一种采用预应力钢筋防止台身发生竖向裂缝的施工方法与流程

技术领域：

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种采用预应力钢筋防止台身发生竖向裂缝的施工方法。

背景技术：
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大量的薄壁桥台在施工过程中，常出现一些病害，其中较为典型的是台身在桩基上方出现竖向裂缝，如图5所示。

针对上述病害，李超华等(公路交通技术，2004年第3期)对薄壁桥台台身进行开裂原因分析及处理。该文认为台身开裂的原因主要为：温度、混凝土配合比、配筋率等，采取设置后浇块、设置假缝、加密配筋、选用水灰比小的混凝土等对竖向裂缝进行了处理。

上述现有技术所提出的技术措施没有建立在台身竖向裂缝产生的受力机理之上，不能有效防止台身竖向裂缝的产生。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种成本低和施工方便的采用预应力钢筋防止台身发生竖向裂缝的施工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种采用预应力钢筋防止台身发生竖向裂缝的施工方法，包括以下具体步骤：

步骤一：浇筑桩基和承台；

步骤二：浇筑承台上方左右两端的台身先浇段，两个所述台身先浇段之间预留有间隙，同时在台身先浇段下部的侧壁上浇注多个混凝土锚固块，所述混凝土锚固块上设置有孔洞；同时，在台身先浇段中设置预埋钢筋，所述预埋钢筋一端插设在所述台身先浇段中，另一端外露并置于两个所述台身先浇段之间的间隙中；

步骤三：将预应力钢筋穿过所述混凝土锚固块中的孔洞后进行张拉，张拉完成后将其锚固于混凝土锚固块上；

步骤四：在预埋钢筋上绑扎搭接钢筋，然后向两个所述台身先浇段之间的间隙中浇注微膨胀混凝土，形成台身后浇段；

步骤五：10～18个月后，拆除预应力钢筋，完成整个施工过程。

所述步骤二中两个台身先浇段之间预留的间隙宽[50，100]cm。

所述步骤三中预应力钢筋的张拉应力大小为0.75fpk，fpk为钢绞线的抗拉强度标准值。

所述步骤三中穿过所述孔洞的预应力钢筋为一束，且一束预应力钢筋由多根钢绞线组成，一束预应力钢筋中钢绞线的根数n根据如下公式计算：

其中：n为一束预应力钢筋中钢绞线的根数，

nnum为单个台身先浇段的预应力钢筋的束数，

roundup[number，num_digits]，number为需要向上舍入的任意实数，num_digits舍入后的数字的小数位数，

e为混凝土的弹性模量(mpa)，

α为混凝土的线膨胀系数，取为1×10^-5/℃，

δt为承台与台身混凝土的龄期差(d)，

bc、hc分别为承台的截面宽度和高度(mm)，

bt、ht分别为台身的截面宽度和高度(mm)，

tmax、tmin分别为混凝土桥有效温度标准值的最高温度和最低温度(℃)，可通过查询《公路桥涵设计通用规范》(jtgd60-2015)中的表4.3.12-2得到，

fpk为钢绞线的抗拉强度标准值(mpa)，

ap1为单根钢绞线的截面面积(mm²)。

本发明一种采用预应力钢筋防止台身发生竖向裂缝的施工方法的有益效果：

(1)本发明通过大量有限元计算及实际工程案例分析得出，台身在混凝土桥有效温度标准值的最高温度和最低温度之差、台身与承台混凝土的龄期差等作用下，台身在桩基上方出现竖向裂缝的受力机理是：承台与台身的变形受桩基的约束作用，因此台身的竖向裂缝产生于桩基上方，并竖向向上发展；基于台身产生竖向裂缝的受力机理，采用本发明技术对台身进行施工，可有效防止台身竖向裂缝的产生：将台身分为台身先浇段和台身后浇段进行分段浇筑，则台身可相对自由收缩，桩基对台身的约束基本被释放，从而降低了竖向裂缝发生的可能性；进一步，本发明通过限定的nnum束预应力钢筋，并设一束预应力钢筋中钢绞线的根数为n、按张拉应力大小为0.75fpd进行张拉，可恰好抵消台身在施工过程中由于混凝土桥有效温度标准值的最高温度和最低温度之差、台身与承台混凝土的龄期差等作用引起的拉应力，从而防止了台身在施工过程中产生竖向裂缝；同时，台身后浇段采用微膨胀混凝土进行浇筑，可增加台身的压应力；待10～18个月，台身混凝土完成大部分收缩徐变后，拆除预应力钢筋，拆除的预应力钢筋可循环使用；

