淺析公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究

蘇有運(yùn)

摘 要：預(yù)應(yīng)力技術(shù)是現(xiàn)階段公路橋梁施工中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)下的混凝土施工也成為了公路橋梁建設(shè)中主要的混凝土施工方式。本篇文章以××水利工程為例，從設(shè)計(jì)、施工兩方面對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁混凝土施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，并對(duì)施工過程中的注意事項(xiàng)及相關(guān)操作控制進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù)；橋梁施工；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

前 言：

經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)公路橋梁建設(shè)事業(yè)的進(jìn)步，近年來公路橋梁施工建設(shè)在全國(guó)范圍內(nèi)普遍興起，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為道橋建設(shè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一也在這一過程中得到廣泛應(yīng)用，因此對(duì)于預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道橋施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行探討具有現(xiàn)實(shí)意義，本篇文章主要以××市××水利工程的具體施工為例，分析預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道橋建設(shè)中的具體應(yīng)用。

1.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁混凝土施工中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1.1張拉控制應(yīng)力

鋼筋應(yīng)力值是指張拉千斤頂在鋼筋還沒有被錨固以前的總拉力值與這條鋼筋的橫截面積相除所得到的商，即張拉控制應(yīng)力бcon。通常，在保證橋梁抗裂性能不變的前提之下，бcon越大則使用的鋼筋數(shù)量越少，但是預(yù)應(yīng)力鋼筋中，бcon值也不能太高，否則容易導(dǎo)致鋼絲束斷絲、鋼筋松弛應(yīng)力變大或混凝土脆裂等情況發(fā)生，因此需要控制好預(yù)應(yīng)力混凝土中鋼筋的бcon值。這一過程中除了需要考慮鋼筋混凝土的承重力之外，還應(yīng)考慮鋼筋的品質(zhì)。該橋梁工程在施工過程中，將鋼絲、鋼絞線和精軋螺紋鋼筋的бcon值分別控制在了0.75fpk0.9fpk之內(nèi)，經(jīng)實(shí)踐證明切實(shí)可行的。

1.2變形計(jì)算

預(yù)應(yīng)力作用或荷載作用之下產(chǎn)生的變形是混凝土構(gòu)件變形的主要方式，其中前者作用下的叫做反拱度，后者作用下的叫做撓度。這兩種變形通常情況下方向?qū)α⒖上嗷サ窒?，但是為保證橋梁建筑精良通常情況下會(huì)對(duì)混凝土構(gòu)件的變形進(jìn)行計(jì)算，該橋梁工程在施工過程中使用兩個(gè)公式對(duì)預(yù)應(yīng)力所導(dǎo)致的變形進(jìn)行計(jì)算，其中對(duì)反拱度進(jìn)行計(jì)算的公式如下：

對(duì)撓度進(jìn)行近似計(jì)算的公式如下：

1.3裂縫計(jì)算

預(yù)應(yīng)力混凝土在正常荷載作用下，是允許部分構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的，通常這些構(gòu)件為B類。該工程在施工過程中使用了大量預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑B類構(gòu)件構(gòu)件，因此為了確保構(gòu)件的裂縫寬度在限制范圍內(nèi)，該工程對(duì)構(gòu)件的裂縫進(jìn)行了計(jì)算。

目前，世界范圍內(nèi)主要有兩種控制砼結(jié)構(gòu)裂縫的辦法，其中該工程所使用的是直接計(jì)算法，通過這種計(jì)算方式直接求的砼結(jié)構(gòu)的裂縫寬度，另一種則是使用拉應(yīng)力來對(duì)裂縫的寬度進(jìn)行約束，通常這一拉應(yīng)力為名義上所規(guī)定的。

根據(jù)《公路橋規(guī)》中對(duì)B類砼構(gòu)件的相關(guān)要求，該橋梁工程使用了如下公式對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫寬度進(jìn)行計(jì)算：

2.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁混凝土施工中的具體操作

2.1設(shè)備與材料的選用

該工程在預(yù)應(yīng)力混凝土施工過程中對(duì)機(jī)械設(shè)備和材料的選取主要以《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》、《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》等相關(guān)規(guī)定及技術(shù)文件為參照標(biāo)準(zhǔn)的。在材料驗(yàn)收過程中，該工程施工方始終本著質(zhì)量至上的原則，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土施工所使用的原材料和機(jī)具進(jìn)行嚴(yán)格篩選，從而在根本上為橋梁的施工質(zhì)量及施工安全把關(guān)。

