公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)及應(yīng)用

李專(zhuān)輯

（新疆道路橋梁工程總公司第一工程處，新疆 喀什 844000）

0 引言

近些年來(lái)，我國(guó)的公路橋梁建設(shè)越來(lái)越多，因此施工先進(jìn)技術(shù)的需求也就越來(lái)越迫切。為了有效提高公路橋梁的耐久性，需要對(duì)其缺陷進(jìn)行維護(hù)，從而來(lái)提高工程質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是當(dāng)今橋梁公路中用途最為廣泛的一門(mén)科學(xué)施工技術(shù)，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以解決橋梁長(zhǎng)久使用所造成的沉陷與裂紋等破損現(xiàn)象，從而有效保障了公路橋梁的安全性。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用范圍

公路橋梁作為我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)倪B接樞紐在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，隨著材料工業(yè)及機(jī)械工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛的應(yīng)用于公路橋梁建設(shè)當(dāng)中。

1.1 受彎構(gòu)件施工中的應(yīng)用

由于碳纖維硬度較高，在其所施工的程度相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因此在對(duì)受彎構(gòu)件進(jìn)行加固時(shí)，通常都采用碳纖維片材料解決加固問(wèn)題。但是，由于在進(jìn)行加固受彎構(gòu)件前，混凝土結(jié)構(gòu)本身就具有了初始的拉應(yīng)變及壓應(yīng)變，因此受到壓力區(qū)域內(nèi)的混凝土應(yīng)變?cè)谶_(dá)到混凝土極限壓變時(shí)的受彎構(gòu)件的承載力已經(jīng)達(dá)到了極限。

1.2 多跨連續(xù)梁施工中的應(yīng)用

多跨橋梁分為正、負(fù)彎矩區(qū)兩種結(jié)構(gòu)層面，通?？缰械臑檎龔澗?，有支座的是負(fù)彎矩。如果多跨連續(xù)梁與抗彎承載力滿(mǎn)足不了施工要求，就必須通過(guò)采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來(lái)進(jìn)行加固。

1.3 公路橋梁加固施工中的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁加固時(shí)的應(yīng)用是為了達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件及改善結(jié)構(gòu)性能的目的，從而使橋梁的承載力進(jìn)一步恢復(fù)與提高，最終不僅可以滿(mǎn)足交通行車(chē)的要求，同時(shí)也可以延長(zhǎng)公路使用壽命。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

工程橋梁均為跨越灌溉渠而設(shè)，橋梁結(jié)構(gòu)為2m×16m普通鋼筋混凝土預(yù)制空心梁板橋。一橋全長(zhǎng)26.02m，二橋全長(zhǎng)27.02m，橋?qū)?2.5m，上部采用16m普通鋼筋混凝土預(yù)制空心板，下部采用樁柱式墩，柱式臺(tái)，樁基鑲?cè)肴躏L(fēng)化灰?guī)r不小于3.75m設(shè)計(jì)。

2.2 施工準(zhǔn)備情況

2.2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

工程混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到100%，對(duì)鋼絞線理論伸長(zhǎng)值進(jìn)行計(jì)算，指導(dǎo)預(yù)應(yīng)力張拉；千斤頂、油表已經(jīng)標(biāo)定完畢，同時(shí)根據(jù)油表標(biāo)定的結(jié)果繪制油表讀數(shù)與張拉力的曲線，并根據(jù)曲線確定0.10con、0.20con、ócon相應(yīng)張拉力對(duì)應(yīng)的油表讀數(shù)。此外，應(yīng)選擇具有豐富張拉施工經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行張拉施工。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

