預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用

1 前言

在現(xiàn)代化背景下，社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)不可或缺的一部分就是道路橋梁建設(shè)工程，其在方便民眾出行的同時(shí)，對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重要作用。所以，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工的研究非常有必要。在實(shí)際的道路橋梁施工過程中，很多環(huán)節(jié)都涉及了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如材料選擇、主體結(jié)構(gòu)等，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅可以有效保護(hù)并防止混凝土變性的現(xiàn)象，而且還能解決施工中出現(xiàn)裂縫的問題，對(duì)道路橋梁施工起到了重要作用[1]。

2 潭頭大橋預(yù)應(yīng)力技術(shù)設(shè)計(jì)概況

潭頭大橋位于福安市潭頭鎮(zhèn)，擬建橋梁為東西走向，橫跨潭頭電站庫區(qū)。橋梁起點(diǎn)（西側(cè)）與福安市縣道946 平交，并與終點(diǎn)也就是東側(cè)同國(guó)道104 進(jìn)行順接。在布置橋孔時(shí)，主要采用了四聯(lián)。其中，第一聯(lián)為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板，規(guī)格2×16m；第二聯(lián)為4×30m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁；第三聯(lián)為5×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁；第四聯(lián)的規(guī)格同第一聯(lián)相同，總長(zhǎng)度為339m。下部結(jié)構(gòu)：小箱梁以及空心板全部使用柱式墩做基礎(chǔ)；而橋臺(tái)則使用了板凳臺(tái)、樁基以及柱式臺(tái)[2]。

本橋主要坐落于直線段范圍內(nèi)，具體方位為橋軸線、墩臺(tái)兩者形成的102°夾角上。在調(diào)整橋面縱橫坡過程中，主要通過臺(tái)帽橫坡、橋面鋪裝以及蓋梁三者的厚度來實(shí)現(xiàn)。本橋梁集中預(yù)制，預(yù)制場(chǎng)考慮設(shè)在東昆岸主線K0+400 主線右側(cè)場(chǎng)地，且本橋50年一遇流量11390m3/s，流速3.513m/s，設(shè)計(jì)水位49.346m。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在潭頭大橋施工中的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛應(yīng)用于道路橋梁施工中，主要涉及鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁、混凝土箱梁、混凝土簡(jiǎn)支T梁及混凝土路面。潭頭大橋施工過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)涉及的材料主要包括混凝土、鋼材和支座，關(guān)鍵技術(shù)主要應(yīng)用在兩個(gè)方面，即L=30m 連續(xù)小箱梁和L=16m 簡(jiǎn)支空心板梁。

3.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在潭頭大橋施工中的材料選擇

3.1.1 混凝土

3.1.1.1 預(yù)制小箱梁空心板、鉸縫。

3.1.1.2 橋面鋪裝采用C40 防水砼，抗?jié)B指標(biāo)為W6。

3.1.1.3 樁基、背墻、承臺(tái)采用C30 砼。

3.1.1.4 不管是砼用石料，還是砂礫強(qiáng)度必須大于等于砼強(qiáng)度的2倍；并嚴(yán)格執(zhí)行關(guān)于施工用水的相關(guān)規(guī)范。

3.1.2 鋼材

3.1.2.1 預(yù)應(yīng)力鋼束：在選擇預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，使用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，不僅強(qiáng)度大，而且低松弛；通過松弛應(yīng)力試驗(yàn)，1000h 該值應(yīng)小于等于2.5%，且技術(shù)性能必須達(dá)到規(guī)定要求。

3.1.2.2 普通鋼筋：在選擇普通鋼筋時(shí)，必須嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，且必須達(dá)到要求。

3.1.2.3 預(yù)應(yīng)力錨具：在預(yù)應(yīng)力錨具的選擇方面，主要以成品錨具為主，且有相應(yīng)的配套設(shè)施，具體選擇要符合相關(guān)規(guī)定。

3.1.2.4 其他鋼材：除一些特殊要求外，其他的都應(yīng)選擇Q235B 鋼，且技術(shù)性能必須滿足國(guó)家有關(guān)規(guī)定。

3.1.3 支座

本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了常溫型氯丁橡膠支座，其技術(shù)性能可以滿足相關(guān)要求。

3.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在潭頭大橋施工中關(guān)鍵技術(shù)的技術(shù)分析

在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力橋梁時(shí)，涉及兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即L=30m 連續(xù)小箱梁和L=16m 簡(jiǎn)支空心板梁，具體如下：

