悬浇预应力混凝土桥梁腹板施工的精确化控制研究.pdf
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1、江苏建筑 2 0 1 0年第 6期( 总第 1 3 8期 ) 5 l 悬浇预应力混凝土桥梁腹板施工的精确化控制研究 周 青 。 , 高和 生 , 翟可为 2 , 赵启林 ( 江 苏 润扬 交通 工程 集 团有 限公 司 , 江 苏扬 州2 2 5 0 0 3 ; 解 放 军理 工大 学 , 江 苏南 京2 1 0 0 0 7 ) 摘 要 针对悬浇预应力混凝土桥梁腹板容易出现裂缝的现象, 介绍 了影响腹板抗裂性能的主要施工因素, 指出锚固方 式、 锚垫板定位、 灌浆密 实度 以及灌浆时机等对腹板的应力状 态影响明显 , 并针对这 些影 响因素提 出了精确化控制施工的具 体 方 法 。 【 关键
2、词】 桥梁; 腹板; 裂缝; 施工; 精确控制 中 图分类 - 1 u 4 4 3 3 1 文献 标识 码】 B【 文章 编 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 5 1 - 0 3 The Re s e a r c h o n t he Ac c ur a t e Co nt r o l o f Ca n t i l e v e r Ca s t i ng Co ns t r u c t i o n o f Pr e s t r e s s e d Co c r e t e Br i d g e Z HO U Q i n g GA 0 He - s h e
3、n g 2 Z HA I K e - w e i Z HA 0 Q i l i n ( 1 J i a n g s u R u n y a n g T r a n s f o r ma t i o n E n g i n e e i n g Gr o u p s C o , L t d , Ya n g z h o u J i a n g s u 2 2 5 0 0 3 C h i n a ; 2 P L A U n i v e r s t i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y N a n j i n g J i a n g s u
4、 2 1 0 0 0 7 C h i n a ) Abs t r a c t :I n c o n n e c t e d wi t h Ca nt i l e v e r P r e s t r e s s e d Co n c r e t e Br i d g e e a s y t o c a r z e ,t he ma i n c o n s t r u c r i o n f a t o r s o n t h e f e a r ur e o f a n t i - c r a c k i n g a bi l i t y a r e i n t r o d uc e dThe
5、l e c t o r s o f a n c h o r a g e ma nn e r ,t h e o r i e nt a t i o n o f a n c h o r ba c k i n g p l a t e , t h e g r o u t e d de ns i t y a nd t h e t i me o f t r o u t i n g ha v e a b o v i o us e f f a c t s o n t he s t r e s s o f we b S o me s pe c i f i c me t h o d s o f t h e c a
6、nt i l e V e r c a s t i n g c o n s t r uc t i o n a c c o r d i ng t o t h e a b o v e f e c t o r s Ke y wo r ds :b r i dg e;we b;c r a c k;c o n s t r u c t i o n;a c c ur a t e c o n t r o l 悬 浇 预 应 力 混 凝 土 桥 梁应 用 广 泛 ,但 是 出 现 开 裂 的 现 象相 当严重 , 而其中腹板出现裂缝又 占到 了相 当大的 比例 。 裂缝 的出现 对桥梁的耐久性和刚度都产生不 良影
7、响 , 必 须 引起我们对悬浇预应力混凝 土桥梁腹板抗裂性能的重视 。 悬浇预应力混凝土桥腹板抗裂性能对 竖向预应力的变 化最为敏感 因此施工过程 中如何保证 竖向预应 力达到设 计效果最为关键 。竖 向预应力体系一般 由上 下螺 帽及锚垫 板 、 锚下螺旋筋 、 竖 向预应力筋 、 波纹管管 道等组成 。施工 时 , 首先箱梁底 面采用螺母 将钢筋 固定 , 同时安装 波纹管 、 螺旋筋 、 压 、 排浆管 混凝 土浇筑完 达到设计 张拉强度 后在 箱 梁顶 面进 行单向张拉 张拉到设计荷载后用螺母进 行锚 同 ,最后进行管道灌 浆。张拉 端设 置在箱梁顶板 的预留槽 中 , 张拉完毕后采用
