時,應分析原因并采取合理的處理措施,而不能通過一味加力來達到計算伸長量。
以上總結比較簡單,以便同行相互借鑒、參考或批評指正。而要克服錨墊板張拉破壞這種極端個別的現象,還需要材料、設計、施工等諸多方面相互配合;尤其是施工,每個環節、每道工序的精心施工和檢查,才能保證工序質量,從而保證工程質量。
參考文獻:
1、王濤.廈門海滄大橋西引橋箱梁預應力張拉事故處理.中南公路工程.2001(4)
2、李玉基.關于預應力梁板克服錨墊板張拉破壞施工技術的探討.甘肅縱橫科技.2006(6)
3、周尚春.淺析混凝土施工缺陷引起預應力梁板局部承壓破壞.浙江建筑.2006(7)