3.2.1 L=30m 連續(xù)小箱梁

3.2.1.1 本次橋梁結(jié)構(gòu)中的第二聯(lián)以及第三聯(lián)均采用連續(xù)小箱梁橋，且為等截面預(yù)應(yīng)力混凝土，規(guī)格分別為4×30m、5×30m。小箱梁梁高、中梁頂寬、底寬分別為1.6m、2.2m、1m；底寬1m；一孔設(shè)置5片小箱梁，梁片中心距為3.175m，濕接縫寬度為0.975m[3]。

3.2.1.2 為最大限度地降低內(nèi)部、外部溫度差，專門設(shè)置了通氣孔，開孔位置在距底板190cm的兩側(cè)腹板上，孔直徑為5cm，采用對(duì)稱分布形式；另外，還布置了泄水孔和半圓滴水檐，泄水孔主要位于每跨縱坡下方。

3.2.1.3 在箱梁縱向預(yù)應(yīng)力的選擇方面，主要使用了股鋼絞線，規(guī)格為5mm、6mm、7mm。股鋼絞線不僅強(qiáng)度高，而且松弛較低；同時(shí)對(duì)應(yīng)15.2mm的公稱直徑，縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線主要以群錨錨固體系為主，各施工縫處采用連接器連接鋼絞線。

3.2.1.4 橋面鋪裝：12cm厚C40 防水砼。

3.2.1.5 支座：聯(lián)端采用GYZF4Φ300×76支座；而連續(xù)端則主要選擇GYZΦ400×99支座。其中，支座預(yù)埋鋼板、上下鋼板，都以熱浸鍍鋅鋼板為主。

3.2.2 L=16m 簡(jiǎn)支空心板梁

3.2.2.1 在對(duì)簡(jiǎn)支空心板進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，首先是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支，然后為橋面連續(xù)。

3.2.2.2 梁長(zhǎng)與支點(diǎn)：具體內(nèi)容如表1所示（單位：m）。

表1 主梁各部分構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)尺寸

3.2.2.3 橋面鋪裝12cmC40 防水混凝土。

3.2.2.4 在計(jì)算空心板時(shí)，主要以組合截面為主，分階段進(jìn)行。整體化橋面現(xiàn)澆層在沒有滿足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)之前，計(jì)算內(nèi)力時(shí)應(yīng)以預(yù)制板獨(dú)自承受主梁為準(zhǔn)；但由于汽車等載荷經(jīng)過橋面，因此在計(jì)算內(nèi)力時(shí)主要考慮綜合三者，即預(yù)制板、鉸縫及整體化現(xiàn)澆橋面層[4]。

3.2.2.5 在計(jì)算空心板跨中彎矩過程中，我們以簡(jiǎn)支正板為主要依據(jù)；在計(jì)算支點(diǎn)剪力、橫向分布時(shí)，分別建立在簡(jiǎn)支正板、鉸結(jié)基礎(chǔ)上完成。

3.3 潭頭大橋施工中預(yù)應(yīng)力關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

在潭頭大橋施工過程中預(yù)應(yīng)力關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，主要圍繞小箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)及空心板施工要點(diǎn)兩個(gè)方面，具體如下：

3.3.1 小箱梁施工預(yù)應(yīng)力關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)分析

在主梁預(yù)制時(shí)，不管是臺(tái)座的放樣，還是模板制作，全部都要考慮坡度設(shè)置、對(duì)稱性以及其主要產(chǎn)生于橋梁縱橫坡所造成的主梁預(yù)制發(fā)展變化；與此同時(shí)，還要關(guān)注以下內(nèi)容，如負(fù)彎矩束張拉等。在這一過程中，必須充分考慮跨中內(nèi)邊梁、外邊梁兩者之間的差異。主梁施工必須按照下述順序進(jìn)行：

3.3.1.1 在完成主梁安裝后焊接接端橫隔板鋼筋等，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范完成縱向濕接縫以及橫隔板砼的澆注。

3.3.1.2 在布置負(fù)彎矩鋼束前，首先必須實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)段接頭鋼筋的現(xiàn)澆；與此同時(shí)，澆注現(xiàn)澆連續(xù)段砼。

3.3.1.3 在首次張拉負(fù)彎矩鋼束前，必須確保強(qiáng)度不能低于設(shè)計(jì)值的90%，等到前批強(qiáng)度為設(shè)計(jì)值的80%后，再對(duì)后批負(fù)彎矩鋼束進(jìn)行張拉，然后再是封槽。其中，張拉方向朝著各片主梁。

3.3.1.4 在解除硫磺砂漿臨時(shí)支座前，一聯(lián)強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%，且此過程主要運(yùn)用電熱法，最終完成支座的轉(zhuǎn)換。

