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1、1 让中国桥梁更安全 湖南联智桥隧技术有限公司2013年1月 桥梁预应力施工智能化成套技术 2 7月15日 通车仅14年钱塘江三桥引桥塌了 7月14日 建成不到12年的武夷山公馆大桥垮了 7月11日 建于1997年的盐城通榆河大桥坍塌 3 国内某竣工于1994年的三索面独塔斜拉桥 曾为交通部85科技攻关项目 设计使用寿命为50年 2011年12月 该桥被爆破拆除 4 纵向主梁切片照片 5 纵向主梁预应力管道压浆严重不饱满 50 孔道钢束完全未被水泥浆包裹 30 孔道存在部分空洞 6 某施工单位将一片存在裂缝的T梁准备进行架设安装 7 大桥 偶然垮塌 只怕会此起彼伏 超载究竟是 元凶 还是压死骆
2、驼的 最后一根草 8 2 内因 预应力不合格压浆不饱满施工质量通病 环境因素 1 外因 轴重增加 车辆超载 危害桥梁安全的原因 9 内因一 预应力张拉质量不合格 有效预应力偏小 预应力度不足 结构过早出现裂缝 下挠超限 有效预应力偏大 可能导致预应力筋安全储备不足 结构过大变形或裂纹 甚至脆性破坏 有效预应力不均匀 将导致预应力筋的早期疲劳 危及桥梁使用寿命 10 1 施加张拉力不准确 2 张拉过程中预应力的损失过大预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 锚具变形 预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 弹性压缩引起的应力损失 预应力筋松弛引起的应力损失 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 损失程度
3、与张拉过程是否规范有关 不合格的主要原因 11 不能保护预应力筋免遭锈蚀 不能保证结构物的耐久性 预应力筋在高应力状态下更易锈蚀不能预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体 不能增加锚固的可靠性 不能提高结构的抗裂性和承载能力 灌入孔道的水泥浆 既包裹预应力筋 又接触孔道壁 把预应力筋和孔道壁粘结起来 共同作用 内因二 管道压浆不密实 约是普通状态下的6倍 12 国内某大桥运行仅10年后 主桥箱梁腹板开裂 中间三跨跨中底板横向贯穿开裂 跨中下挠严重 大桥最终于2005年拆除 13 管道压浆不饱满 危桥拆除 预应力管道压浆缺陷 14 预应力管道压浆不密实将严重影响结构的耐久性 使得桥梁结构可能在毫无
4、征兆的情况下突然坍塌 1985年2月1日 英国威尔士的Ynys Gwas桥在正常使用阶段 在没有受到任何外在冲击 在毫无征兆的情况下突然倒塌 引起人们对灌浆质量的重视 必须重新审视预应力桥梁的孔道灌浆问题 曾于1992年9月发布紧急通知 由于后张法预应力体系在压浆方法上不能确保其安全性 在安全性得不到保证之前 英国不得使用压浆的后张法预应力结构 15 孔道压浆不密实主要原因 1 管道堵塞 压浆过程不规范 2 浆液质量差 水胶比大 泌水 3 压浆工艺不能保证管道充盈 16 内因三 预应力施工质量通病 预应力施工质量通病主要体现在 断丝 滑丝 锚下开裂 下陷 张拉强度和时间失控 锚夹具质量差 绞线
5、在孔道内缠绕 多穿或少穿绞线 砼质量 材料质量问题 有问题并不可怕 可怕的是这些问题被隐瞒 将给结构留下了很大质量 安全隐患 17 结构受损桥梁垮塌 预应力不合格 钢绞线锈蚀 留下质量隐患 18 在桥梁的安全耐久性方面 目前的现状是桥愈修愈多 愈修愈大 但桥梁的使用寿命却愈来愈短 据统计2007 2011年五年内 全国共有37座桥梁垮塌 平均每年有7 4座桥梁垮塌 其中13座在建桥梁发生事故 致使182人丧生 177人受伤 在这37座桥梁中有60 的桥龄不足20年 特别是2011年七月份不到十天时间内连续跨了4座桥 有些桥梁寿命还不足12年 引起了全国震惊 19 如何让中国桥梁更安全 20 梳
