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在研项目——桥梁结构锚下有效预应力控制技术应用与沿程预应力监测技术研究介绍

科技视窗 NEWS

在研项目——桥梁结构锚下有效预应力控制技术应用与沿程预应力监测技术研究介绍

分类:
在建工程科研项目
作者:
来源:
2018/09/28 14:48

1、主要解决的技术难点和问题

预应力混凝土结构桥梁具有造价低、施工简便、就地取材等优势,已成为300米跨径以下桥梁建设的主要结构形式。

混凝土结构桥梁发展历史并不长,但在技术进步方面却经历许多。从钢筋混凝土到预应力混凝土,从先张预应力混凝土到后张预应力混凝土,从体内索混凝土预应力到体外索混凝土预应力,从普通孔道压浆到真空压浆,从简单粗放预应力体系建立现实问题的认识到精细化预应力体系建立先进理念的提出,等等,可见混凝土桥梁结构预应力技术始终处于不断改进、发展之中。

从已有预应力混凝土桥梁施工情况来看,预应力体系建立存在的主要问题在于施工过程精细化质量控制不够;预应力管道几何状态控制不力;预应力束中钢绞线平行度不够,受力不均,为钢绞线受力安全埋下隐患;预应力张拉精确控制不够,为结构受力安全埋下隐患;预应力管道压浆饱满度、密实度不够,直接导致预应力松弛加剧;等等。这些问题直接影响预应力体系建立的精度以及长期耐久性。

从已有预应力混凝土桥梁使用情况看,预应力混凝土结构桥梁存在的主要问题在于结构开裂、主梁超限下挠,均与预应力体系建立的精度以及长期耐久性有关。

关于预应力施工,已有国家、行业以及地方规范,但仍然存在执行规范不到位以及一些关键问题还未真真解决的问题,特别是对于一些大跨径预应力混凝土桥梁的预应力施工控制的重要性认识还不足,控制手段还不到位,主要体现在预应力管道、预应力索以及锚具等的精细化制作、安装还不够,预应力张拉精确测控技术手段还不够,预应力管道压浆控制技术手段还有待研究等。

关于预应力度及其各钢绞线应力均匀度监测与控制问题,重庆交通大学等单位已做了大量研究与实践,研发出了相应的监测仪器设备,获得了市级科技奖励,编制了相应地方标准,但其内容主要还在于锚下部位应力的相关控制,还未涉及预应力索沿程应力监测。而即使锚下部位应力施工时控制效果很好,如果预应力索沿程应力分布不满足设计要求,仍然影响整个预应力体系建立的精度以及长期耐久性。

因此,一方面,急需针对已研发出的锚下预应力监测与控制技术,开展应用研究,以促进桥梁结构预应力施工质量以及预应力体系长期耐久性的提高,进一步完善相关技术规范;另一方面,急需开展预应力索沿程应力分布监测技术研发与实践,以便通过掌握预应力索沿程应力分布情况,倒逼预应力体系精细化建立,进一步提高桥梁结构预应力施工质量以及成桥预应力体系长期耐久性, 预应力混凝土桥梁结构长期安全耐久提供基本支撑。

2、国内外发展现状

本集团虽开展预应力施工已多年,但在桥梁结构预应力施工质量以及预应力体系长期耐久性方面的专门研究很少。

国内已有不少关于桥梁结构预应力施工方面的研究,但真正对预应力施工质量控制技术产生革命性的影响的成果还不多,其中,重庆交通大学通过近20年的研究,提出了同断面锚下索力不均匀度以及同束锚下绞线应力不均匀度控制理念,开发了相应测试技术,成果部分纳入国家行业标准及重庆市地方标准。对于预应力束沿程应力分布问题,国内研究还很少,更没有有效监测与控制技术。

作为以土木工程建设为主要业务的城建集团,预应力施工是常见的施工内容,通过研究掌握预应力精细化施工及其结构预应力体系质量控制的核心技术,以保证工程质量及工程结构长期耐久性十分重要,同时也是提高集团核心竞争力,促进企业可持续发展所必须的。

3、主要研究技术路线

本研究主要依托重庆高家花园嘉陵江大桥复线桥工程进行

(1)依托工程简介

重庆高家花园嘉陵江大桥复线桥(以下简称“复线桥”)工程平行于既有大桥上游,复线桥桥梁中心线距离既有大桥桥梁中心线33.35米,主桥桥型及桥跨均保持与既有大桥一致。复线桥主桥工程主桥设计起点为K10+347.321,主桥设计终点为K10+875.321,主桥全长528米。   

重庆高家花园嘉陵江大桥复线桥主桥跨径布置为140+240140m,为变高度连续刚构体系。主梁根部梁高15.0m,跨中及边跨直线段梁高均为4.5m。主梁采用单箱双室截面,箱梁腹板采用直腹板。

主梁采用三向预应力设计。纵横向预应力钢束均采用φs15.2高强度低松弛钢绞线,标准强度fpk=1860Mpa。纵向预应力顶板钢束采用φs15.2-2123钢束,纵向预应力腹板钢束采用φs15-21型钢束,纵向预应力底板钢束采用φs15.2-19钢束。

主桥采用悬臂节段施工(32节段)、边跨支架现浇段及合龙段。0号节段长度为16m16号节段长度为2.5m712号节段长度为3.0m1316号节段长度为3.5m1732号节段长度为4.0m,合龙段长度2.0m,边跨支架现浇段长度19.0m。最大悬浇节段重量为484.6吨。

主梁纵向采用全预应力混凝土设计、横向采用预应力混凝土A类构件设计。考虑大跨度连续刚构运营阶段可能出现的下挠现象,箱梁内预留体外预应力锚固装置。

(2)项目实施的必要性和主要技术路线

从依托工程工程特点来看,属于特大型预应力混凝土连续刚构桥,根据已有建设经验,该桥预应力施工质量风险高。因此,在已有研究成果及相应的技术手段基础上,针对针依托工程预应力施工开展预应力精细化施工技术应用研究,一方面指导依托工程建立准确、可靠地预应力体系,另一方面总结完善预应力精细化施工技术成套技术是十分必要的。

针对特大型预应力混凝土连桥梁预应力索沿程应力分布研究及测试首都缺乏的实际情况,依托重庆高家花园嘉陵江大桥复线桥工程施工,研究预应力索沿程应力分布情况,研制其测试技术,一方面进一步掌握桥梁预应力体系建立效果,另一方面形成预应力索沿程应力分布测试方法是十分必要的。

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