公路橋梁施工中預應力的應用

余海

摘要：本文從公路橋梁預應力技術的概念及作用著手，首先介紹公路橋梁預應力技術的應用工況，進一步明確公路橋梁預應力施工工藝，繼而通過工程實例介紹公路橋梁預應力施工部分的質(zhì)量控制標準，以期為同類工程項目提供可參照的技術資料。

Abstract： Starting with the concept and function of prestressed technology of the highway bridge， this paper firstly introduces the application conditions of prestressed technology of the highway bridge， and further clarifies the prestressed construction technology， and then introduces the quality control standard of the prestressed construction part of the highway bridge through the engineering example， to provide technical data reference for similar engineering projects.

關鍵詞：公路橋梁施工；預應力；應用；存在的問題

Key words： highway bridge construction；prestress；application；existing problems

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0121-03

0 引言

隨著城市公路橋梁工程量的增加，預應力技術也在工程當中得到了更多的應用。在公路橋梁工程中，通過預應力技術的應用，能夠在對工程混凝土承載力有效提升的情況下提升工程質(zhì)量，具有較高的應用價值。而在具體應用中，還經(jīng)常出現(xiàn)一定的問題，需要以針對性措施予以解決。

本文從公路橋梁預應力技術的概念及作用著手，首先介紹公路橋梁預應力技術的應用工況，進一步明確公路橋梁預應力施工工藝，繼而通過工程實例介紹公路橋梁預應力施工部分的質(zhì)量控制標準，以期為同類工程項目提供可參照的技術資料。

1 公路橋梁預應力技術應用理論探討

1.1 預應力的概念及作用

所謂預應力技術，即為了對結(jié)構(gòu)在施工當中避免混凝土過早出現(xiàn)裂縫而在施工過程中對構(gòu)件施加一定壓應力，即對構(gòu)件先施加一個其即將受到承載的相反作用力，通過該力的施加抵消其應用當中受到荷載拉應力，不僅有效的消除對結(jié)構(gòu)荷載，且能夠有效提升構(gòu)件的耐久性、抗裂性、強度以及剛度，在對彈性變形、諧振情況有效改善的基礎上實現(xiàn)整體橋梁施工質(zhì)量的提升。在具體施工中，預應力在以下方面具有較多的應用。

1.2 公路橋梁預應力技術的應用工況

1.2.1 公路橋梁結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土是現(xiàn)今公路橋梁施工當中的重要結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)施工中，裂縫是經(jīng)常發(fā)生的問題，可以說是鋼筋混凝土工程中較為普遍的問題類型。對于道路橋梁而言，其正是由大量鋼筋混凝土形成的結(jié)構(gòu)載體，也經(jīng)常發(fā)生裂縫情況。此時，通過在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中預應力的施加，則能夠避免構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)發(fā)生早期裂縫，在對構(gòu)件使用壽命進行延長的情況下獲得較好的預防效果。在該方式中，即橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件加載之前，先向橋梁受拉部位施加一定的壓力，在該范圍當中張拉鋼絞線以及鋼筋，之后根據(jù)鋼筋自身所具有的回縮力使構(gòu)件以及混凝土結(jié)構(gòu)在受到外部荷載時對受拉區(qū)壓力進行抵消。通過該種方式的應用，則能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)形成的拉伸情況進行減少，避免裂縫的發(fā)生。

1.2.2 碳纖維片應用

目前，我國公路橋梁正向著大跨度的方向發(fā)展，構(gòu)件在受彎力方面具有較高的要求。在該種情況下，則要求受彎構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)為大型混凝土T型梁。而在現(xiàn)今公路橋梁工程中，其鋼筋混凝土梁受壓部位壓應力以及受拉部位的拉應力都較大，為了能夠使橋梁相關構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)能夠?qū)κ軓澐矫娴男枨筮M行滿足，往往需要較高的施工成本。而通過碳纖維粘貼方式的應用，在對混凝土梁進行加固的情況下則能夠?qū)崿F(xiàn)碳纖維自身強度的充分應用，同時其施工工藝較為簡單，具有較高應用價值。而通過預應力同碳纖維片間的結(jié)合，則能夠在使其特性獲得充分發(fā)揮的情況下獲得更好的混凝土梁性能。

