浅析预应力混凝土连续箱梁裂缝成因分析及加固措施
2015-03-20
1、引言
随着高速公路的迅速发展，预应力混凝土连续梁桥开始迅速发展和广泛应用。目前我国已建和在建的大部分桥梁为预应力混凝土梁桥，其中尤以预应力混凝土连续箱梁的发展和应用最引人注目。但由于设计人员设计验算考虑的不周详或者施工单位的施工不精，导致预应力连续箱梁出现不同程度的病害。
2、施工分段及施工缝处理
2.1施工分段
由于连续箱梁的连续长度很长,为避免在施工中因温度变化而产生额外的应力及施工上的不便,需要将其分段施工,分段长度约85m左右。在设计交底时,设计单位要求整座桥分段施工完成后,才能一起浇灌施工缝,然后才能一次落架。由于受到拆迁的影响,有的匝道桥只有一部分可以施工。为加快施工进度,同时也为了加快支架和模板的周转,我们提出了分段施工分别拆除支架的施工方案。我们通过对连续梁的受力原理以及分段施工过程中和体系转换后等工况的受力进行了认真的分析,并请设计单位对几种工况的受力进行了计算,最后得到的结论是分段施工分别拆除支架与整桥合拢后拆除支架的受力情况对比出入很小,只是在混凝土徐变过程中有一点小的变化,在分段悬臂端旁桥墩顶部顶板处其拉应力略有增加,对桥梁的安全性无影响。最后设计单位同意了我们的施工方案,但为了确保安全,在每一段梁悬端墩顶板处拉应力最大的地方增加10%的受拉钢筋。
2.2施工缝
施工缝设置在桥跨四分点处,因普通钢筋混凝土连续箱梁的钢筋较多,因此未设施工缝分布加强钢筋。施工缝两端在主梁体施工时以木板或泡沫板与主梁隔开,并留出主筋通过的孔洞。为保证梁体主筋焊接点不超过规范要求并方便操作,施工缝长度考虑为2m。施工缝采用一次浇注,浇注前将原梁体混凝土凿毛。浇注时顶、底板同时进行。底板混凝土用人工从梁体顶板开口处通过箱梁体内运输。施工缝浇注时间选择在一天气温最低的凌晨。为防止施工缝混凝土在未达到强度前因气温变化而出现收缩裂缝,故在施工缝施工中采取锁梁措施:一是球形支座的顶、底板连续螺栓不松开,在全桥完成后再予以剪断。二是用18kg小钢轨顶住两端的梁体。每道腹板设上中下三根小钢轨,钢轨端头以钢楔片楔紧。
3、施工过程中的加固处理方案
混凝土采用泵送混凝土,用强制式拌和机拌和。在泵送混凝土前先压水检查并湿润管道,再泵2~3盘砂浆,然后再泵送混凝土。在混凝土拌和过程中严格按配合比施工,以免出现堵管现象。原材料采用检测合格材料。减水剂根据气候选用,炎热季节采用缓凝型的木质素磺酸钙,其它季节采用早强型GM减水剂。混凝土的坍落度采用12~14cm,太小不宜泵送,太大在灌注腹板时混凝土会从底肋漏到底板上而无法进行。混凝土灌注时从低处向高处进行,以防止砂浆流失。在底板、腹板混凝土施工时,先浇注底板,以免在底板混凝土振捣时,底肋处会出现空洞露筋现象。
混凝土浇筑顺序由远而近，即每个节段从远离桥墩方向开始，逐渐与已浇筑好的节段端合拢，采用分层浇筑，这样可使底模的预加高度在新老混凝土合拢之前消失，减少出现裂缝的机会。若终盘时对挂篮吊杆高程有调整，则应对新老混凝土接缝处及时弥合处理（如二次插振捣等）以防止裂纹出现。插入式振捣是悬浇梁段混凝土内部振捣的主要振捣方式，要加强插振工作，即要防止漏振，也要防止过振现象的发生，确保箱梁段混凝土内实外光。在振捣过程中，不准振坏波纹管及接头，也不准直接在波纹管上进行振捣。同时内侧模和内腹板模上可开小小窗口，即方便观察也可插振。采用挂篮悬浇施工时，梁段自重误差控制在 3%以内，各对称梁段浇筑混凝土时应尽量同步进行，最大浇筑重量差不得超过设计允许值。