2.2下料與制作

通常情況下，預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度需要依據(jù)構(gòu)件及其相關(guān)材料的長(zhǎng)度來進(jìn)行確定，同時(shí)還要考慮鋼筋的外露情況。該工程根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的相關(guān)規(guī)定，依據(jù)以下公式對(duì)筋的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算：

兩端張拉：

一端張拉：

其中，l、 l1、l2、l3的單位均為cm，分別表示孔道長(zhǎng)度、工作錨厚、千斤頂長(zhǎng)度和工具錨厚。當(dāng)材料長(zhǎng)度計(jì)算完成之后，需采用砂輪切割機(jī)依據(jù)計(jì)算長(zhǎng)度對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行切割。根據(jù)相關(guān)施工規(guī)定，切割誤差不得≧30mm，對(duì)于切割好的預(yù)應(yīng)力筋需對(duì)其預(yù)應(yīng)力束編號(hào)等相關(guān)資料進(jìn)行標(biāo)注。

2.3編束與穿管。

預(yù)應(yīng)力筋在進(jìn)行穿管之前需要先根據(jù)錨板排列情況對(duì)鋼筋進(jìn)行編束。為避免纏繞，應(yīng)將每一根預(yù)應(yīng)力筋扎牢固，注意這一過程中要保持預(yù)應(yīng)力筋的一端始終是齊平狀態(tài)。在進(jìn)行穿管時(shí)，為方便施工可以根據(jù)筋長(zhǎng)截取一段波紋管，再選擇大直接波紋管連接該管的接頭，長(zhǎng)度最好為該管內(nèi)徑的6倍左右。在進(jìn)行連接時(shí)要注意保持角度不變同時(shí)防止水漿滲入，在穿管結(jié)束之后同樣要對(duì)其進(jìn)行編號(hào)和標(biāo)注。

2.4預(yù)應(yīng)力筋安裝

安裝預(yù)應(yīng)力筋同進(jìn)行混凝土澆筑的順序相同，都是由下至上進(jìn)行操作。在安裝預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，需要先根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行處理，安裝時(shí)務(wù)必保證波紋管不會(huì)移位，同時(shí)將定位鋼筋連接到整體結(jié)構(gòu)的骨架上進(jìn)行焊接，盡量避免

預(yù)應(yīng)力筋在安裝時(shí)多次彎曲，以保證預(yù)應(yīng)力筋以最優(yōu)的狀態(tài)安裝到使用的地方。

相關(guān)規(guī)定中對(duì)預(yù)應(yīng)力筋在安裝過程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行了詳細(xì)要求，橋梁工程中不同施工處有著不同的安裝容許偏差，例如：在梁高方向，容許偏差不得超過10mm，在梁長(zhǎng)方向上則不得超過30mm。

2.5混凝土澆筑

該橋梁工程為箱梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)其相關(guān)特點(diǎn)，施工人員選擇了底板—腹板—頂板的澆筑順序。在混凝土的配制比方面也都經(jīng)過多次計(jì)算和測(cè)試，以保證配制出來的混凝土最符合該工程的設(shè)計(jì)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)施工要求。在實(shí)際操作時(shí)，除較大結(jié)構(gòu)部位以外，混凝土澆筑通常為一次性成型，有需要的地方要合理設(shè)置施工縫。此外，認(rèn)真做好振搗工作，真正把預(yù)應(yīng)力混凝土的施工質(zhì)量落到實(shí)處。

2.6張拉預(yù)應(yīng)力筋

當(dāng)砼的抗壓強(qiáng)度在規(guī)定范圍內(nèi)的95%左右時(shí)，便可以開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。在張拉過程中，部分應(yīng)力控制如下：

3.預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用注意事項(xiàng)s

3.1筋管安裝

橋梁結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋按照設(shè)計(jì)要求合理施工且科學(xué)安裝波紋管是保證預(yù)應(yīng)力構(gòu)件整體質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，因此在橋梁建設(shè)過程中一定要對(duì)它們的施工進(jìn)行嚴(yán)格控制。在安裝波紋管時(shí)，除了要按照前文中提到的操作工藝進(jìn)行施工之外，還要確保波紋管不會(huì)受灌漿的影響而出現(xiàn)堵塞、滲漏或變形。施工前施工單位應(yīng)先嚴(yán)格篩選波紋管，質(zhì)量存在問題或者外部有壞損切無法修復(fù)的不能投入使用，如果波紋管出現(xiàn)可以修復(fù)且不會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成影響的問題需在處理完成之后方能投入使用，如：毛刺、折角等。下管前，需準(zhǔn)確定位下管位置，同時(shí)做到下管精確，避免波紋管出現(xiàn)松動(dòng)，在進(jìn)行混凝土振搗時(shí)也要避免觸碰波紋管，保證筋、管安裝的穩(wěn)固。

