預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸絲變形的控制

1.預(yù)應(yīng)力工程常用的鋼絞線結(jié)構(gòu)根據(jù)材料，預(yù)制材料包括鋼絲繩、絞線、加熱鋼筋、低碳鋼絲和精造螺釘，其中鋼絞線是預(yù)壓工程中最常用的。按施工順序分,可分為先張法與后張法。按預(yù)留孔道分,可分為預(yù)埋金屬、塑料管、膠管抽芯、鋼管抽芯、金屬伸縮套管抽芯、充氣充水抽芯等。按預(yù)應(yīng)力鋼材的機(jī)械張拉又可分為兩端張拉和單端張拉。2.影響因素和潛在危害2.1波紋管材質(zhì)、安裝定位和千斤頂?shù)拇_定鋼絞線伸長率超標(biāo)與鋼絞線的彈性模量和延伸率、金屬波紋管的材質(zhì)、鋼帶壁厚、錨具墊板的安裝、、波紋管的安裝定位、鋼絞線穿束方法、千斤頂?shù)倪x擇和校驗、操作工人的熟練程度、初應(yīng)力σ0的確定這幾種因素有關(guān)。2.2鋼絞線延長值超標(biāo)的危害伸長值不足的危害:一是不能給結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體施加有效預(yù)壓應(yīng)力;二是預(yù)加壓應(yīng)力不能有效傳遞,出現(xiàn)局部無預(yù)加應(yīng)力。3.工程實例3.1.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土分間構(gòu)造設(shè)計某城市跨線橋橋梁工程連續(xù)跨過城市主干道、地鐵高架、河道和支線鐵路。橋梁上部結(jié)構(gòu)為單箱雙室后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁(五跨一聯(lián),共六聯(lián)),底板、腹板設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力,頂板設(shè)置縱橫雙向預(yù)應(yīng)力;下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土“Y”型薄壁墩,墩頂設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力;基礎(chǔ)為鋼筋混凝土承臺接4根鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。3.2錨具的選擇和安裝要求(1)每一聯(lián)連續(xù)梁梁體混凝土分為五個施工階段,逐段澆筑而非一次成型,即相鄰現(xiàn)兩跨混凝土澆筑之間有一段十天左右間隔時間。(2)錨具采用“P型”錨,鋼絞線的一端連同錨具一同預(yù)埋在端橫梁混凝土內(nèi),只能采用后張法單端張拉,一旦發(fā)生斷絲、滑絲、伸長值不足等問題,將無法更換鋼絞線束,只能對管道進(jìn)行壓漿和封錨。(3)也是由于“P型”錨的原故,鋼絞線也只能在梁體混凝土澆筑前穿入。同時,后一段的波紋管和鋼絞線必須在前一段混凝土澆筑之前安裝好。鋼絞線和波紋管在空氣中暴露時間較長,易產(chǎn)生銹蝕和破壞。3.3差率數(shù)據(jù)的測定(1)伸長值不合格束主要出現(xiàn)在腹板縱向束中,底板和頂板束張拉伸長全部合格;(2)差率數(shù)據(jù)表現(xiàn)離散性,有正偏差也有負(fù)偏差,正偏差無超標(biāo)均處于合格范圍內(nèi),而負(fù)偏差最大則達(dá)到24%;(3)最先施工的第五聯(lián)第一段箱梁腹板束25%伸長值不合格;其次施工的第六聯(lián)第二段箱梁腹板束75%伸長值不合格;再后施工的第五聯(lián)第二段箱梁腹板束100%伸長值不合格。