3.1箱梁腹板竖向预应力筋补张拉。腹板竖向预应力可以有效地降低箱梁的主拉应力，现有腹板裂缝出现的很大一部分原因是竖向预应力损失。对竖向预应力钢筋补张拉，并对竖向预应力筋管道补压浆。
3.2底板增加横向预应力筋。
箱梁底板由于过宽出现了较多纵向裂缝，虽不是主要受力裂缝，但极大地影响了箱梁的耐久性，对底板采用增加横向预应力筋法加固。该法属于主动加固措施，可有效地抑制裂缝的发展，并且可对裂缝情况进行持续观测。
4、施工中主要工艺要点
在每段箱梁施工时,将其分为两次施工。第一次浇注底板与腹板(腹板混凝土应比腹板与顶板的结合处略高1~3cm,以防止第二次施工后出现两道施工缝,影响混凝土的外观)。第二次浇注翼板与顶板。
4.1门式脚手架:门式脚手架具有施工简便、快捷、受力大、加工方便等特点,特别适合这种现浇梁施工。在门式脚手架上铺纵横向方木,为防止底模板之间的错台,方木在加工时应做到尺寸一致且无挠曲,顶层的横向方木的间距应尽量小。在墩顶实心段支架受力较大的地方,支架及方木特殊加强。支架基底若为松软土,则予以夯实,并做好排水,在夯实的土上放置大方木、枕木或石块作基础。
4.2万能杆件支墩式支架:由于钢轨挠度较大,因此在梁式支架上采取扣轨,尤其在腹板处受力较大的部位增加扣轨数量。规范中规定在现浇支架中有较大跨度的梁式结构时,为防止支架的不均匀沉降而使梁部产生裂缝,需在该梁两端支点处设置临时工作缝,考虑到我们混凝土浇注速度很快,故我们在实际施工中,尽管梁式支架的跨度最大达到9m,但在支架两端未设置临时工作缝。事后检查梁部,无任何裂缝,受力良好。
4.3滑丝的原因
锚板锥孔与夹片间的杂物；预应力筋上有油污，锚下垫板喇叭口内有混凝土或其它残渣；锚具质量低下，锚具夹片或硬度不配套或安装不正确；回油卸载过快；力筋锈蚀或粗强细不一致，限位深度不合理。
4.4断丝的原因
钢材材质不均匀，锚环、预应力筋和夹片硬度不能紧配合或严重锈蚀；外力损伤力筋表面出现应力集中；力筋过度的弯折、孔道、锚具、千斤顶不对中；油压表失灵造成张拉力过大，千斤顶未按规定校验。
4.5滑丝、断丝的处理原则
预应力筋滑丝、断丝数量超过设计规定或前述质量标准应予以处理外，并可参照《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定，对于后张构件钢钢丝、钢绞线或钢筋断裂或滑脱的数量。严禁超过同一截面预应力钢材总根数的3%，且一束钢丝只允许一根。
5、结语
桥梁工程是我国国民基础经济的主要支柱之一，也是构建全国交通运输网的基础要素。为了避免在桥梁工程施工过程中出现严重的质量问题，应采取有效的施工措施来切实提高桥梁工程的质量。总之，监理人员应具有足够的施工管理知识，必须熟知国家颁发的建设法规以及相应的规章制度，必须具有丰富的工程建设管理知识和经验。监理对于缩短建设工期、提高工程质量、控制工程投资起到了非常重要的作用。同时，监理人员要具有一定水平的行政管理知识和和管理经验，学会合同管理、经济管理，熟悉工程建设合同文件与设计文件，熟悉技术规程、规范和质量检验标准，熟悉监理管理规范和监理文件，熟悉施工环境和条件。在今后的工程监理工作中，才能更好地对建设过程及参与各方的行为进行监督、协调和控制，最优实现项目建设。
