【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于其具有能充分利用材料的高強(qiáng)度性能,有效地防止混凝土裂縫,減輕結(jié)構(gòu)自重,增大橋梁跨徑,剛度大,行車舒適等優(yōu)點,在公路橋梁施工上得到普遍的應(yīng)用。本文介紹了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用，闡明了公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝，分析了公路橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)注問題，并提出了路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的控制措施。
【關(guān)鍵詞】公路橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用
中圖分類號：U448.14文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和技術(shù)在我國公路橋梁上發(fā)展較快。同其他行業(yè)相比。在量大面廣的中、小型公路橋梁幾乎都采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，跨徑300~500m 的大橋，也優(yōu)先選擇預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。西方先進(jìn)國家，以前修建了不少鋼橋，隨著使用時間增長，維修養(yǎng)護(hù)費用增大，現(xiàn)在也認(rèn)識到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點，修建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的比例逐年上升，而鋼橋和鋼筋混凝土橋的比例在減少。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和技術(shù)，有廣闊的發(fā)展前景，在公路橋梁上的運用也會逐年上升，預(yù)應(yīng)力技術(shù)會不斷完善和改進(jìn)。
一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用
1、預(yù)應(yīng)力在混凝土空心板中的應(yīng)用
公路橋梁設(shè)計中，當(dāng)跨徑在16 ～ 25 m 范圍內(nèi)時，可采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。值得注意的是，經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨徑被做到30 ～ 35 m 時，鋼度會隨跨徑的增加而降低，所以實際使用中，空心板跨徑不宜超過25 m。
2、預(yù)應(yīng)力在混凝土箱梁中的應(yīng)用
預(yù)應(yīng)力在混凝土箱梁中的應(yīng)用，應(yīng)重視混凝土配合比的設(shè)計、試驗和優(yōu)化工作，以確�；炷亮W(xué)性能和各項控制指標(biāo)的良好。施工人員、管理人員負(fù)責(zé)箱梁施工現(xiàn)場全面技術(shù)工作。嚴(yán)格按照設(shè)計圖樣編制施工工藝，對鋼筋下料、焊接等施工工藝和方法進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范。
3、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在受彎構(gòu)件中的應(yīng)用
因為碳纖維具有較高的強(qiáng)度，相比之下施工也比較簡單，所以，可采用一種特殊的加固方法，即粘貼碳纖維片材，以達(dá)到對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件加固的目的。由于加固結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在一部分初始內(nèi)力，如果初始應(yīng)變較大，當(dāng)構(gòu)件遭受破壞時碳纖維片材的可變化范圍相對較小，其強(qiáng)度高的點的強(qiáng)度就得不到充分的發(fā)揮。對碳纖維作用機(jī)理分析研究發(fā)現(xiàn)，若在粘貼碳纖維片材時，對碳纖維片材實施預(yù)應(yīng)力，使其具有一部分初始拉應(yīng)力，可提高構(gòu)件遭受破壞時碳纖維片材的應(yīng)力，使其得到充分的發(fā)揮。
4、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固施工中的應(yīng)用
通過對構(gòu)件的補強(qiáng)和結(jié)構(gòu)性能的改善來完成公路橋梁的加固，從而恢復(fù)或提高現(xiàn)有公路橋梁的承載能力和延長使用年限，更好地適應(yīng)現(xiàn)代交通運輸?shù)囊�。通常的加固方法有橋面補強(qiáng)加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼鋼板加固法等。為減小加固施工時混凝土的初始應(yīng)變，可預(yù)先對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，目的是使構(gòu)件受壓區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，通過減小構(gòu)件在初彎矩作用下的拉應(yīng)變和壓應(yīng)變，提高構(gòu)件達(dá)到極限承載力時的應(yīng)變增量，同時加固鋼筋的應(yīng)力也得以提高。