3.3.1.5 焊接以及安裝施工后澆注防撞欄砼以及橋面鋪裝砼，然后再進(jìn)行涂防水層以及瀝青砼的鋪設(shè)等。

3.3.2 空心板施工預(yù)應(yīng)力要點(diǎn)分析

在空心板施工過程中，必須要定位預(yù)應(yīng)力孔道、鋼筋位置；同時(shí)，將混凝土骨料顆粒大小進(jìn)行限制，即最大不超過20mm。在澆注時(shí)為確保澆注質(zhì)量，必須對(duì)其進(jìn)行振搗嚴(yán)實(shí)。為了避免預(yù)制板上拱，存梁期不能大于90 天；若同計(jì)算值相比較，一旦上供值超過其8mm，就要及時(shí)制定對(duì)應(yīng)措施。鋼束張拉結(jié)束之后，預(yù)制空心板對(duì)應(yīng)的下繞值具體見表2[5]。

表2 各存梁期跨中上拱度計(jì)算值及二期恒載所產(chǎn)生后的下?lián)现?/p>

3.3.3 預(yù)應(yīng)力工藝使用要點(diǎn)分析

3.3.3.1 在確定預(yù)應(yīng)力管位置時(shí)，不僅要根據(jù)坐標(biāo)定位，還要在固定時(shí)采用定位鋼筋，且其同空心板腹板箍筋之間的連接采用點(diǎn)焊的方式，這樣不僅避免了管道下垂，而且還能防止錯(cuò)位；一旦鋼筋、管道之間出現(xiàn)碰撞，就必須在確保管道位置不變的前提下調(diào)整鋼筋位置，待波紋管檢查之后方可進(jìn)行澆注，這樣做的目的是避免管道阻塞。

3.3.3.2 在預(yù)制空心板預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，其前提條件是混凝土強(qiáng)度為設(shè)計(jì)值的85%；與此同時(shí)，混凝土齡期不能低于7 天，滿足以上條件才可以進(jìn)行張拉。施工單位在滿足有關(guān)條件的基礎(chǔ)上，可以合理延長(zhǎng)齡期，這不僅提高了混凝土彈性模量，而且使反拱度得以減小。預(yù)應(yīng)力鋼束在進(jìn)行張拉過程中，其兩端要同時(shí)開展；同時(shí)，張拉過程中對(duì)錨下控制應(yīng)力也做了一定的要求，即0.75fpk=1395MPa。

3.3.3.3 在預(yù)應(yīng)力施加過程中，必須對(duì)其進(jìn)行雙管控，即張拉力、引伸量。一旦張拉力滿足設(shè)計(jì)需要，則實(shí)際引伸量、理論值之間的誤差不大于6%。

3.3.3.4 在張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，依次為左N1→右N2→右N1→左N2。

3.3.3.5 孔道壓漿必須飽滿，且主要以C50 水泥漿為主。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中應(yīng)用效果

4.1 提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力

通過上述分析以及預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用來看，橋梁結(jié)構(gòu)承載力明顯提升；但由于橋梁一般會(huì)承受非常大的載荷，因此為了確保橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，必須讓橋梁具備足夠的承載力。在上述預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用中，可有效抵消一部分應(yīng)力，同時(shí)降低其承受的負(fù)荷，對(duì)于提高橋梁的質(zhì)量效果比較明顯。

4.2 增強(qiáng)橋梁耐久性

合理運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有效增強(qiáng)橋梁耐久性。橋梁質(zhì)量直接關(guān)系到城市發(fā)展，社會(huì)穩(wěn)定，因此在建造橋梁過程中，必須將確保其耐久性作為施工的重點(diǎn)內(nèi)容。運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅可以增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，而且對(duì)橋梁在使用過程中出現(xiàn)的問題能夠起到有效地控制作用，從而避免出現(xiàn)裂縫。

5 結(jié)語

在道路橋梁施工過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的科學(xué)、合理應(yīng)用是一項(xiàng)十分重要而關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，且直接關(guān)系到道路橋梁的安全性和使用壽命，因此無論是對(duì)其材料的選擇還是實(shí)際技術(shù)的掌控，都必須符合專業(yè)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。另外，在道路橋梁施工中，必須加固處理受彎構(gòu)件，利用預(yù)應(yīng)力加護(hù)技術(shù)將高強(qiáng)度碳纖維加固到受彎構(gòu)件中，使其材料性能加強(qiáng)。與此同時(shí)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅可以確保預(yù)制板的穩(wěn)固性及抗震性的提升，而且還能夠直接影響道路橋梁基礎(chǔ)的構(gòu)建，從而更好地達(dá)到道路橋梁施工的標(biāo)準(zhǔn)。