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無粘結預應力鋼棒在連續梁轉體中的應用
2018-03-14
【摘 要】無粘結預應力鋼棒作為新材料、新工藝,在橋梁施工中應用有廣泛的前景,本文以衡柳上行疏解線特大橋(48+88+48)m轉體連續梁豎向預應力施工為依托,對無粘結預應力鋼棒的材料特性、設計原理、組件構成及施工工藝做出詳細的介紹。
【關鍵詞】無粘結預應力鋼棒;結構形式;施工工藝
1工程概況
衡柳上行疏解線特大橋于HLDK2+039采用(48+88+48)m連續梁跨越四條既有貴廣客車聯絡線,既有線與線路法向交叉角約為60.0°,為了減少施工對既有線的干擾,連續梁采用先沿既有線對稱懸灌、形成倆個T構后,倆側同時順時針轉體,轉體就位后施工中跨合龍段和邊跨現澆段的施工方法。轉體至設計線位,解除主墩臨時制作鎖定,完成體系轉換,施工主跨合攏段。
梁體縱向、橫向、豎向均設預應力;縱、橫向采用抗拉強度標準值fpk=1860MPa,彈性模量Ep=195GPa公稱直徑為15.2mm高強度低松弛鋼絞線;豎向采用抗拉強度標準值fpk=1420MPa、彈性模量為Ep=200GPa無粘結預應力鋼棒。
2無粘結預應力鋼棒原理
預先通過組件給混凝土構架施加拉應力,使之處于預加的應力狀態,這種狀態能夠部分或全部抵消使用荷載下產生在構件上的拉應力,從而使預應力構件在承載時不開裂、或推遲開裂、或減小裂縫的開展和速度,提高構件的抗裂度和剛度。
3無粘結預應力混凝土鋼棒的特點
3.1采用無粘結設計,后張法施工
無粘結預應力鋼棒工藝與傳統的豎向預應力精軋螺紋工藝相比,省去了預埋管道、穿束、壓漿、割除多余鋼筋等工藝,減少了定位管道鋼筋數量,簡化了施工工藝,縮短了施工工期,并且無粘結施工可有效改善預應力的防腐。預應力混凝土鋼棒螺紋錨具應力損失小,施工數據準確;螺紋升角小,增加了螺紋的摩擦角度,更有利于放松。
3.2采用支承式螺紋錨固回縮量小
采用支承式螺母錨具,錨固螺母旋轉鎖緊的錨固結構,降低錨固應力損失,錨固螺母選擇調制處理的高強螺母(等級8H),螺母螺距1.5mm,錨固效率高,回縮量小,防松性能高。
3.3節約鋼材
采用預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件代替傳統產品精軋螺紋鋼筋錨具可以節約28%左右的鋼材,為國家節約鋼材,同時也可以減輕自重,增強連續梁的剛性。
3支Φ16預應力混凝土鋼棒的公稱承載力與單只JL32精軋鋼筋公稱承載力相當,可以用3支Φ16預應力混凝土鋼棒替代一支JL32精軋螺紋鋼筋。
鋼材用量對比:同承載力下節約鋼材=(6650-1578×3)/6650=28.8%
3.4良好的機械性能
預應力混凝土鋼棒采用中的碳合金鋼,通過冷調質工藝得到金相組織為回火索氏體,回火索氏體具有良好的機械性能,其延伸率達到7%以上。精軋螺紋鋼筋性能不穩定,外形尺寸公差大,相比之下預應力混凝土鋼棒具有更好的綜合機械性能。
4無粘結預應力鋼棒施工工藝
4.1施工準備
(1)審核設計圖紙,計算出每根鋼棒的長度及數量,提報材料計劃;
(2)做好無粘結預應力鋼棒及錨具的檢驗、試驗;
(3)計算出每根預應力鋼棒的張拉值及伸長值;
(4)標定千斤頂,監測各種機具、設備;
(5)按照設計要求,對不同長度鋼棒做好編號,施工時按照編號依次安裝,確保安裝位置準確。
4.2連續梁豎向無粘結預應力鋼棒安裝
(1)掛籃模板調整到位后,在模板上標出無粘結預應力鋼棒的位置,特別是要標注準確鋼棒底標高位置。