5、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁的應(yīng)用
多跨連續(xù)梁有正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)之分。通常支座處產(chǎn)生負(fù)彎矩，跨中產(chǎn)生正彎矩。當(dāng)公路橋梁的抗彎承載力和抗剪承載力不能滿足設(shè)計要求時，需要對其進(jìn)行加固處理;當(dāng)跨中的抗彎承載力不能滿足設(shè)計要求時，則用粘貼碳纖維的方法對其進(jìn)行加固，該施工方法比較簡易。
二、公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝
1、鋼絞線空間位置的控制
鋼絞線的空間位置是由墩頂導(dǎo)向槽以及錨固端部橫梁的跨中轉(zhuǎn)向橫肋所確定，而等效荷載的大小是由張拉應(yīng)力以及索形來決定的。如果墩頂導(dǎo)向槽或跨中轉(zhuǎn)向橫肋在施工中發(fā)生偏折，將導(dǎo)致鋼絞線的局部需要承受極大的擠壓應(yīng)力，因此明確墩頂和錨固端部橫梁處的錨墊板預(yù)埋位置是十分必要的，并且還要嚴(yán)格按照圖紙的要求來進(jìn)行墩頂導(dǎo)向槽跨中轉(zhuǎn)向橫肋的制作，不但要將端部磨平，還要保證彎折處的曲率半徑，這樣才能確保鋼絞線在張拉時不受端部的卡滑或擠壓。
2、鋼絞線的下料和穿索
通常我們在對路橋進(jìn)行加固時，需要對錨墊板和鋼管進(jìn)行灌漿，這時就經(jīng)常會產(chǎn)生粘結(jié)段。因此在下料的過程中要將該粘結(jié)段鋼絞線的油脂和PE層清洗干凈。又因為事先不僅要考慮到穿束過程中鋼絞線在下垂時所產(chǎn)生的影響，還需要考慮到其張拉伸長所產(chǎn)生的影響，從而確保張拉兩端的伸長部分一致，并最后使得兩個粘結(jié)段的粘結(jié)力基本相同。但是，在實際的施工中該方法的位置和長度都難以控制。在鋼絞線的穿索過程中，由于其長度較長，并且在中間還要裝置許多的墩頂導(dǎo)向槽和跨中轉(zhuǎn)向橫肋，這就致使在箱梁中無法對多根鋼絞線進(jìn)行整束穿索，對此普遍的做法是采用單根穿索 又因為鋼絞線的纏繞通常會使其有效的預(yù)應(yīng)力建立受到影響，因此還要確保在全橋長的范圍內(nèi)鋼絞線不會發(fā)生纏繞。在實際的施工中，都要先將鋼絞線、工作錨板孔 、密封蓋小孔等一一編號，并采用單根穿索的方法，將多根鋼絞線作為一束，通過對應(yīng)的橡膠墊來控制鋼絞線的位置，而且在張拉完成后，再次檢測每束鋼絞線是否還存在纏繞現(xiàn)象。
3、預(yù)應(yīng)力筋的張拉
預(yù)應(yīng)力筋的張拉是預(yù)應(yīng)力施工中的關(guān)鍵工序，預(yù)應(yīng)力筋的張拉質(zhì)量好壞將直接影響到整體結(jié)構(gòu)的安全。 在預(yù)應(yīng)力筋張拉的具體操作中，首先在張拉前，先主動標(biāo)定其張拉過程中所用的千斤頂，并且準(zhǔn)備0.4級的油壓表為精密壓力表。再依據(jù)標(biāo)定值進(jìn)行千斤頂回歸直線方程的推算，計算出張拉噸位所對應(yīng)的壓力表值。然后在鋼絞線束的兩端安裝群錨錨具，再用手持式千斤頂進(jìn)行單根張拉。當(dāng)穿心式千斤頂就位時，再安裝千斤頂尾部的工具錨 。然后按照張拉程序同時張拉兩端的千斤頂，并在量測張拉前依據(jù)千斤頂?shù)挠透组L度來求出張拉中的伸長值和最終伸長值。最后當(dāng)張拉應(yīng)力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，繼續(xù)堅持5min左右，然后才能進(jìn)行回油放松。
4、真空灌漿
為了解決后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕問題及其與結(jié)構(gòu)混凝土共同工作的問題，通常采用壓力灌漿的方法來填充預(yù)應(yīng)力筋和其預(yù)埋孔道之間的空隙。一般而言，預(yù)應(yīng)力筋失去保護(hù)是因為后張預(yù)應(yīng)力筋以非水平的多跨度彎曲狀態(tài)和傾斜狀態(tài)存在，再加上水泥漿的泌水蒸發(fā)所形成缺乏水泥漿的空隙時造成的。而且預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力的狀態(tài)下非常容易被腐蝕，并且腐蝕部位會造成斷面的缺損，從而使得預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全受到嚴(yán)重的影響。 由此可見，只有好的灌漿質(zhì)量才能確保預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕性能以及預(yù)應(yīng)力構(gòu)筑物的安全和耐久性能 。所以在預(yù)應(yīng)力孔道的灌漿施工中，重點要解決孔道中水泥漿有空隙或未充滿、水泥漿硬化后的強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求、水泥漿硬化后因收縮而與孔道壁分離等問題。 在實際施工中對于超過40m的多束預(yù)應(yīng)力筋通常采用真空灌漿的方法來確保灌漿的密實度和質(zhì)量。
三、公路橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)注問題
1、波紋管堵塞
( 1) 施工單位不嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行波紋管的安裝，對波紋管的定位不精確，引起彎折扭曲和套管接頭松動等;
( 2) 在混凝土澆筑施工中，操作人員在振搗混凝土?xí)r，由于操作失誤造成波紋管局部的破裂，沒有及時發(fā)現(xiàn)或更換，就會導(dǎo)致混凝土水泥漿滲漏到波紋管中造成堵管;
( 3) 波紋管沒有進(jìn)行嚴(yán)格的進(jìn)場驗收和復(fù)眼規(guī)定，其自身的質(zhì)量缺陷引起漏漿堵管。