1.2.3 混凝土路面應用

在路面施工中也具有預應力的應用，這也可以說是一種較新的技術類型。在該路面中，即在路面施工前對預應力進行預先施加，同普通混凝土路面相比，該路面具有接縫少以及路面板塊長度大的特征，能夠有效提升路面的行車舒適性。應用原理方面，路面預應力應用同橋梁結(jié)構(gòu)方面基本一致，即通過對預應力鋼筋的配置實現(xiàn)混凝土路面的約束，以此避免早期裂縫發(fā)生。在實際施工當中，要想獲得更好的施工效果。就需要能夠做好前期的調(diào)研，在做好路面交通符合深入分析的基礎上對濕度、溫度等可能使混凝土出現(xiàn)板底摩擦約束的因素做好分析，以此使路面施工具有更為合理、科學的特征，而在該基礎上對適當縱向預應力的施加，也能夠避免路面出現(xiàn)縱向收縮問題。

1.2.4 公路橋梁加固

加固措施方面，通常通過對橋梁構(gòu)件強度進行提升、對橋梁結(jié)構(gòu)性能進行改變的方式使橋梁具有更高的承載能力，以此達成對公路橋梁進行加固的目標。在具體施工當中，主要的方式有體外預應力加固以及對構(gòu)件預應力進行改變的方式。其中，對構(gòu)件預應力進行改變，即需要對橋梁構(gòu)件的預應力進行增加，在使構(gòu)件具有更高承載性能的基礎上使其具有更大的應變力，進而實現(xiàn)對公路橋梁進行加固的目標。體外預應力加固則是后張預應力中的一種方式，為無黏結(jié)預應力。在該方式當中，經(jīng)常會對具有較大強度的型鋼或者鋼筋進行應用，如果不能夠以預應力構(gòu)件改變方式加固，則需要在目標加固構(gòu)件體外加一根拉桿，通過其加固作用實現(xiàn)構(gòu)件承載力的提升，且能夠在實現(xiàn)截面剛度提升的情況下提升構(gòu)件截面抗裂性。

2 公路橋梁預應力施工流程

目前較常見的公路橋梁預應力施工工藝有兩種，一是現(xiàn)澆預應力施工工藝，另一種是后張法預應力施工工藝。鑒于文章篇幅，此處只總結(jié)現(xiàn)澆預應力施工工藝（見圖1）。在實際施工中可在圖1所示工藝流程的基礎上進行微調(diào)，以滿足不同工況的施工要求。

3 公路橋梁預應力施工常見問題及解決對策

3.1 預應力管道堵塞

問題：在道路橋梁施工中，如果在混凝土澆筑環(huán)節(jié)中沒有做好處理、存在野蠻施工情況，或者沒有做好相關的跟進以及保護，都可能使鋼筋管道因此出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，并因此使后續(xù)穿預應力鋼筋環(huán)節(jié)不能夠較好通過，即使能夠通過，也會對張拉效果產(chǎn)生影響。在具體張拉當中，預應力鋼筋伸長長度同理論長度相比將具有較大的出入，并因此影響到橋梁施工成本以及工期，為施工活動的開展帶來了一定的麻煩。

對策：鋼筋管道堵塞問題的存在，將對工程質(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響。為了避免該問題發(fā)生，就需要做好施工規(guī)范要求，保證在施工當中能夠嚴格按照相關規(guī)范做好管道的安裝處理，即在施工前做好管道的定位工作，并通過相關措施的應用避免其發(fā)生彎曲情況，避免松動以及扭曲現(xiàn)象的發(fā)生。在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，要做好現(xiàn)場的管控監(jiān)理，避免出現(xiàn)野蠻施工情況，做好抽芯時間的控制，避免在混凝土沒有達到足夠強度的情況抽芯，以此避免沒有做好抽芯時間把握、而將橡膠管拔斷的問題發(fā)生。

