公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究

黎志權(quán)

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

1 前言

預(yù)應(yīng)力技術(shù)有顯著優(yōu)點(diǎn)，因具有充分利用材料的高強(qiáng)度性能，在與混凝土結(jié)構(gòu)中運(yùn)用可以有效地加強(qiáng)質(zhì)量，防止混凝土裂縫，加公路大橋梁跨徑，減輕結(jié)構(gòu)自重。其次，預(yù)應(yīng)力技術(shù)自身于建筑中的也有顯著優(yōu)點(diǎn)。在公路橋梁上得到普遍的應(yīng)用，同時(shí)隨著公路橋梁建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大顯得越來(lái)越重要。但從另一方面來(lái)看，這其中也有許多缺點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)由于其的廣泛運(yùn)用，引起的有關(guān)施工質(zhì)量的問(wèn)題也不斷增加，在這其中，有很多時(shí)候直接影響了工程進(jìn)展速度。一方面，出現(xiàn)的裂縫病害與質(zhì)量問(wèn)題也隨著高速公路的大規(guī)模建設(shè)不斷增多。所以，在現(xiàn)有的條件下，筆者針對(duì)公路橋梁施工中有關(guān)預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用的多種問(wèn)題，進(jìn)行了許多的分析和調(diào)查，對(duì)施工中很有可能發(fā)生的種種有關(guān)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的問(wèn)題提出了很多自己的建議。而且，對(duì)公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的施工質(zhì)量的控制也有了巨大的改善。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的最主要問(wèn)題

2.1 結(jié)構(gòu)混凝土張拉有關(guān)的問(wèn)題

目前使用加入早強(qiáng)劑的方法，也就是澆注混凝土3d后張拉預(yù)應(yīng)力來(lái)提升預(yù)應(yīng)力的混凝土強(qiáng)度。但是因?yàn)樵鲩L(zhǎng)彈性和強(qiáng)度模量非同步，增長(zhǎng)強(qiáng)度較快，增長(zhǎng)彈性模量很慢，增長(zhǎng)混凝土強(qiáng)度需足夠的時(shí)間。早期，太早的張拉預(yù)應(yīng)力增加預(yù)應(yīng)力的損失，混凝土變形率高大，致使橋梁出現(xiàn)很多裂縫等病害，其承載力過(guò)低。還有，以當(dāng)場(chǎng)試塊檢測(cè)出的早期的等級(jí)替代當(dāng)場(chǎng)實(shí)際的混凝土強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，同樣存在著問(wèn)題。檢測(cè)試驗(yàn)表明，最后發(fā)生事故的混凝土強(qiáng)度結(jié)構(gòu)在驗(yàn)測(cè)時(shí)，實(shí)際的強(qiáng)度都沒(méi)有達(dá)到當(dāng)場(chǎng)測(cè)試得出的強(qiáng)度，甚至更低。

2.2 超長(zhǎng)束一端的張拉的問(wèn)題

現(xiàn)國(guó)內(nèi)采取一端張拉的工藝應(yīng)用在澆大跨度(3～5跨，每跨30～50m)的預(yù)應(yīng)力的連續(xù)箱的梁底板的預(yù)應(yīng)力束中。比如某個(gè)5跨箱梁橋。開(kāi)始一聯(lián)跨66m，其次一聯(lián)跨88m，最后一聯(lián)跨150m。如果用張拉一端工藝，拉直一束鋼絞線要0.3～0.4fptk拉力。需通過(guò)測(cè)試才可以確認(rèn)如此長(zhǎng)的孔道跨越多少孔道摩阻和多道箱梁橫隔板。而國(guó)內(nèi)外的相關(guān)規(guī)范是:要求跨度≥30m的預(yù)應(yīng)力橋梁使用兩端對(duì)稱(chēng)張拉的工藝來(lái)保證，在活載與恒載的作用下所需的跨中抵抗彎矩來(lái)建立跨中的橋梁的有效預(yù)應(yīng)力，不然就容易致使跨中正截面裂縫的出現(xiàn)，承載力過(guò)低。據(jù)相關(guān)的交通部的調(diào)查資料顯示，已經(jīng)有車(chē)通過(guò)的橋梁公路之中，無(wú)一例外地發(fā)生過(guò)因?yàn)椴贿m合的張拉工藝引發(fā)的許多裂縫現(xiàn)象。

