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這篇橋梁工程師論文發表了國內時政橋梁施工的技術分析,交通產業進步的速率非常快, 這就使得中國路橋設施的項目越來越多, 并且其工程量也越來越大, 橋梁施工技術也為此碩果累累。代表建筑施工領域最高技術水準的橋梁工程建設水平,我國工程建設已經走在了世界的前列。
關鍵詞:橋梁工程師論文, 市政橋梁;預應力施工;技術分析
1引言
綜合分析國內市政橋梁施工現狀及技術水平,預應力施工依舊是市政橋梁施工過程中使用最廣泛的施工技術之一。因此,若想提升市政橋梁的施工能力和技術,必須切實提升我國的市政橋梁預應力施工技術;此外,考慮到城市橋梁施工的局限和條件要求,應該盡可能避免滿堂支架式的施工方式,最大程度提升裝配式結構的施工比例,所以,在預應力施工方面,尤其要加強后張法預應力施工技術,其施工熟練度直接決定了市政橋梁的施工水平。
2市政橋梁工程預應力施工技術
國內最早成功將預應力施工技術應用到實際工程中是在上世紀90年代初期,和國外發達國家相比,我國的預應力施工技術出現的時間較晚,但發展速度較快,目前已完全具備大跨徑預應力橋梁施工能力。隨著城市交通基礎設施不斷升級和完善,預應力橋梁結構已經成為市政橋梁中最主要的橋型結構之一。由于預應力簡支T型梁具備結構受力合理、便于工廠化預制等優勢,在城市建設中得到廣泛應用。根據預應力施工的先后順序,可將施工過程劃分為四個基本階段,即:預應力鋼絞線波紋管成型階段、下料階段、預應力鋼絞線布設階段、張拉及預應力梁端部封錨階段。以下就這四個階段展開分析:
2.1預應力梁鋼絞線孔道設置階段
2.1.1預應力簡支T型梁結構,前期的預應力鋼絞線孔道澆筑成型,直接決定了后期預應力張拉的質量及預應力損失的控制能力。因此,在具體孔道成型過程中,施工技術人員必須做好鋼絞線外波紋管的成型和埋設,保證波紋管布設路徑滿足設計要求;
2.1.2為了保證鋼絞線孔道位置定位準確,波紋管布設完畢后,在混凝土澆筑前必須嚴格檢查控制點的坐標位置,禁止直接綁扎定位,以確保后續預應力鋼筋張拉的順利進行。
2.1.3在波紋管布設完畢后,對定位控制點的鋼筋需采用焊接定位,如果是采用的綁扎固定,會造成連接節點處強度不足,導致后期混凝土澆筑過程中很容易使波紋管移位,從而破壞其定位位置,影響預應力梁整體受力;
2.2預應力梁鋼絞線下料階段
2.2.1為做好預應力混凝土梁鋼絞線下料施工,必須再次檢查波紋管定位情況,尤其是波紋管定位鋼筋部位的焊接強度,防止混凝土在后期振搗過程中出現位移。2.2.2為了保證金屬波紋管的質量,確保后續服役過程中能夠很好地保護內部預應力鋼絞線,必須仔細檢查波紋管表面是否存在銹蝕,如果銹蝕超標,應當更換。
2.2.3為了確保工程施工質量,施工人員還需要計算鋼絞絲的長度,從而確保施工的精準。在安裝鋼絞絲時,安裝人員要嚴格按照預應力曲線坐標來作為依據,要在梁鋼筋上準確放好線,同時在梁箍筋上面焊接牢靠的架立筋。2.2.4預應力鋼絞線曲線段彎起高度和縱向延伸長度控制容易出現偏差,故而還要確保把誤差控制在合理的范圍內;
2.2.5為了保證混凝土澆筑質量,首先應該控制好澆筑混凝土的和易性和強度;在澆筑過程中,必須保證內部振搗均勻密實,尤其是在波紋管架設附近,為了防止混凝土骨料離析,可以選用尺寸較小的振搗棒,保證波紋管位置混凝土振搗密實均勻。
2.3預應力鋼絞線穿束及張拉階段
2.3.1在預應力T型簡支混凝土梁澆筑完成后,應該在表面覆蓋潮濕草簾及麻袋進行養護,養護時間14d以上,保證混凝土具備一定強度后,再進行預應力穿束及張拉施工。同其他施工階段相比,預應力鋼筋的穿束較為簡單,由于在澆筑前已經根據設計點位布設了波紋管,在對金屬波紋管進行最后的焊接操作后,便可進行預應力鋼絞線穿束;
2.3.2為了保證預應力張拉的質量,必須在波紋管兩側預留足夠的張拉端。此外,預應力施工人員應妥善處理好波紋管、波紋管端口及錨固墊板附近的收尾工程,為預應力錨具預留足夠的錨固位置,以防止后期封錨過程中出現嚴重的混凝土漏漿問題;
2.3.3穿束完成后,應對兩側鋼絞線對稱張拉預應力,張拉預應力使用千斤頂設備,為了控制張拉力,應該在千斤頂上加設壓力控制表,保證兩端張拉力對稱且不超過設計值;2.3.4張拉應力達到指定值后,開始放張封錨,進入下一階段。預應力鋼筋的穿束過程見圖1。
2.4壓漿和封錨
2.4.1在鋼絞線張拉到既定應力值后,應該選用自密實型水泥砂漿進行錨端壓漿操作。為了保證壓漿順利完成,必須先對錨固端孔道進行清理,清理完畢后,用干凈的清水進行反復沖洗;
2.4.2施工人員手持壓漿設備進行端口壓漿,壓漿施工必須嚴格遵照施工規范進行,嚴格遵守“先下后上”的基本流程和順序。除此以外,施工人員必須在壓漿設備上加裝帶有閥門設備的短管,保證管內水泥漿能夠在短時間內凝結硬化;