3.2 預應力張拉控制問題

問題：由于我國預應力技術應用時間相對較晚，在我國道路橋梁施工中，則存在較多的不規(guī)范行為，其中，張拉控制環(huán)節(jié)的不規(guī)范可以說是經(jīng)常出現(xiàn)的問題類型。在張拉控制計量工作中，很多工程都按照1.5級油壓進行計量，并因此導致較大誤差的出現(xiàn)，且在部分工程中，存在還沒有做好千斤頂該設備計量就投入張拉的情況。同時，工作人員也是導致該問題出現(xiàn)的重要因素，這部分人員由于沒有受到專業(yè)的培訓以及教育，僅僅為臨時聘用，則會因技術以及意識方面問題的存在忽高忽低、每一束張拉力各不相同的情況，并因此對整個結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量產(chǎn)生較大的負面影響。

對策：為了避免張拉環(huán)節(jié)中因不嚴謹、不規(guī)范問題的存在影響施工高質(zhì)量，就需要能夠積極做好張拉環(huán)節(jié)施工的規(guī)范處理，通過科學制度以及技術規(guī)范的制定保證施工的專業(yè)性以及科學性。在工程建設中，人員可以說是非常重要的主體，人員的技術水平和質(zhì)量意識將直接作用于工程質(zhì)量。對此，就需要施工單位嚴格做好人員控制，在召集人員時做好入場培訓和技術考核。在開展施工活動時也需要能夠做好技術交底，保證工作人員能夠做好不同施工細節(jié)的把握，以此避免不規(guī)范問題的發(fā)生。

3.3 收縮徐變問題

問題：在道路橋梁預應力技術應用中，經(jīng)常會因為混凝土路面具有較大的徐變、收縮情況而使預應力產(chǎn)生損失。該種情況的出現(xiàn)，無論是對工程的安全還是質(zhì)量水平都是一種較大的影響，很可能因此導致嚴重后果發(fā)生。

對策：為了避免收縮徐變過大問題出現(xiàn)，在我國道路橋梁預應力施工當中，要避免以其他外加劑的方式對混凝土和易性進行增加，這可以說是較為不可取的一種方式。為了避免問題出現(xiàn)，可以盡可能選擇具有較小水灰比、較大強度的混凝土材料施工，在這部分混凝土材料當中，通過自身徐變以及收縮，則能夠有效避免問題的發(fā)生。

3.4 孔道壓漿問題

問題：在預應力技術應用當中，通過孔道壓漿技術的應用，則能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件同鋼筋材料的同時工作，以此保證鋼筋具有較好的工作性能。而在該技術實際應用當中，也經(jīng)常會存在較多的問題發(fā)生，如管道壓漿不滿、不實以及滲漏問題等。該種問題之所以存在，主要是很多施工單位在施工中對該工序缺少重視導致的，而從總體角度看來，其在漿體配比以及孔位置預留方面也存在一定的問題。

對策：為了避免孔道壓漿過程中出現(xiàn)不實以及滲漏的問題，就需要從漿體材料的配置環(huán)節(jié)入手，通過外加劑方式的應用降低水灰比，以此使?jié){液壓實度能夠得到保證。同時，施工方需要做好攪拌設備的選擇應用，通過對攪拌速度的加快以及規(guī)范化操作的積極開展保障孔道壓漿工作質(zhì)量。

