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贵州凯峡河特大桥预应力精细化施工测控技术研究

一、项目简介

预应力是预应力混凝土桥梁的质量控制核心和长久生命线。预应力混凝土结构中预应力的准确建立和持久生效,一方面取决于预应力设计的合理性,另一方面取决于施工过程材料、器具、设备、人员、工艺以及质量检验控制等多个环节。因此,预应力工程往往是工程中设计、施工技术难度相对较大,质量、安全风险因素较多,过程控制要求较高的部分。此外,预应力在工程竣工时属于隐蔽工程,其可持续的内在质量很难通过竣工检测时的临时加载观测分析得到准确的识别。加之近年来国内经济、社会发展迅速,如预应力混凝土桥梁上车辆轴重及其流通量持续增长,超载、超限车辆上升,使得预应力桥梁的使用荷载条件不断恶化。

以预应力混凝土桥梁为例,通过对近年来部分大桥的运营观测,为数众多的大跨径预应力混凝土连续梁和连续刚构桥由于在施工上存在缺陷与不足,致使这些桥梁在投入营运几年后,普遍暴露出预应力管道压浆不饱满或漏压浆、后期预应力损失偏大,主梁跨中下挠过大、梁体斜向和纵横向开裂等危及桥梁正常使用与耐久性的缺陷与病害。而采用预制安装施工方法修建的钢筋混凝土和预应力混凝土空心板梁与小箱梁桥,在投入使用以后,普遍出现了梁端支承受力不匀、支座滑脱造成梁体受力不均,横向联接薄弱、铰缝纵向开裂,单板或单梁受力特征显著,在当前频繁重载交通下,存在极大的安全隐患。

经过施工现场的调查表明,造成以上结果的主要原因是目前国内外预应力施工质量控制在预应力筋制作与安装、预应力筋张拉等关键环节存在较多漏洞和疏忽,加之现有预应力施工质量检测控制手段比较原始,控制效率较低、精度差,难于控制预应力施工质量,无论在大小与均匀性上都达不到设计要求。

本课题将以贵州凯峡河大桥为依托工程,从预应力精细化施工测控技术入手,把锚具控制系统、梳编穿束系统(确保有效预应力同束不均匀度)、预应力张拉控制系统(确保有效预应力大小及其同断面不均匀度)、有效预应力检测控制系统(对预应力施工过程进行结果验证控制)和智能评估系统(实时跟踪现场过程与验收结果控制,全面确保预应力施工质量)这一套“全过程、系统化、定量化、智能化”的桥梁预应力精细化施工全过程智能测控技术体系应用到贵州凯峡河大桥当中。从而提高预应力施工效率和精确度,充分发挥预应力材料潜力,确保预应力大小和均匀度,使梁体预应力与变形达到设计指标,消除因预应力施工不当而导致的工程事故和隐患,减少桥梁后期管理维护成本,延长桥梁使用寿命,具有重大的现实意义和良好的经济社会效益。

二、技术特点及创新点

1、技术特点

本课题的关键技术是桥梁预应力精细化施工工艺体系的验证、完善与充分应用——体现体系的系统性、连贯性、严密性与有效性,包括锚具控制、预应力筋安装、预应力筋束编、张拉跟踪、智能压浆跟踪等过程控制、预应力大小和均匀度检测、预应力管道密实度检测等结果验收控制,从而为建立《预应力精细化施工控制技术规程》打下坚实的基础。

2、创新点

1)张拉同步精度控制、同束不均匀度控制和同断面不均匀度控制

2)管道密实度的优化控制

3)同束不均匀度和同断面不均匀度的优化控制

三、推广应用情况

桥梁预应力精细化施工工艺在理论与实践方面均已经得到验证与认可。但由于是新兴技术,许多施工单位受工期紧迫或增加操作程序等短期认识所限,往往在接触到该技术的早期会产生抵触和反对,而通过在凯峡河特大桥的实施效果来看,发现该技术不但不会延误其施工进度,反而会提高施工效率和质量、大幅减少因施工失误造成的返工和浪费,因此将桥梁预应力精细化施工工艺在中交集团内部广泛推广应用。

四、效益分析

1、经济效益

施工过程中,公司组织相关人员进行技术公关,通过不同方案比选,确定了主桥预应力“精细化”施工系统控制方案,方案实施后延长本桥大修周期20%、缩小大修规模20%,相应的大修次数将减少20%,综合起来大修成本可降低1-(1-20%)×(1-20%)= 36%。预应力“精细化”施工控制系统的初期投入和运行费用不到工程建设总成本的1%。因此本产品系统的桥梁全寿命期投资经济效益是非常显著的。

2、社会效益

课题组采用预应力“精细化”施工系统控制方案对我公司在建项目荔波至榕江高速公路LR03标牛长河特大桥的建设具有指导意义。它为业主提供了有价值的数据和资料,为保证牛长河特大桥后期运营使用提供有利的技术保障。课题编制的《凯峡河特大桥预应力精细化施工测控技术研究工作报告》为工程建设单位提供了技术支持。

五、评审(鉴定)、专利和获奖情况

该项目2016年12月通过中交第二公路工程局有限公司验收(验字[2016]10号),研究成果总体上达到了更高的效益。


项目承担单位:重庆忠诚预应力工程技术有限公司

参加单位:无

联系人:王继承

联系电话:023-62647187

通信地址:重庆市南岸区学府大道66号

邮政编码:400000


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2017年11月17日 星期五

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