預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用

1預(yù)應(yīng)力對混凝土性能的影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的橋梁建設(shè)中。然而，隨著交通流量的增加，結(jié)構(gòu)也受到使用的限制，橋梁的重量增加，彎曲件的強(qiáng)度下降。施加預(yù)應(yīng)力可以提高混凝土構(gòu)件的抗裂能力，改善結(jié)構(gòu)的耐久性；利用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土的性能，減少結(jié)構(gòu)的截面尺寸和自重；提高混凝土構(gòu)件的剛度，減少變形，提高結(jié)構(gòu)的跨徑。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的主要構(gòu)件為預(yù)制板、T形梁等，引入和應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可充分發(fā)揮受彎構(gòu)件的受壓性，改善其抗彎和抗拉性能2索賠技術(shù)在道路和橋梁上的應(yīng)用2.1橋梁的品質(zhì)分析預(yù)制板是路橋工程中極為普遍的模塊，該處的質(zhì)量直接影響橋梁的品質(zhì)。在預(yù)制板制造階段，通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用可增強(qiáng)預(yù)制效果，提高穩(wěn)定性和抗震性。鋼絞線為預(yù)制板制造中的主要材料，普遍使用具有低松弛、高強(qiáng)度特性的鋼絞線。2.2加固構(gòu)件材料碳纖維材料兼具強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。鑒于此，在預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中常將其作為受彎構(gòu)件的加固材料而使用，如圖1所示。從橋梁運(yùn)營的角度來看，盡管構(gòu)件的承載能力已經(jīng)達(dá)到上限值（壓縮應(yīng)力極限），但由于碳纖維可提供足夠的拉應(yīng)力，因此，規(guī)避了構(gòu)件受損的問題。2.3預(yù)應(yīng)力技術(shù)在結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用在公路橋梁結(jié)構(gòu)體系中，混凝土T形梁是應(yīng)用頻率較高的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。若在該類結(jié)構(gòu)的施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可形成反向拉力，確保內(nèi)力可維持均衡的狀態(tài)。橋梁長度較大時(shí)，常采用先張法，以提高混凝土T形梁的強(qiáng)度。2.4新造林加固構(gòu)件橋梁的運(yùn)營環(huán)境特殊，易受水流等外部因素的干擾出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，此時(shí)更加凸顯橋梁加固的重要性。在舊橋加固中常應(yīng)用特定的補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件，以達(dá)到提高橋梁承載力和耐久性的效果，如圖3所示。例如增加輔助構(gòu)件、加固基礎(chǔ)、增加配筋、于外部施加預(yù)應(yīng)力等均是較為典型的加固方式3預(yù)應(yīng)力技術(shù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，前者可提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性，當(dāng)受壓構(gòu)件長細(xì)比較大時(shí)，在受到一定的壓力后容易被壓彎，以致喪失穩(wěn)定而破壞，但如果對鋼筋混凝土板（梁）施加預(yù)應(yīng)力，使縱向受力鋼筋張拉得很緊，不但預(yù)應(yīng)力鋼筋本身不容易壓彎，且可幫助周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力。所以，在公路橋梁施工中，大部分情況下會(huì)選擇使用預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)，以增強(qiáng)抗彎性和受壓能力。但該技術(shù)在具體施工中會(huì)遇到一些問題，本文闡述了其常見問題，并提出解決方案。3.1混凝土施工中出現(xiàn)的問題(1）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件斷裂。斷裂的發(fā)生概率較高，此現(xiàn)象的出現(xiàn)與外力作用不合理有密切關(guān)聯(lián)。隨著外力的增加，當(dāng)其超過預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件的極限強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件將出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，對橋梁的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。(2）張拉力失控或預(yù)應(yīng)力損失過大。施工人員未按照規(guī)范將相關(guān)工作落實(shí)到位，例如張拉力偏離設(shè)計(jì)要求、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成的穩(wěn)固效應(yīng)較差，加之外部因素的作用，極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)崩塌等問題。例如，為加快工期，構(gòu)件混凝土采用早強(qiáng)劑或提高混凝土配置比強(qiáng)度，一般3～4d混凝土強(qiáng)度即可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上，有的甚至達(dá)到95%以上，在梁體混凝土澆筑3～4d后開始張拉。在此齡期內(nèi)混凝土的收縮和徐變并未完成，隨著齡期的增加，引起的預(yù)應(yīng)力損失過大，且會(huì)導(dǎo)致張拉后梁體反拱度過大。(3）預(yù)應(yīng)力管道堵塞。施工中未嚴(yán)格依據(jù)規(guī)劃圖紙進(jìn)行鋼筋管道的裝置和定位，管道出現(xiàn)曲折、歪曲、松動(dòng)等現(xiàn)象；波紋管質(zhì)量問題或施工時(shí)波紋管接頭未密封等原因?qū)?huì)導(dǎo)致橋梁預(yù)應(yīng)力鋼筋管道經(jīng)常出現(xiàn)阻塞情況，使鋼絞線穿索時(shí)不能順利通過或勉強(qiáng)通過，嚴(yán)重影響鋼絞線的張拉效果，使預(yù)應(yīng)力鋼筋的實(shí)際張拉長度與理論計(jì)算長度出現(xiàn)很大差距，進(jìn)而影響工程質(zhì)量，此現(xiàn)象在后張法構(gòu)件中體現(xiàn)得更為明顯3.2解決對策3.