芻議預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用

劉軍

【摘 要】預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)最早應(yīng)用于橋梁的建設(shè)中，后來逐漸應(yīng)用于公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域中。隨著建設(shè)水平的不斷提高，預(yù)應(yīng)力技術(shù)成為了用途廣泛、發(fā)展速度快的一門科學(xué)。本文筆者根據(jù)工作實踐經(jīng)驗對預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁工程；預(yù)應(yīng)力技術(shù)；應(yīng)用

一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用

（一）預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用原理

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：使用強(qiáng)度高的鋼材、混凝土可以達(dá)到提高預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件強(qiáng)度、剛度等目的，同時還可以讓混凝土、鋼材具有剛度、強(qiáng)度、抗?jié)B、抗剪性等特點。在節(jié)約原材料的使用的同時，也減輕了結(jié)構(gòu)的自重。同時，作為公路橋梁工程建設(shè)的基礎(chǔ)構(gòu)件，公路橋梁的質(zhì)量與預(yù)制板的技術(shù)密不可分。預(yù)制板需要預(yù)應(yīng)力技術(shù)給予穩(wěn)固性和抗震性，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)需要預(yù)制板技術(shù)中的高強(qiáng)鋼絞線、預(yù)應(yīng)力筋的技術(shù)性支持。

（二）預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用

了解預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，首先要認(rèn)清預(yù)應(yīng)力技術(shù)，主要分為三個方面：第一，預(yù)應(yīng)力的施加實際上是一種抵抗外界荷載的作用；第二，預(yù)應(yīng)力能夠改變構(gòu)件中鋼筋的性能，把脆性的混凝土變成彈性材料；第三，預(yù)應(yīng)力混凝土為高強(qiáng)度鋼材在混凝土結(jié)構(gòu)中的充分工作提供了條件，使兩種材料能夠各盡其用，實現(xiàn)了工程經(jīng)濟(jì)性的原則?；谝陨先c認(rèn)識，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程的應(yīng)用分為以下幾個方面：（1）在工程施工中的應(yīng)用：應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來加固公路橋梁，能夠提高構(gòu)件的強(qiáng)度，補(bǔ)充和加強(qiáng)構(gòu)件的性能，提高公路橋梁的承載能力；能夠延長工程的使用壽命；滿足社會對運輸日益增加的要求。（2）在多跨度連續(xù)施工中的應(yīng)用：多跨度連續(xù)梁分為正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)，當(dāng)多跨度連續(xù)梁的抗剪切能力和承載能力難以滿足工程需要時，同樣需要預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件來進(jìn)行加固，提高抗剪性和剛性。（3）在受彎構(gòu)件施工中的應(yīng)用：對受彎構(gòu)件的加固通常使用碳纖維片，但是因為在加固之前混凝土就具備初始的拉應(yīng)變，因此在受壓區(qū)域內(nèi)，混凝土的壓應(yīng)變一旦達(dá)到極限值時，受彎構(gòu)件也就達(dá)到了極限承載能力。利用預(yù)應(yīng)力改變構(gòu)件中鋼筋的性能，將混凝土變成彈性材料，可以防止受彎構(gòu)件斷裂。

二、預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

（一）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉力失控

預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉力失控是由于預(yù)應(yīng)力施工不規(guī)范引起的，在公路橋梁施工過程中，連續(xù)跨梁中的每跨預(yù)應(yīng)力束一端的張拉中需要兩端對稱。如果兩端不對稱，就容易對工程的施工質(zhì)量造成影響，對公路橋梁的質(zhì)量影響極大。在施工中，應(yīng)當(dāng)以張拉力為主，保證張拉作用采用。預(yù)應(yīng)力張拉力和筋伸長度進(jìn)行兩面控制，測量預(yù)應(yīng)力筋伸長度并進(jìn)行校驗。

（二）構(gòu)件易發(fā)生斷裂

在高荷載的情況下，發(fā)生構(gòu)件斷裂是極為常見的現(xiàn)象，即使是在建筑規(guī)范中，也允許部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件發(fā)生裂隙。在預(yù)制場內(nèi)構(gòu)件有裂隙是受溫度和濕度的影響，造成干縮和溫縮，繼而造成裂縫。這些裂縫具有共同的特點，通常表現(xiàn)為裂縫寬度細(xì)，且不均勻的分布在構(gòu)件的表面，分布位置沒有規(guī)律。隨著荷載的增大，這些裂縫會逐漸變寬，久而久之就會產(chǎn)生安全隱患，造成公路橋梁的坍塌。

（三）造成預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道堵塞

公路橋梁中的波紋管堵塞對預(yù)應(yīng)力施工有副作用，波紋管的阻塞導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的鋼絞線伸長情況受到影響，甚至?xí)绊懫渫ㄟ^。另外，鋼筋混凝土在施工期間，受彎構(gòu)件以及荷載作用力的影響，一般會采用強(qiáng)度非常高而且施工工藝簡單的碳纖維。通過將碳纖維的材料黏貼到鋼筋受彎構(gòu)件中，加固其性能，使得其抗拒荷載形成的作用變形能力增強(qiáng)。所以在施工過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制每道工序的時間，不能夠急于求成。