3.2張拉時(shí)間

混凝土強(qiáng)度幾乎是所有工程項(xiàng)目施工過程中最為關(guān)注的，橋梁建設(shè)工作中也是如此。添加早強(qiáng)劑是現(xiàn)階段我國(guó)在橋梁施工中主要采用的增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度的辦法之一，這里所說的強(qiáng)度指混凝土剛剛澆筑初期的強(qiáng)度。實(shí)際施工中，由于砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加較為緩慢且同自身的彈性模量不統(tǒng)一，導(dǎo)致混凝土很容易在澆筑初期出現(xiàn)問題，因此在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)一定要注意時(shí)間的把握，避免張拉過早，導(dǎo)致橋梁因?yàn)榛炷亮芽p等問題而出現(xiàn)承載力低的情況，同時(shí)避免張拉過晚而又無法達(dá)到要求效果。

3.3鋼絞線問題

前文中曾提到，在鋪設(shè)鋼絞線時(shí)，要保證鋼絞線平直不纏繞，避免影響后續(xù)施工，除此在外還應(yīng)該保證鋼絞線的使用數(shù)量及擺放位置正確。鋼絞線使用數(shù)量過少必然會(huì)影響施工質(zhì)量，過多同樣也會(huì)給施工帶來困擾，因此注意要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行規(guī)范操作。此外，在位置擺放方面，要確保鋼絞線和錨板成90度角固定，然后再進(jìn)行承壓板安裝，避免以后的施工工序造成構(gòu)件的移位。

4.預(yù)應(yīng)力技術(shù)下的操作控制

4.1效應(yīng)分析

預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于橋梁建設(shè)中所產(chǎn)生的效應(yīng)通常情況下是由技術(shù)人員來進(jìn)行分析的，他們主要參看其它工程或憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來起草鋼束分布圖。因此在技術(shù)應(yīng)用中需要對(duì)橋梁框架各處的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢查，特別是各個(gè)結(jié)構(gòu)的橫面區(qū)域。當(dāng)發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力不符合橋梁整體承載力時(shí)，一定要及時(shí)調(diào)整鋼束分布并在此基礎(chǔ)之上重新進(jìn)行檢驗(yàn)，只有這樣反復(fù)的調(diào)整與確認(rèn)才能保證圖樣設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確，保證效應(yīng)分析的科學(xué)。此外，其它涉及到預(yù)應(yīng)力的橋梁建筑設(shè)計(jì)也需要收到技術(shù)人員的重視，如預(yù)應(yīng)力錨具設(shè)計(jì)等。

4.1材料選取

使用性能優(yōu)良的預(yù)應(yīng)力鋼材是防止波紋管出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵，同時(shí)對(duì)解決波紋管堵塞問題也有很大幫助。現(xiàn)今，預(yù)應(yīng)力鋼筋是我國(guó)主要使用的橋梁建設(shè)鋼材，

除此之外還包括低松弛鋼絞線等。這些材料的組成成分不同，性能也各有差異，因此在實(shí)際施工中需根據(jù)具體情況進(jìn)行材料的選取，以保證預(yù)應(yīng)力鋼材符合設(shè)計(jì)要求。

小 結(jié)：

綜上所述，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道橋建設(shè)中的應(yīng)用意義重大，無論是在保證工期方面還是提高道橋建設(shè)質(zhì)量方面都有著無可替代的作用。在進(jìn)行具體應(yīng)用時(shí)，無論是理論設(shè)計(jì)方面還是在實(shí)際施工操作中，最重要的是確保技術(shù)應(yīng)用符合道橋建設(shè)的規(guī)范要求，避免施工中產(chǎn)生質(zhì)量問題。此外，針對(duì)技術(shù)本身，我們也應(yīng)該加大力度去研究，盡量解決技術(shù)應(yīng)用中存在的不足，從而促進(jìn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道橋建設(shè)中更好的使用。

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