2.3 后期張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力控制的問(wèn)題

預(yù)應(yīng)力的施工工藝不怎么規(guī)范，尤其是因?yàn)閺埨Φ目刂撇粐?yán)，這對(duì)嚴(yán)重影響了預(yù)應(yīng)力橋梁質(zhì)量。通常張拉工藝使用預(yù)應(yīng)力中的伸長(zhǎng)筋量控制，張拉力是主要的，用伸長(zhǎng)值來(lái)校核其張拉力。一般而言，計(jì)量張拉力要采取1.4級(jí)的油壓，所以誤差很大大，有些甚至還沒(méi)有計(jì)量標(biāo)明就張拉了千斤頂。同時(shí)，很多張拉人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)。若工作時(shí)走神，很容易致使大的誤差的發(fā)生，嚴(yán)重的還會(huì)把表讀錯(cuò)，導(dǎo)致張拉力一下高一下低現(xiàn)象的發(fā)生。尤其在大量束張拉的時(shí)候，因?yàn)槊渴膹埨Σ煌?，?duì)于預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值的測(cè)試往往不怎么準(zhǔn)確，彈性的模量的取值很混亂，在實(shí)際操作的時(shí)候，很難做到控制伸長(zhǎng)量在±6％范圍之內(nèi)，使得張拉力完全失控。

預(yù)應(yīng)力的孔道壓漿的兩個(gè)主要作用是:提高預(yù)應(yīng)力筋的防銹蝕程度和確保結(jié)構(gòu)與預(yù)力筋能夠一起工作。其實(shí)在實(shí)際的操作中，由于孔道壓漿很不密實(shí)、不飽滿、漏灌漏漿現(xiàn)象普遍存在，已經(jīng)成為了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)存在的通病。因?yàn)槭┕挝徊恢匾暱椎赖膲簼{工序，現(xiàn)在的留孔的質(zhì)量、漿體的配置與壓漿的工藝等也都存在很多問(wèn)題。尤其是漿體水灰遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)值(0.4～0.45)。使用后孔道漿體泌水與標(biāo)準(zhǔn)的水灰相比，孔道更不容易密實(shí)和飽滿。目前采用的最新研制出來(lái)的外加劑JMH-3，降低水灰比值在0.35以下，改進(jìn)了漿體的配置技，使用高速攪漿機(jī)(轉(zhuǎn)速≥1000r/min)，提高漿體流動(dòng)度達(dá)到了12s(標(biāo)準(zhǔn)值為14～18s)。若操作規(guī)范，即使是普通的壓漿操作也可以保證壓漿的質(zhì)量。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工中應(yīng)用

3.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中經(jīng)常可以看到裂縫，尤其是出現(xiàn)在公路橋梁的大型的鋼筋混凝土的工程中。有效避免構(gòu)件中早期出現(xiàn)的裂縫需要使用應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。至于具體的使用方法，就是在使用公路橋梁的鋼筋混凝土前，受加壓拉區(qū)域，張拉受拉區(qū)的鋼筋，因?yàn)殇摻顡碛谢乜s力，所以混凝土才受到了鋼筋對(duì)自身的壓力。因?yàn)榛炷翗?gòu)件對(duì)自身施加拉力時(shí)在外荷載，已經(jīng)抵消了受拉區(qū)中的壓力與混凝土，隨即混凝土就受到了拉力。這個(gè)方法可以有效地控制住混凝土進(jìn)行自動(dòng)伸長(zhǎng)，避免發(fā)生裂縫。

3.2 碳纖維片中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用

現(xiàn)在，公路橋梁對(duì)于跨度的構(gòu)件有較高要求，從受彎的構(gòu)件中可以看出，大型的鋼筋混凝土箱梁和T型梁是最常見(jiàn)的。受彎的構(gòu)件的建筑成本很高。把預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于碳纖維片中，可以使碳纖維片特點(diǎn)更好地發(fā)揮出來(lái)。因?yàn)樘祭w維片的粘貼比較固定，在成本和工藝上比較合理簡(jiǎn)單，因此在公路橋梁進(jìn)行加固改造的項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。

3.3 混凝路面技術(shù)中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用

依賴(lài)水泥混凝土進(jìn)行板路面的形成就是混凝土路面技術(shù)。目前，興起了一股把混凝土路面技術(shù)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用的潮流。自身的工作原理和鋼筋混凝土相似，皆依賴(lài)預(yù)應(yīng)力控制路面，避免裂縫的形成。和鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)比較不同的是，其對(duì)交通荷載、環(huán)境變化等等的原因都要列入工藝設(shè)計(jì)的范圍中，充分地利用混凝土板收縮期，深入研究板底摩擦的控制因素?？捎行У胤乐孤访娴臋M向收縮斷裂，現(xiàn)在這項(xiàng)研究技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用，進(jìn)入了完善成熟期。

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