6、编穿束工艺智能张拉技术循环智能压浆工艺预应力孔道专用压浆剂张拉压浆远程监控系统 成套技术解决方案 21 梳编穿束不当会严重影响各绞线受力的均匀性 1 钢绞线梳编穿束工艺 22 梳编穿束工艺现场培训 23 钢绞线和锚具编号 24 梳束 25 整束穿束 26 安放工作锚现场 27 采用梳编穿束工艺 在熟练掌握后不仅不会耽误工期 还能大大提高工作效率 28 2 预应力智能张拉技术 预应力智能张拉工艺是指采用计算机 通信 控制 液压等先进技术对预应力整个张拉过程进行控制 不受人为因素干扰 不需要进行人工开泵 人工测量的预应力张拉工艺 其中预应力智能张拉系统以张拉力控制为主 伸长量误差为校对指标 29
7、桥梁预应力传统张拉工艺的特点 可概括为 1 人工手动驱动油泵 2 根据压力表读数控制张拉力 3 待压力表读数达到预定值时 用钢尺人工测量张拉伸长值 4 人工记录张拉数据 30 31 通过对1200多片简支梁和七座连续刚构梁桥的预应力检测数据分析 传统张拉工艺存在如下主要问题 1 张拉力控制误差过大 达 10 2 绞线伸长值测量不及时 准确 未能实现张拉力和伸长值的双重同步控制 3 张拉过程很不规范 预应力损失大 4 两端对称张拉不同步 结构受力不均 5 人工记录数据 质量隐患被掩盖 6 施工过程存在人身安全隐患 32 人工测量伸长值 存在安全隐患 33 系统结构图 智能张拉技术概要 34 智能
8、张拉仪 张拉系统控制平台 智能千斤顶 35 主要研究成果及技术特点 精确施加应力系统能精确控制施加的预应力力值 将误差范围由传统张拉的 10 缩小到 1 2011版桥涵施工技术规范7 12 2第2款规定 张拉力控制应力的精度宜为 1 5 及时校核伸长量 实现 双控 实时采集钢绞线伸长量 自动计算伸长量 及时校核伸长量是否在 6 范围内 实现应力与伸长量同步 双控 对称同步张拉一台计算机控制两台或多台千斤顶同时 同步对称张拉 实现 多顶同步张拉 工艺 规范7 12 2第1款规定 各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为 2 36 36 伸长量校核 张拉力控制 张拉力精确控制 同步控制 伸长量校核 同步
9、控制 37 4顶同步对称张拉 应用于箱梁 连续刚构等结构 38 智能控制张拉过程 减少预应力损失张拉程序智能控制 不受人为 环境因素影响 停顿点 加载速率 持荷时间 卸载速率等张拉过程要素完全符合桥梁设计和施工技术规范要求 规范规定持荷时间为5分钟 最大限度减少了张拉过程中的预应力损失 质量管理和远程监控功能可实现质量远程监控 张拉过程真实记录 真实掌握质量状况 质量责任永久追溯 39 现场拍照 确保监理 施工人员到位 实现远程监控管理 40 技术经济比较表 智能张拉与传统张拉之比较 41 技术经济比较表 42 3 循环智能压浆工艺 预应力智能张拉技术有力地保证了预应力张拉施工质量 然而再好的
10、张拉技术也必须在管道压浆密实的条件下才能保证结构的耐久性 张拉质量 压浆质量 桥梁安全 耐久 43 2011版公路桥涵施工技术规范 将压浆质量提高到了前所未有的高度 从4个方面来保证压浆密实度 1 对压浆材料提出严格的技术要求 低水胶比 高流动度 零泌水率 2 采用合理的压浆设备 3 采用先进的压浆工艺 4 精细的施工组织管理 44 循环智能压浆工艺解决了2 3 4项的问题 循环智能压浆工艺是采用浆液循环方式带出管道内空气和杂质 利用计算机 通信 传感 控制等技术对压浆过程中材料水胶比 灌浆压力和持压时间等进行控制的灌浆工艺 45 系统结构图 46 压浆现场 47 主要技术特点浆液满管路持续循
11、环排除管道内空气管道内浆液从出浆口导流至储浆桶 再从进浆口泵入管道 形成大循环回路 浆液在管道内持续循环 通过调整压力和流量 将管道内空气通过出浆口和钢绞线丝间空隙完全排出 还可带出孔道内残留杂质 气泡排出 48 准确控制压力 调节流量 1 精确调节和保持灌浆压力自动实测管道压力损失 以出浆口满足规范最低压力值来设置灌浆压力值 保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值 关闭出浆口后长时间内保持不低于0 5MPa的压力 2011版桥涵施工技术规范7 9 8条规定 对水平或曲线管道 压浆压力宜为0 5 0 7MPa 关闭出浆口后宜保持一个不小于0 5MPa的稳压期3 5min 2 当进