3.4伸長值的測算鋼絞線伸長值不足事故發(fā)生以后,設(shè)計、施工、監(jiān)理單位相關(guān)技術(shù)人員,以及聘請的工程經(jīng)驗豐富的設(shè)計、施工方面的專家,經(jīng)過幾輪研究和分析,逐步排除了以下幾方面的原因:(1)預(yù)留孔道經(jīng)過通氣、通水檢查,空氣和清水通過順暢,排除了管道被堵死的可能。(2)經(jīng)設(shè)計單位和監(jiān)理單位分別驗算,施工單位在理論伸長值計算參數(shù)E、θ、μ、k的取用方面沒有錯誤,計算結(jié)果正確;初應(yīng)力設(shè)定及其以下階段伸長值的推算方法可行。(3)鋼絞線、波紋管、錨具、夾片等原材料,各單項檢測指標(biāo)和組合試驗均合格,符合質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)(4)張拉用千斤頂、油泵和壓力表的噸位、級數(shù)符合要求,且經(jīng)兩次校驗,不存在性能問題;(5)操作工人對機(jī)具使用熟練,操作過程相對規(guī)范;(6)波紋管、錨墊板、連接器的安裝定位經(jīng)施工單位自檢和監(jiān)理工程師檢查驗收,符合設(shè)計圖紙要求;(7)設(shè)計單位設(shè)計的曲線段曲率半徑符合設(shè)計規(guī)范規(guī)定。最后,經(jīng)過現(xiàn)場詳細(xì)的調(diào)查取證:(1)鋼絞線是采用逐根穿入法穿束的;(2)量測波紋管的鋼帶厚度均在0.2~0.24mm左右;(3)在已穿好鋼絞線還未澆筑混凝土的波紋管底部,發(fā)現(xiàn)有不同程度的裂隙和砂眼存在;(4)在波紋管曲線段的拐點位置有綠豆大小的小洞。據(jù)此,在排除其他原因的基礎(chǔ)上推斷:(1)是混凝土內(nèi)水泥漿通過小孔和裂隙向管道內(nèi)滲漏,凝固后增大了孔道內(nèi)的摩擦力,影響張拉應(yīng)力傳遞和鋼絞線伸長。(2)箱梁頂板和底板混凝土只有40cm厚,而腹板一次澆筑混凝土高度在1.4m左右,相比之下水泥漿在混凝土自重作用下更易進(jìn)入腹板束管道內(nèi),這也就驗證了腹板束出現(xiàn)許多的不合格束,而頂板束和底板束卻幾乎沒有出現(xiàn)的現(xiàn)象。(3)伸長值偏差率數(shù)據(jù)表現(xiàn)離散,說明每一束管道的滲漏程度不同或根本沒有滲漏,這也與單根穿束法的偶然因素多有關(guān)。3.5單根穿束+鋼絞線單根穿束的缺陷(1)現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》第12.4.2條規(guī)定“金屬螺旋管的鋼帶厚度應(yīng)根據(jù)管道直徑、設(shè)置時間(在澆筑混凝土前或后設(shè)置鋼束)及是否有特殊用途而定,一般情況厚度不宜小于0.3mm”。(2)正是由于鋼帶厚度不足,在單根穿束過程中,鋼絞線與管道底部多次磨擦形成不易發(fā)覺的裂隙。而綠豆大小的洞眼,是鋼絞線在穿進(jìn)過程中尖銳的頂端撞擊曲線段拐點部位形成的。(3)由于配束的原因,后一段的波紋管和鋼絞線必須在前一段混凝土澆筑之前安裝好,再加上兩段之間的等待時間,波紋管長時間暴露在空氣中,易銹蝕形成砂眼。3.6孔眼的封閉和包裹初步分析出原因以后,在接下來的施工檢查中,加強(qiáng)了對波紋管上洞眼和裂隙的檢查,發(fā)現(xiàn)的孔眼一律采取封堵和包裹處理,鋼絞線伸長值再沒有發(fā)生不合格的現(xiàn)象。在此本文不再敘述對存在問題的梁段所采取的處理措施。3.7預(yù)應(yīng)力管道的質(zhì)量監(jiān)控第一、預(yù)應(yīng)力工程施工必須采取事前控制與過程控制相結(jié)合,把好材料關(guān)、工藝關(guān)、機(jī)具關(guān)和操作關(guān);對張拉、壓漿等關(guān)鍵工序,監(jiān)控單位一定要全過程旁站監(jiān)督第二、使用金屬螺旋管預(yù)留孔道,一定要高度重視