三、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程中應(yīng)用的質(zhì)量控制措施

大跨度預(yù)應(yīng)力的施工負(fù)責(zé)、技術(shù)要求高，因此必須重視施工的自然環(huán)境因素、組織安排、結(jié)構(gòu)空間關(guān)系等方面，具體包括以下幾個措施：第一，應(yīng)該對施工過程中的組織結(jié)構(gòu)重新安排，保證施工過程中的不同工種之間能夠協(xié)調(diào)，以提高施工效率，縮短大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工期。第二，提高公路橋梁工程支撐體系的穩(wěn)定性。很多建筑都有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)屬于超高大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的范疇，施工過程應(yīng)通過精密的計算和全面的分析，注入更高的技術(shù)含量。一方面，要考慮到公路橋梁本身的工程構(gòu)件的卸載措施是否可靠。另一方面，還要結(jié)合實際情況具體實施，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)狀況選擇性能好、成本低的支撐體系，以實現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益。第三，控制預(yù)應(yīng)力的損失。大跨度預(yù)應(yīng)力若想實現(xiàn)有效的預(yù)應(yīng)力，必須首先控制預(yù)應(yīng)力的損失，防止預(yù)應(yīng)力的損失要在施工的各個環(huán)節(jié)注意。例如，澆注后要保證混凝土有充分的養(yǎng)護(hù)時間，防止因溫度變化致使混凝土收縮而造成預(yù)應(yīng)力損失，可以在澆注前減少水泥在混凝土中的配比。要注意預(yù)應(yīng)力的孔道預(yù)留和錨具的應(yīng)用，預(yù)埋的鋼墊板必須與孔道的中心線垂直，管道的固定安裝必須采用定位的鋼筋材料，鋼管不能超過1米，波紋管不能超過0.8米，膠管不能超過0.5米。同時還要加密曲線管。第四，防止混凝土出現(xiàn)裂縫。在實際施工中，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)驗橥饨绲氖芰Σ痪鶆?、溫度變化等原因出現(xiàn)裂縫。大跨度預(yù)應(yīng)力屬于大體積混凝土的范疇，通過控制溫度收縮裂縫是有效的措施。因此，應(yīng)選擇合理的原材料和科學(xué)的優(yōu)化配比。在澆注過程中，嚴(yán)格控制澆注速度和分層厚度，能使原材料從澆注到入模的降溫過程得到充分地養(yǎng)護(hù)。第五，通過綁扎鋼筋保證骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了增強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時使預(yù)應(yīng)力更加便于操作，可以用鋼管支架支撐大梁上部的鋼筋。在大梁的兩側(cè)搭建3米為間距的腳手架，將鋼管通過焊接固定在大梁上部的鋼筋上，由此形成穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，隨后撤去腳手架即可。為了保證受力鋼筋的位置正確，鋼筋的連接處最好采用機(jī)械連接。

四、相關(guān)注意事項

1.預(yù)應(yīng)力鋼材選擇方面，在施工中，預(yù)應(yīng)力鋼材種類較多，其主要包括預(yù)應(yīng)力鋼筋、低松弛鋼絞線和普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其中低松弛鋼絞線為最新型預(yù)應(yīng)力鋼材，具有高效、經(jīng)濟(jì)性和輕便等特點，在具體施工中被廣泛應(yīng)用，本次研究中便選擇此類鋼材。不同類型的鋼材具有不同性能，在工程中的作用也不盡相同，因此在選擇過程中工作人員應(yīng)充分考慮鋼材的松散性、破斷荷載和幾何參數(shù)等信息。

2.預(yù)應(yīng)力效應(yīng)方面，現(xiàn)階段我國公路橋梁工程中在預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析方面多依據(jù)設(shè)計人員的經(jīng)驗，建立預(yù)應(yīng)力鋼束分布圖，以此為載體開展具體分析工作。但在實際工作中，相關(guān)人員須全方位檢查橋梁工程結(jié)構(gòu)橫面的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)承載力與預(yù)應(yīng)力間存在差異，須及時修改鋼束分布圖。此外，工作人員還應(yīng)提高預(yù)應(yīng)力體系、預(yù)應(yīng)力筋和預(yù)應(yīng)力錨具設(shè)計的科學(xué)性。

五、結(jié)束語

將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁工程中具有很多不可替代的優(yōu)勢，預(yù)應(yīng)力混凝土能夠克服傳統(tǒng)混凝土易斷裂的問題，提高工程的安全性和穩(wěn)定性，也為滿足人們對各種類型建筑的需求提供了技術(shù)支撐。但是預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工過程專業(yè)性強(qiáng)、工藝復(fù)雜，因此對施工過程技術(shù)要求較高。今后應(yīng)當(dāng)把握關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制、明確每道施工流程，從而保證公路橋梁工程的質(zhì)量和使用壽命，推進(jìn)我國建筑工程事業(yè)的深遠(yuǎn)發(fā)展。

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