12、出浆口压力差保持稳定后 可判定管道充盈 3 通过进出口调节阀对流量和压力大小进行调整 准确控制水胶比按施工配合比数量自动加水 准确控制加水量 从而保证水胶比符合要求 2011版桥涵施工技术规范7 9 3条规定 浆液水胶比宜为0 26 0 28 49 一次压注双孔 提高工效对于跨径50m内的预制梁 单孔长度小于70m的预应力管道均可双孔同时压浆 从位置较低的一孔压入 从位置较高的一孔压出回流至储浆桶 节约劳动力 提高工效100 循环回路 出浆口 进浆口 50 实现高速制浆 提高浆液质量系统采用高速制浆机 将水泥 压浆剂和水进行高速搅拌 其转速为1420r min 叶片线速度 10m s 能完全满
13、足规范要求 2011版桥涵施工技术规范7 9 4条规定 搅拌机的转速应不低于1000r min 其叶片的线速度不宜小于10m s 压浆完成后出浆口 51 规范压浆过程 实现远程监控灌浆过程由计算机程序控制 不受人为因素影响 准确计量加水量 实时监测灌浆压力 稳压时间 浆液温度 环境温度各个指标 自动记录 并打印报表 无线传输将数据实时反馈至相关部门 实现预应力管道压浆的远程监控 52 系统集成度高 简单适用系统将高速制浆机 储浆桶 进浆测控仪 返浆测控仪 压浆泵集成于一体 现场使用只须将进浆管 返浆管与预应力管道对接 即可进行压浆施工 操作十分简单 适用于各种结构的管道压浆 53 湖南通平高速
14、管道截面压浆密实度对比 54 山西苛临高速箱梁预应力管道截面压浆密实度对比 左4孔智能压浆 右4孔传统压浆 55 智能压浆 传统压浆 56 铁丝插入 从以上测量可知 传统压浆梁孔道空隙深度约为 2 5m 0 5m 3m 管道内空隙深度测量 57 技术经济比较表 58 技术经济比较表 续 59 4 预应力孔道专用压浆剂 目前 预应力孔道压浆所使用的传统压浆材料在纯水泥浆中掺配压浆剂 但传统管道灌浆存在以下严重问题 1 浆液质量稳定性不好 流动性低 流动性损失快 体积不稳定 2 新拌浆液泌水率大 易离析分层 孔道压浆难成饱满状态 3 硬化后浆液不密实 空隙多 60 预应力孔道专用压浆剂 LZY01
15、 具有以下特点 低水胶比水胶比为0 26 0 28 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 第7 9 3条表7 9 3后张预应力孔道压浆浆液性能指标中规定水胶比应为0 26 0 28 高流动度浆体的出机流动度可达10s 30min后流动度仍在18s以内 60min后流动度仍保持在25s以内 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 第7 9 3条表7 9 3后张预应力孔道压浆浆液性能指标中规定初始流动度为10 17s 30min流动度应为10 20s 60min流动度应为10 25s 61 零泌水率浆体3h 24h自由泌水率和3h钢丝间泌水率均为0 公路桥涵施工技术规范 JT
16、G TF50 2011 第7 9 3条表7 9 3后张预应力孔道压浆浆液性能指标中规定浆体3h 24h自由泌水率和3h钢丝间泌水率均为0 微膨胀3h产生0 2 的自由膨胀 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 第7 9 3条表7 9 3后张预应力孔道压浆浆液性能指标中规定浆体3h自由膨胀率为0 2 较好的凝结时间初凝 6h 终凝 24h 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 第7 9 3条表7 9 3后张预应力孔道压浆浆液性能指标中规定浆液初凝 5h 终凝 24h 62 早强高强1d抗压强度 25MPa 28d抗压强度 60MPa 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 第7 9 3条表7 9 3后张预应力孔道压浆浆液性能指标中规定3d抗压强度 20MPa 28d抗压强度 50MPa 专配定制 标准袋重可以根据客户购买的水泥 要求使用的水胶比和浆液其他性能进行专配 得出与客户现场使用水泥 水胶比 及其他浆液性能要求相符合的专配压浆剂 63 表1同国内某品牌压浆剂的性能比较表 从上表可知 两种产品的技术参数均符合规范要求 同为优质压浆剂 LZY01流动性