4 工程實例

4.1 工程概況

XX西南跨渠公路橋為3跨25+30+25m預應力工型組合梁橋，簡支梁上部結(jié)構(gòu)型式均為：預應力T型梁和預應力箱梁，均采用三跨布置，單跨25-35m。橋墩采用樁柱式結(jié)構(gòu)。樁柱式橋墩樁基直徑為150cm，墩柱直徑為150cm。樁基為端承樁，最大樁深為40m，墩柱高度為8.5m。

為保證大型橋梁的制作質(zhì)量，本合同段擬在施工營地二設置大型預制場一個，各橋橋工型組合梁梁體在該預制場內(nèi)預制，預制場內(nèi)布置10個預應力梁預制臺座。模板均采用可拼裝式大塊整體鋼模。砼由營地二的拌和站拌和，龍門吊配合澆注。預應力梁待砼達到設計張拉強度且模板拆除后進行張拉、注漿，封堵。最后采用龍門吊裝車運輸，架橋機吊梁安裝。橋面板待砼達到設計強度后按施工進度安裝施工。

4.2 預應力施工質(zhì)量控制標準

4.2.1 預應力預制梁質(zhì)量控制標準

跨渠橋預制梁/板在統(tǒng)一設置的預制場集中預制，安裝時用平板車運輸至工地現(xiàn)場進行安放施工。預應力預制/板工藝標準見表1。

4.2.2 預應力束滑絲、斷絲數(shù)目控制標準

在預應力張拉過程中，如果施工控制不嚴格，極易出現(xiàn)預應力筋斷絲、滑絲等問題，對于這兩項質(zhì)量問題，必須嚴格按表2進行質(zhì)量檢查，以防滑絲、斷絲數(shù)目超出控制標準而影響整個工程的質(zhì)量。

4.3 預應力施工中的堵管問題

在預應力施工中，孔道被混凝土灰漿堵塞，使預應力鋼材無法穿過。

大多數(shù)堵管事故都是在對箱梁混凝土澆筑時，由于振搗棒對波紋管造成損傷，導致砂漿在流入波紋管后造成波紋管堵塞。同時由于在混凝土箱梁澆筑之前對鋼絞線進行穿入，如果沒有對堵塞點做好處理，則將對孔道的預應力張拉產(chǎn)生較大的影響。針對本工程中的堵管問題，施工部主要采取了以下對策：

首先按照以下方式對堵塞點位置進行簡單的判定：

第一，張拉程度。在0至15%σ情況下，記錄千斤頂引伸量為a；15至30%σ情況下，千斤頂引伸量為b；30至103%σ情況下，記錄其引伸量為c，在維持103%σ狀態(tài)下5min之后進行錨固；

第二，伸長量確定。對于鋼束伸長量來說，其公式為b+c-2a，對于該公式來說，其是建立在同一鋼束伸長量同鋼束平均張拉力成正比的情況下。通過該式的應用，則能夠推出在鋼束兩端水泥漿堵管情況發(fā)生時的位置，即在對A端張拉其伸長量同B伸長量間存在差異情況時，A端伸長量為a，而B端則為b，鋼絲束下料長度為L。此時堵管同A端的距離則為X=a×L/（a+b）。而考慮到理論摩阻力同實際摩阻力間的差異，即實際摩阻力要偏大，對此，在通過公式進行計算之后則可以確定被堵塞點在稍后的位置。在計算完成之后，將箱梁頂起彎點處的空壓器與預留的出漿口連接進行送氣，在與沖擊電鉆配合使用的同時在波紋管處鉆眼。在經(jīng)過處理和一系列質(zhì)量檢測后，管道是一個透氣的狀態(tài)，表明堵塞情況得到了很好的解決。

5 結(jié)束語

可以說，在我國現(xiàn)今大力開展道路橋梁建設的情況下，預應力技術也具有著更為廣泛的應用前景。在上文中，我們對公路橋梁施工中預應力的應用及存在的問題進行了一定的研究，需要施工方在預應力技術應用當中能夠做好把握，在避免問題出現(xiàn)的同時保障施工質(zhì)量。

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