2.4.3在壓漿過程中,應該密切注意波紋管的預留長度,為后續的錨具加設提供條件,壓漿完成后,應該選用墩頭錨將預應力鋼絞線錨固結實,并繼續澆筑封錨混凝土,以保證錨具在長期的服役過程中不至于銹蝕或失效,確保預應力始終維持在較高水平,降低預應力的損失率。預應力鋼絞線張拉完畢并錨固完成后,等待混凝土封錨前的情況,見圖2。
3預應力梁施工中常見質量問題
預應力橋梁施工實踐中仍然存在不少細節性的問題和弊病,以下進行詳細分析和介紹:
3.1預應力鋼絞線波紋管內部阻塞問題
預應力簡支T型梁施工過程中,由于預應力鋼絞線主要布設在T型梁的梁肋部位,其截面積較小,在布設及管內壓漿過程中很容易出現波紋管內部阻塞問題,一旦出現波紋管阻塞問題將嚴重影響和干擾后續的預應力鋼束傳束及張拉進度,間接提高施工成本。混凝土梁內波紋管堵塞問題原因主要有以下兩方面:
3.1.1由于施工人員沒有嚴格按照相關標準來進行施工的緣故,安裝的波紋管接頭容易松脫,甚至出現漏漿現象,繼而產生堵塞問題;3.1.2某些項目為了趕工期,降低施工成本,在水泥沒有完全凝固之前就進行抽芯工作,或者是沒有及時抽芯而導致橡皮管斷裂;
3.2預應力T型梁構件張拉前出現混凝土開裂問題
在預應力簡支T梁澆筑施工過程中,由于混凝土先于預應力張拉澆筑,且澆筑完成后,必須保證混凝土強度達到一定等級后方能張拉預應力,若混凝土結構養護不到位,將大幅提升混凝土表面開裂的概率。導致混凝土結構開裂的主要原因如下:3.2.1某些施工地點晝夜環境溫差較大,施工現場預應力T型梁構件一般采取戶外養護方式,如果保溫措施不到位,混凝土在早期強度形成過程中將出現嚴重的毛細裂縫;
3.2.2部分施工單位缺乏科學合理的施工組織,沒有將混凝土澆筑及養護施工過程安排在合適的季節。
3.3后張預應力結構張拉力控制不合理
預應力施工全過程中,施工技術含量最高同時也是施工難度最大的流程當屬預應力張拉及張拉力控制階段,若張拉控制不合格,將引起鋼絞線張拉力失控,最終導致預應力梁承載力降低甚至完全失效。造成預應力張拉控制不合理的因素如下:3.3.1很多施工單位為了降低施工成本,節約施工時間,人為忽略張拉控制力過程,不重視預應力鋼絞線的應變計伸長率控制和監測;3.3.2由于我國部分施工企業技術不夠成熟,對于預應力控制仍然停留在經驗控制階段,嚴重影響了施工質量和進度,預應力控制失效及不合理的事故經常出現,給施工項目帶來不小的損失。
4預應力施工過程中質量缺陷解決策略分析
通過上文分析,已基本明確了我國預應力施工過程中存在的普遍問題和弊病,現針對上述問題和弊病提出了針對性的解決策略和方法,以提升后續預應力混凝土梁施工技術的可靠性和施工質量。
4.1盡量防止波紋管內部阻塞及澆筑混凝土開裂問題
4.1.1在處置波紋管內部阻塞問題過程中,施工人員確定波紋管位置不能單純依靠經驗,必須依靠設計數據來精確定位波紋管走向,可選用超聲波探測設備在混凝土外部精確定位內部波紋管的阻塞位置,確定位置后,選用鉆孔設備對阻塞位置進行局部鉆孔施工,在鉆孔過程中,必須保證鉆孔設備不會傷及預應力鋼絞線,以防止出現預應力大幅度削減的災難性后果;
4.1.2必須做好內部水泥砂漿的清理工作,有效防止內部出現阻塞,從根本和源頭上解決內部阻塞問題;4.1.3還應落實好混凝土的養護質量,盡量選擇在合適的季節施工,延長拆模時間,做好保溫措施,防止溫差裂縫出現。
4.2加強對預應力施工細節的關注程度
施工細節直接決定了預應力結構的施工質量,作為預應力施工參與人員,必須嚴格落實施工規范,注重施工細節處理,保證施工質量達標。此外,在具體張拉過程中,應該嚴格密切關注鋼絞線的伸長率和應力值,做好預應力控制工作,制定詳細的預應力張拉控制方案,確保預應力張拉及后期封錨順利完成。圖3為當前主流的預應力張拉力控制設備及預應力施工全流程。
4.3預應力筋的張拉技術要點
4.3.1預應力筋的張拉工藝流程見圖4。
4.3.2張拉設備要求見表1。
4.3.3電動油泵技術指標見表2。
4.3.4梁的砼強度≥設計強度的90%以上才能開始展開張拉施工。
4.3.5加強張拉施工班組質量控制和質量安全意識教育,保障施工質量及安全。
5結語
綜上所述,對于預應力市政橋梁施工,為了保證其施工質量和結構后續承載及服役能力,必須嚴格落實好預應力施工的四個基本流程,加強預應力施工控制技術,重視預應力施工細節,以確保我國的預應力橋梁施工技術質量。
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作者:胡勇波
推薦閱讀:《世界橋梁》World Bridges(雙月刊)創辦于1973年,原名為《國外橋梁》,于2002年更名。現由中國鐵路工程總公司主管,中鐵大橋局集團有限公司主辦,中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司出版。