(2)準備所需無粘結預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件,避免鋼棒護套破損,將螺旋筋焊接在錨墊板上,螺旋筋與錨墊板上的鋼棒孔須同心,且錨墊板斷面垂直。
(3)預應力混凝土鋼棒螺紋組件布筋嚴格按照圖紙設計布置,預應力混凝土用鋼棒與錨墊板垂直,張拉端絲扣外露長度不小于3cm。
(4)采用Φ16mm以上鋼筋將鋼棒底標高進行限位,限位鋼筋與主筋焊接牢固,以確保在混凝土澆筑過程中鋼棒不發生位移。
(5)澆筑混凝土前,檢驗預應力混凝土鋼棒護套是否破損,如破損應做密封處理。
(6)張拉端預應力混凝土用鋼棒絲扣重點保護,避免絲扣磕碰,混凝土或灰塵沾附。
4.3施工張拉
張拉采用穿心式千斤頂,單項張拉的方式進行施工。混凝土達到設計要求(設計強度95%),縱向預應力張拉完成后,盡量推遲張拉,但滯后縱向預應力筋張拉不宜大于3個懸澆段。
(1)張拉前將張拉槽口內的雜物清除干凈,鋼棒要露出鋼筋的絲扣。
(2)將張拉頭通過螺紋連接到張拉桿上
(3)將張拉頭與張拉桿組件通過螺紋連接預應力混凝土鋼棒的張拉端外露絲扣上。
(4)將張拉桿后端的螺母取下。
(5)在將千斤頂套在張拉桿上,并將張拉桿上的螺母旋上。
(6)在按照千斤頂的操作規程進行張拉。
(7)張拉到規定的應力后,搖動鎖緊手柄將錨固螺紋鎖緊(整個張拉過程中可以隨時鎖緊錨固螺母)。
(8)拆除張拉力,并將張拉桿后端的螺母取下。
(9)取下千斤頂和張拉桿與張拉頭組件,8一次張拉完成。
4.4錨固擋板安裝及封錨
張拉后無粘結預應力鋼棒應立即進行錨固擋板安裝和封端保護,。
4.4.1錨固擋板的安裝
張拉完成后,將錨固擋板從兩支無粘結預應力鋼棒端頭同時穿入,將錨固擋板推至與錨固螺母外側貼合后,再依次鎖緊錨固備母。
4.4.2封錨
(1)封錨砂漿填壓前,應對錨穴內部進行鑿毛處理,并清理油污、浮沉、雜物及積水等。清理完成后,在錨穴內壁均勻噴涂提高粘結強度的界面劑。
(2)封錨砂漿填壓時環境溫度宜為5℃-35℃,當溫度過低時要采取保溫措施,保溫時間不少于24h,避免陽光直射、雨雪和大風環境進行封錨作業。
(3)封錨砂漿分層填壓振搗。采用空氣錘對砂漿進行振搗,頻率不小于1000HZ,振搗力不小于3kg,振搗次數不小于4次,每次振搗時間不得少于1分鐘。封錨完成后立即在砂漿表面噴涂養護。
5施工注意事項
(1)張拉施工過程中,嚴禁施工人員及其附屬人員站在被張拉鋼棒端,防止操作失誤造成鋼棒斷裂等意外因素導致鋼棒或千斤頂配件飛出造成人員擊傷。
(2)由于張拉螺紋長度有限,所以施工中必須準確控制定位鋼棒標高,否則會出現張拉后錨固長度不足或錨固后高于混凝土頂面情況。
(3)張拉端錨墊板鋪設平整,切定位一定要準確,如果錨墊板過于向下,張拉時,容易使保護套侵入張拉螺母中,導致無法擰緊。
(4)張拉前必須將張拉槽口清理干凈,特別是要保證鋼棒螺紋清潔,如螺紋內有雜物,將導致無法螺母無法擰緊。
6結束語
無粘結預應力鋼棒綜合了精軋螺紋、鋼絞線的優點,極大簡化施工工藝,提高整體施工質量,相比精軋螺紋大大節約鋼材,是近年來新工藝、新材料的應用技術,具有廣泛的推廣前景。
參考文獻
[1]《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南》(TZ203-2008)
[2]《鐵路預應力混凝土連續梁(鋼構)懸臂澆筑施工技術指南》(TZ324-2010)
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