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋的編碼、編碼采用專門加工作業(yè)間或工作臺(tái)進(jìn)行加工；對整束和單根預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行編號（要求每根預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端編號相同并與錨具各孔編號對應(yīng)）、編束，并采用整束穿束工藝。預(yù)應(yīng)力鋼筋加工允許偏差見表1。3.2.2預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉根據(jù)構(gòu)件的特點(diǎn)、預(yù)應(yīng)力鋼筋的形狀和長度及施工方法，選擇適用的預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉方法：(1）單端張拉方式：張拉設(shè)備放在構(gòu)件的一端進(jìn)行張拉，適用于長度不大于30m的直線預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨固損失影響長度L(2）兩端張拉方式：張拉設(shè)備放在構(gòu)件的兩端進(jìn)行張拉，適用于長度大于30m的直線預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨固損失影響長度L(3）分批張拉方式：對配有多束預(yù)應(yīng)力鋼筋的構(gòu)件分批進(jìn)行張拉，由于后批預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮對先批張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋造成預(yù)應(yīng)力損失，所以先批張拉的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)加上該彈性壓縮損失值，使分批張拉的每根預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力基本相等。3.2.3加強(qiáng)波紋管密封加強(qiáng)波紋管質(zhì)量抽檢，確保材料質(zhì)量合格，施工時(shí)在預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)設(shè)置臨時(shí)內(nèi)襯管，同時(shí)做好接頭處的密封工作，以避免漏漿；加強(qiáng)波紋管現(xiàn)場管理，避免其產(chǎn)生銹蝕、開裂和損傷；在1kN徑向力作用下不變形，使用前進(jìn)行灌水試驗(yàn)，檢查有無滲漏，防止水泥漿流入管內(nèi)堵塞孔道；安裝就位過程中避免反復(fù)彎曲，以防管壁開裂。3.2.4錨具選擇的影響錨具和鋼絞線為預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用過程中的關(guān)鍵材料，在選擇鋼絞線時(shí)需充分考慮規(guī)格、性能參數(shù)（例如幾何參數(shù)、表面狀態(tài)）、尺寸公差等，保證其在使用過程中不出現(xiàn)斷裂等異?，F(xiàn)象。選擇錨具時(shí)需著重考慮如下幾點(diǎn)：若采用機(jī)械錨具則考慮預(yù)應(yīng)力鋼材端部的錨定條件，以便后續(xù)可正常施工。機(jī)械錨固的顯著優(yōu)勢在于操作便捷、預(yù)應(yīng)力損失可控；若采用楔形錨具則能夠提高穿束的便捷性，且市面上可選的類型較為豐富，適用于多數(shù)施工場景。但楔形錨具也存在較明顯的局限之處，例如預(yù)應(yīng)力損失量較大、不具備重復(fù)張拉的條件等。圖4為鋼絞線系桿構(gòu)造示意圖。3.2.5合理選擇錨具、管道以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，由專員完成預(yù)應(yīng)力鋼筋管道的安裝作業(yè)，保證位置的準(zhǔn)確性和管道的通暢性，避免管道偏位或堵塞現(xiàn)象。因?yàn)殄^具、管道均是公路橋梁中較為重要的裝置，且各自的性能將對橋梁質(zhì)量造成明顯的影響。對此，需提前組織設(shè)計(jì)工作，保證所用錨具和管道均具有可行性。一是充分關(guān)注錨固連接問題，以實(shí)際建設(shè)條件和工程質(zhì)量要求為準(zhǔn)，從技術(shù)可行性、施工安全性、便捷性等角度展開對比分析，選擇合適的平錨；二是加強(qiáng)對錨點(diǎn)的測量，掌握其位置和標(biāo)高，若不滿足要求則及時(shí)調(diào)整。3.2.6張拉過程標(biāo)準(zhǔn)化傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉工藝人為操作誤差大，張拉過程不規(guī)范，難以掌握和控制張拉質(zhì)量。因此，充分利用現(xiàn)代科技成果特別是信息技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉工藝，采用智能張拉精確施加應(yīng)力，及時(shí)校核伸長量，實(shí)現(xiàn)“雙控”，電腦智能控制張拉過程，減少預(yù)應(yīng)力損失，同時(shí)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)控，張拉過程真實(shí)記錄，嚴(yán)格控制質(zhì)量狀況，消除張拉作業(yè)的隨意性、變異性，減少人為因素和環(huán)境條件的干擾和影響，確保張拉質(zhì)量和穩(wěn)定性和可靠性。3.2.7施工材料配比合理選用早強(qiáng)劑，用于改善混凝土的性能。此外，嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，按設(shè)計(jì)配比選取質(zhì)量達(dá)標(biāo)的水泥、砂等材料，遵循隨拌隨用的原則，盡可能在混凝土性能較佳時(shí)完成澆筑與振搗作業(yè)。后續(xù)養(yǎng)護(hù)階段可采取覆蓋土工布的方法，并定期灑水養(yǎng)生，其間及時(shí)制作試塊并展開質(zhì)量檢驗(yàn)，用于判斷混凝土的質(zhì)量。3.2.8施工質(zhì)量原因預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有精細(xì)化的特征，需由專業(yè)的施工人員完成相應(yīng)的工作，否則易由于操作不規(guī)范而出現(xiàn)質(zhì)量問題。在施工前挑選具有資質(zhì)的員工，組建高素質(zhì)的施工隊(duì)伍，并將崗前培訓(xùn)和技術(shù)交底工作落實(shí)到位，使員工準(zhǔn)確掌握施工技術(shù)的總體應(yīng)用流程以及要點(diǎn)；施工期間由專員管理，及時(shí)指出施工人員的不當(dāng)之處，引導(dǎo)其積極改進(jìn)。4預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用可解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足、