(2)本发明形成了一套完整、有效、独特的施工方案，可有效防止台身在施工过程(考虑混凝土桥有效温度标准值的最高温度和最低温度之差、台身与承台混凝土的龄期差等作用)中产生竖向裂缝。

附图说明：

图1为本发明步骤二对应的立面图；

图2为本发明步骤三对应的立面图；

图3为本发明步骤四对应的立面图；

图4为图3中a-a的剖视图；

图5为台身3在混凝土桥有效温度标准值的最高温度和最低温度之差、台身3与承台2混凝土的龄期差等作用下，在桩基上方出现竖向裂缝的示意图；

图中：1-桩基，2-承台，3-台身，3a-台身先浇段，3b-台身后浇段，4-预应力钢筋，5-混凝土锚固块，6-预埋钢筋，7-搭接钢筋。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例桥梁位于温热地区，通过查询《公路桥涵设计通用规范》(jtgd60-2015)中的表4.3.12-2得：tmax＝34℃、tmin＝－3℃，承台2的截面宽度和高度分别为bc＝6300mm、hc＝1500mm，台身3的截面宽度和高度分别为bt＝1000mm、ht＝1600mm，承台2与台身3采用c30混凝土，则混凝土的弹性模量e＝3.0×10⁴mpa，混凝土的线膨胀系数α＝1×10^-5/℃。

本发明提供的一种采用预应力钢筋防止台身发生竖向裂缝的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：浇筑c30混凝土形成桩基1和承台2；

步骤二：60天后，如图1所示，浇筑c30混凝土形成桩基1上方左右两端的台身先浇段3a，即承台2与台身3混凝土的龄期差δt＝60d，且在两个所述台身先浇段3a之间预留有100cm宽的间隙，同时在台身先浇段3a下部的侧壁上浇注形成多个混凝土锚固块5，在本实施例中，单个台身先浇段3a侧壁上均浇注有两排混凝土锚固块5，每排两个，如图3和图4所示，即每个台身先浇段3a上浇注有八个混凝土锚固块5，两个混凝土锚固块5上下间距50cm(则单个台身先浇段3a的预应力钢筋4的束数nnum＝4)，所述混凝土锚固块5上设置有直径为10cm的孔洞，所述孔洞中穿设有预应力钢筋4；同时，在两个台身先浇段3a中埋设直径为16mm的hpb400级、上下间距15cm的双排预埋钢筋6，预埋钢筋6一端插设在所述台身先浇段3a中，另一端外露并置于两个所述台身先浇段3a之间的间隙中，在本实施例中，所述预埋钢筋6置于台身先浇段3a中为80cm长，另有40cm长外露并置于两个所述台身先浇段3a之间的间隙；

步骤三：拆除浇注用支架及模板后，根据图2所示，将fpk＝1860mpa的一束预应力钢筋4穿过所述混凝土锚固块5中设置的孔洞后，其中，一束预应力钢筋4由n根φ^s15.2的钢绞线组成，单根φ^s15.2钢绞线截面面积ap1＝140mm²，则一束预应力钢筋4中钢绞线的根数n按下式计算：

按照张拉应力大小为1395mpa对预应力钢筋4进行张拉，张拉完成后将其锚固于混凝土锚固块5上；

步骤四：在预埋钢筋6上绑扎80cm长、直径为16mm的hpb400级的搭接钢筋7，如图3和图4所示，然后向两个所述台身先浇段3a之间的间隙中浇注c30微膨胀型混凝土，形成台身后浇段3b，形成整个台身3结构；

步骤五：12个月后，拆除预应力钢筋4，完成整个施工过程。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。