鋼絞線、錨具進(jìn)場(chǎng)時(shí)，必須具有合格證，施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。并注意妥善保管，防止原材料銹蝕。鍍鋅金屬波紋管表面要清潔、無(wú)裂紋現(xiàn)象，接口必須牢固，保證混凝土澆筑期間波紋管內(nèi)不發(fā)生漏漿現(xiàn)象。鋼絞線的表面不應(yīng)有潤(rùn)滑劑、銹蝕的現(xiàn)象。檢查合格的應(yīng)對(duì)其進(jìn)行取樣試驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力材料為直徑Φs15.2mm高強(qiáng)低松馳預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1 860MPa，鋼絞線試驗(yàn)不合格不得使用。對(duì)錨環(huán)或錨板應(yīng)進(jìn)行幾何尺寸和錐度檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)毛刺及小坑等不平的現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行處理或不得使用，同時(shí)要做硬度檢驗(yàn)。本次預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)械設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙本工程張拉控制應(yīng)力QK1395MPa，選用YCW250B型千斤頂，千斤頂要求配好標(biāo)定的壓力表，YCW250B型千斤頂安裝時(shí)搭設(shè)支架，用倒鏈吊起，套入鋼絞線內(nèi)張拉。

2.3 預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝

2.3.1 波紋管鋪設(shè)與錨墊板安裝

波紋管的鋪設(shè)要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)給定位置控制，管道鋪設(shè)中要確保管道內(nèi)無(wú)雜物，管口處用塑料膠布封堵。波紋管連接時(shí)，接頭波紋管的規(guī)格比孔道波紋管的規(guī)格大一級(jí)，其長(zhǎng)度一般為直徑的5～7倍，波紋管與普通鋼筋有矛盾時(shí)，可適當(dāng)挪移普通鋼筋，但不可任意切斷。施工中波紋管要重點(diǎn)保護(hù)，施工人員不得對(duì)其進(jìn)行踩踏或用工具敲擊波紋管，若發(fā)現(xiàn)波紋管局部被砸扁，要進(jìn)行更換處理。此外，在進(jìn)行固定端P錨安裝時(shí)，應(yīng)注意波紋管排氣孔的留設(shè)。錨墊板安裝前要檢查錨墊板幾何尺寸是否符合要求。錨墊板要牢固地安裝在鋼筋網(wǎng)片上，錨墊板定位螺栓要擰緊，錨墊板要與孔道嚴(yán)格對(duì)中并與孔道端部垂直。

2.3.2 鋼絞線下料、編束

鋼絞線束下料長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)鋼絞線實(shí)際長(zhǎng)度在張拉端預(yù)留1m作為張拉長(zhǎng)度。同時(shí)下料場(chǎng)應(yīng)平坦，不得將鋼絞線直接接觸土地以免生銹，也不得在混凝土地面上生拉硬拖。此外，鋼鉸線下料宜采用砂輪鋸切割，不得采用電焊切割，在切口的兩側(cè)5cm處，預(yù)先用綁絲扎牢，防止泥土污染鋼鉸線。

2.3.3 穿束

由于管的接口極易破損，因此要緩慢進(jìn)行，束的前端應(yīng)扎緊并裹膠布，以減少對(duì)波紋管接口的沖擊，以便鋼絞線順利通過(guò)孔道。安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，以便查出可能被損壞的管道。如發(fā)現(xiàn)波紋管被損壞，用膠帶纏裹緊密，不能發(fā)生漏漿。

2.3.4 預(yù)應(yīng)力張拉

在同條件砼試塊強(qiáng)度到100%時(shí)，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)采用雙控，即以控制拉力為主，以鋼束實(shí)際伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核，實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的相對(duì)誤差不得超過(guò)±6%，否則應(yīng)停止張拉分析原因。張拉前所有設(shè)備應(yīng)再進(jìn)行一次檢查，看是否按編號(hào)配套使用。高強(qiáng)低松馳預(yù)應(yīng)力鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)PK=1860MPa，本工程張拉控制應(yīng)力σk=1395MPa。張拉時(shí)鋼束理論伸長(zhǎng)值計(jì)算為：

式中：P——預(yù)應(yīng)力筋張拉力，取固定端（一端張拉）扣除孔道摩擦損失后的拉力平均值，P=Pj（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）；

ΔL——預(yù)應(yīng)力鋼束理論伸長(zhǎng)值，mm；

AP—預(yù)應(yīng)力筋的截面積；

Lt——預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際長(zhǎng)度；

Es——預(yù)應(yīng)力鋼束的彈性模量（取1.95×105Pa），松弛率P=0.035，松弛系數(shù)ξ=0.3檢測(cè)結(jié)果出來(lái)后，以檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn),調(diào)整計(jì)算值；