2、預(yù)應(yīng)力超長束一端張拉工藝的問題
國內(nèi)現(xiàn)澆大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁底板預(yù)應(yīng)力束，通常采用一端張拉的工藝。理論上，采用一端張拉的工藝方法將一束鋼絞線拉直，需要03AK ～ 0AAk 的拉力。國內(nèi)普遍現(xiàn)澆大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁通常為3 跨～ 5 跨，每跨30 ～ 50 m，跨越多道箱梁橫隔板而且孔道如此之長，其摩擦阻力必須通過試驗才能確定。國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定當(dāng)預(yù)應(yīng)力橋梁的跨度大于30 m 時，為避免跨中承載力的不足而產(chǎn)生正截面裂縫的現(xiàn)象，保證跨中有效預(yù)應(yīng)力和橋梁載荷作用下跨中所需抵抗彎矩的建立，均應(yīng)采用兩端對稱的張拉工藝。
3、結(jié)構(gòu)張拉力控制的問題
預(yù)應(yīng)力施工不夠規(guī)范，特別是張拉力控制不嚴(yán)格對預(yù)應(yīng)力公路橋梁建設(shè)質(zhì)量影響重大，特別是對千斤頂未經(jīng)計量標(biāo)定就張拉的現(xiàn)象時有發(fā)生，有的張拉人員未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，作業(yè)不專心，工作中經(jīng)常容易會出現(xiàn)較大誤差，甚至讀錯表，導(dǎo)致張拉力的忽高忽低不一致的現(xiàn)象。多束張拉時，對預(yù)應(yīng)力筋伸長值的計算往往由于每束張拉力的計量差異而不準(zhǔn)確，導(dǎo)致彈性模量取值混亂，張拉力失控。
除此之外，公路橋梁施工預(yù)應(yīng)力常見問題還有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉前出現(xiàn)裂隙、預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道堵塞等等。
四、路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的控制措施
1、鋼筋安裝的控制
普通鋼筋在綁扎時，嚴(yán)禁猛放、猛插，以防將預(yù)應(yīng)力筋的外皮刺破。進(jìn)行焊接施工時，嚴(yán)禁把預(yù)應(yīng)力筋當(dāng)作搭接線，且在預(yù)應(yīng)力筋附近必須采取保護(hù)措施才能進(jìn)行焊接。在鋼筋綁扎過程中，應(yīng)先綁扎梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，后綁扎板內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，而梁內(nèi)的拉筋應(yīng)等預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完之后再進(jìn)行綁扎，以便預(yù)應(yīng)力筋的穿筋定位 板的面筋應(yīng)等預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完成之后才能夠進(jìn)行綁扎。
2、混凝土澆筑的控制
外露的灌漿孔、孔道與灌漿孔、 排氣孔管連接處、 排氣孔端以及預(yù)應(yīng)力孔道接口處都必須封堵嚴(yán)密，以防出現(xiàn)因異物進(jìn)入或漏漿堵塞管孔的情況。 尤其是下層孔道的排氣孔管和灌漿孔長度大，且又斜向伸出板面，因此必須固定牢固 。在澆筑混凝土?xí)r，振動棒不得碰動或接觸預(yù)應(yīng)力錨具和孔道，避免引起移位或損傷。 如果設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨具和孔道的部位鋼筋較密集，振搗較困難，容易產(chǎn)生塑性沉縮裂縫，則必須用短鋼筋輔以人工插搗以及適度的模板外敲振，從而確保澆搗的密實。 混凝土澆筑完畢后應(yīng)立即對孔道進(jìn)行必要的檢查和清理，并及時封堵灌漿孔、排氣孔管口和張拉端，防止異物的進(jìn)入，以確保其后續(xù)的張拉和灌漿能順利地進(jìn)行。 而且在混凝土的澆筑過程中，在預(yù)應(yīng)力筋的張拉端及梁柱節(jié)點等關(guān)鍵的部位要澆搗密實。
3、預(yù)埋、張拉、灌漿階段的控制
預(yù)埋階段主要是預(yù)應(yīng)力筋曲線形狀的控制，即保證各控制點的標(biāo)高定位準(zhǔn)確、牢固，其他工序不會影響和破壞波紋管，保證標(biāo)高控制點陣和曲線形狀的正確，當(dāng)其他工序與預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋發(fā)生矛盾時及時處理、張拉階段主要是保證張拉應(yīng)力能夠達(dá)到設(shè)計要求，其伸長值變化在設(shè)計和規(guī)范的允許范圍之內(nèi) 灌漿階段主要是保證灌漿計量準(zhǔn)確，且孔道漿體飽滿。
4、漿體的控制
在施工過程中必須嚴(yán)格控制用水量，對于未能及時使用而流動性能降低的水泥漿，嚴(yán)禁通過加水的方法來提高其流動性；在漿體攪拌時，水泥、外加劑和水的用量都要嚴(yán)格控制；攪拌機(jī)內(nèi)的漿體應(yīng)每次都全部卸盡，不得采取一邊出料一邊進(jìn)料的方法；若在壓漿前發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)殘留有臟物或水分，則必須使用空壓機(jī)將殘留在管道內(nèi)的臟物或水分清除。
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