8、螺母锚 同( 图 1 ) 。 k r - 、 I t , ,- I l l t l l = , - t 正簟 簟 - | 图 1 竖 向预 应 力体 系 的构 造 图 所有影响竖 向预应力大小 的施工 因素都应 该成为精确 控制 的因素 。从 目前来看影 响竖 向预应力 大小的施工因素 主要有 : 锚 固方式 、 灌浆质 量 、 灌浆时机 与预应力张 拉时机 等 。 l 锚 固方式 的精确控 制 1 1 锚同方式的影响分析 预应力 直线钢筋 由锚具变形 、钢筋 回缩和接缝 压缩 引 起 的预应 力锚固损失 盯 I: 按 下式计算 : 一 2 是 张拉端 锚具变形 、 钢筋 回缩和接缝 压缩 的
9、总 变 形 值 ( 1 T l m) ; Z 是 张 拉 端 至 锚 固端 的 距 离 ( h i m) ; E 是 预 应 力 钢 筋 的弹 性 模 量 。 从 上 式 可 以看 出 , 如 果 竖 向预 应 力 钢 筋 的 长度 Z 较短 , 较小 的变化都将导 致预应力损失具有较 大 的变化 。如果在施工过 程中的桥梁实际锚固变形 f 偏 离设计取值较 大时 ,那 么都 将导致竖向有效预应力 明显偏 离 理 论 值 。 导致锚 固损失实际值偏大 的施工 因素主要 有垫 板安 装 【 收稿 日 2 0 1 0 0 4 2 1 【 作者简介】 周 青 ,( 1 9 7 4 一 ) , 江 苏
10、 润 扬 交 通 工 程 集 团 有 限 公 司 , 工 程 师 主 要 从 事 道 路 、 桥 梁 施 工 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 精度 以及锚固扭矩 的大小 。锚垫板 与钢筋 的理想安装角度 呈 9 O o , 但是 文献f 1 1 证实实际安装时很难保证锚垫板与钢筋 垂直 。当锚垫板在安装时 出现一个安装偏角时 ( 图 2 ) 螺母 就很难拧紧 。 在螺母 与垫板之 问形成空隙。 千斤顶放张后在 巨大轴 向力的作用下 钢筋发生变 形 ( 图 3 ) , 螺母与锚 垫板 之间的空隙被压 紧,精轧螺纹钢筋 回缩造成较大的预应力 损失。文献 2 1
11、曾进行 了 8根竖向预应力管道安装锚固损失 的室 内模 型实验( 图 4 ) , 单根预应力 钢筋的张拉 控制力 为 5 0 0 k N 。 锚 固前用扭力扳手控 制施加扭矩 l 2 0 0 N m, 千斤 顶卸载后测量 由于钢筋与螺母 滑移 、 螺母 与锚垫板 、 锚垫板 与混凝 土缝隙被压 紧造 成的预应 力锚 固损 失 以及 安装偏 角 ,得 到锚 垫板安装偏角 与钢筋预应力 损失 的关 系如 表 1 江苏建筑 2 0 1 0年第 6期( 总第 1 3 8期 ) 图 2 放 张 前 锚 固 区 图 示 图 3放张 后 锚 固区 图 示 I I 臼蠲l 趣I 篁l I 鳗 I 越 I 龃I
12、 篮 1 jl i 一 图 4试验模型 单位 : c m) 表 l 安装偏 角与锚 固损失值 所不 。 从表 1 看到 :锚固损失与安 装偏 角之 间有 良好 的相关 性 , 安装偏角越 大锚固损失越 大。如安装偏角较大的 3 、 6 、 8 号钢筋 预应力的瞬时锚 固损失也相应较大 , 分别 占预拉力 的 2 1 1 2 、 3 0 7 4 、 2 2 4 2 。 由此可见锚垫板安装偏角是影 响预应力损失 的主要因素之一( 规范中没有考虑这一项 ) , 在设计 、 施工过程 中应该引起足够的重视。 而且精轧螺纹钢 筋不具备钢绞线的“ 柔度 ” , 当 0角太大时, 可能引起精轧螺 纹钢筋 的
13、断裂 实际施工中也经常出现钢筋在螺母 下断裂 的现象 。由此可见安装 时尽量保证锚垫板与钢筋垂直就显 得 更 为 重 要 。 竖向预应力张拉到位后进行螺母锚固前一般要 用限力 扭矩扳手事先拧紧螺母 随后再进行张拉 千斤顶的卸截 , 这 样可 以有效地减小卸载钢筋 上螺母之间的间隙 ,压 紧垫板 与混凝土之间问隙 。 不仅可以使锚固损失 大幅度降低 , 而且 可 以降低锚圃损失 的离散性 。当然在有扭矩扳手拧 紧螺母 的情况下 , 锚固损失与拧紧扭矩大小 有密切关系 , 文献【 2 】 对 l O根直径 2 5 m m、长度 1 7 2 a m 的精 轧螺设 钢在模拟现场 施工 的情况下研 究了
14、锚固损失 与拧 紧扭矩之间 的关 系 , 试 验表明毛损失随拧紧力矩增加而降低 ( 图 5 ) 。但是拧紧扭 矩也不是越大越好 一方面较大的拧紧力矩增加 了施工难 度 另外更为重要的是千斤顶张拉到位后钢筋应力 已经达 到张拉控制应力水平 附加的拧紧力矩会导致钢筋应力瞬 间超过张拉控制应力 。如果超过 幅度过大很容易导致钢筋 在螺母拧 紧过程中就发生拉断现象 。 l 期柚相蛳棚瑚 哪蝈 - 图 5 锚 固扭矩一应力损失曲线 1 2 锚固方式 的精确控制要求 预应力钢筋与锚垫板的安装必须进行精确控制 ,要求 达到两平一直 :即进行安装时用倾角仪 调整钢筋 的垂直度 与垫板 的平整度 , 控制钢筋竖
15、直 、 钢筋与锚垫板两者夹角在 襄 2 有无 限力扭矩板手拧紧螺母 张拉效果 比较 注 : 5 4 0 k N油表读数为 4 8 MP a , _ _ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 0年第 6期 ( 总第 1 3 8 期 ) 5 3 5 O 以内( 附加 预动损失 不超过 5 ) , 随后 再用 定位 钢筋将 预应力体 系电焊固定在钢筋骨架上 防止混凝 土浇筑过程 中由于机械振动与混凝土 冲击力导致钢筋 与锚 垫板 发生变 位 与倾斜 。 目前交通 部颁 布的 预应力高强精轧螺纹钢筋 设计与 施工 暂规 对千斤顶卸荷前螺 帽处理 只有定
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