Pj——張拉控制力，kN；

u——孔道摩擦系數(shù)（取0.25）；

k——孔道偏差系數(shù)（按規(guī)范取0.0015）；

θ——孔道曲線累計(jì)轉(zhuǎn)角之和（弧度）；

x——從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，m。

其實(shí)際伸長(zhǎng)值測(cè)量方法為：鋼絞線總伸長(zhǎng)量應(yīng)為所測(cè)出的伸長(zhǎng)量之和，并應(yīng)加上初始張拉力時(shí)推算伸長(zhǎng)值。

張拉時(shí)首先張拉至0.10σcon并用直尺測(cè)出千斤頂?shù)挠透咨斐鲎x數(shù)L1，然后再?gòu)埨?.2σcon同樣測(cè)出千斤頂?shù)挠透鬃x數(shù)L2，最后張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力σcon測(cè)出油缸讀數(shù)L3。張拉至設(shè)計(jì)油壓值后，按張拉程序持荷2min測(cè)量伸長(zhǎng)值，即可將張拉油壓緩慢降至零，活塞回程夾片自動(dòng)跟進(jìn)錨固。觀察鋼絞線刻痕是否平齊，若不平齊說(shuō)明有滑束現(xiàn)象，如遇有這種情況要對(duì)滑束進(jìn)行補(bǔ)拉，使其達(dá)到控制應(yīng)力，斷裂或滑脫的數(shù)量嚴(yán)禁超過(guò)結(jié)構(gòu)同一截面預(yù)應(yīng)力總根數(shù)的3%，且一束鋼絲不超過(guò)1根。對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉中發(fā)現(xiàn)異常情況，必須卸錨時(shí)，可使用卸錨器，對(duì)已錨固的鋼束進(jìn)行卸錨，卸錨時(shí)千斤頂應(yīng)預(yù)先伸出3～5cm，留有余量以便卸錨。

2.3.5 張拉過(guò)程控制

張拉應(yīng)緩慢進(jìn)行，逐級(jí)加荷，穩(wěn)步上升，千萬(wàn)不能操之過(guò)急，給油不要忽快忽慢，防止發(fā)生事故。張拉要有專(zhuān)人記錄，專(zhuān)人測(cè)量伸長(zhǎng)值，對(duì)張拉應(yīng)力進(jìn)行校核，防止發(fā)生由于壓力表出故障造成拉力不足等現(xiàn)象。張拉至設(shè)計(jì)油壓值后，按張拉程序持荷2min測(cè)量伸長(zhǎng)值，即可將張拉油壓緩慢降至零，活塞回程夾片自動(dòng)跟進(jìn)錨固。張拉完畢，卸下千斤頂及工具錨后，要檢查工具錨處每根鋼絞線的刻痕是否平齊，若不平齊說(shuō)明有滑束現(xiàn)象，如遇有這種情況要對(duì)滑束進(jìn)行補(bǔ)拉，使其達(dá)到控制應(yīng)力，每束鋼束中斷絲滑絲數(shù)不得超過(guò)1根鋼絲。對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉中發(fā)現(xiàn)異常情況，必須卸錨時(shí)，可使用卸錨器對(duì)已錨固的鋼束進(jìn)行卸錨，卸錨時(shí)千斤頂應(yīng)預(yù)先伸出3～5cm，留有余量以便卸錨。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)公路橋梁的大幅度增長(zhǎng)，對(duì)施工技術(shù)的先進(jìn)性要求也逐步提高，同時(shí)還必須加強(qiáng)公路橋梁的保養(yǎng)及維護(hù)，通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的有效應(yīng)用來(lái)解決道路橋梁長(zhǎng)時(shí)間使用造成損壞的維修問(wèn)題，以及改變橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，增加其承載力，從而保障公路橋梁安全系數(shù)的提高。

［1］俞建輝，王建國(guó).淺談公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在的問(wèn)題［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，（2）：167-168.

［2］楊曉翔.公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，（7）：166-167.