路橋項(xiàng)目施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用研究

朱樹芳

（中鐵四局集團(tuán)有限公司市政工程分公司，安徽 合肥 230022）

1 路橋項(xiàng)目施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)

1.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概念

預(yù)應(yīng)力技術(shù)就是在道橋施工工程中，通過構(gòu)建預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，以混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力平衡荷載產(chǎn)生的壓應(yīng)力的技術(shù)。從字面意思上理解，“預(yù)應(yīng)力”就是提前將受力單位受到的力，通過架構(gòu)構(gòu)件的形式，提前將鋼結(jié)構(gòu)受到的負(fù)載進(jìn)行抵消或部分抵消。以路橋工程為例，路橋工程的荷載越高，那么路橋工程是越安全穩(wěn)定的，但是如果承受不住荷載，那么路橋工程就會(huì)倒塌。在此所說的荷載，包括路橋工程自身的重量荷載，還有風(fēng)雪荷載，在地震多發(fā)地帶還要注意地震荷載。如果路橋工程中的抗拉強(qiáng)度不足，導(dǎo)致很容易因?yàn)楹奢d過大導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫的問題，嚴(yán)重會(huì)影響到工程安全?；炷辆哂休^高的抗壓強(qiáng)度，能有效彌補(bǔ)路橋工程的建設(shè)施工不足，并且延遲受拉區(qū)產(chǎn)生開裂。預(yù)應(yīng)力技術(shù)能使路橋項(xiàng)目工程具有較高的抗壓能力、抗?jié)B性和抗裂性，能有效提升路橋項(xiàng)目的剛度和強(qiáng)度，防止路橋工程出現(xiàn)開裂和撓度，是提升路橋工程的經(jīng)濟(jì)效益，讓建筑更加美觀輕巧的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用現(xiàn)狀

上世紀(jì)五十年代，中國(guó)推廣的預(yù)應(yīng)力技術(shù)是通過在混凝土中添加冷拉鋼筋來提升工程的強(qiáng)度，這時(shí)候的預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要應(yīng)用在混凝土屋梁的施工，以及工業(yè)廠房構(gòu)件上，在二十世紀(jì)80 年代，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在正式在路橋工程中使用。目前路橋工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用也是日漸成熟，并且也有一些新工藝和新技術(shù)應(yīng)用于路橋工程中，同時(shí)，在現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史背景下，車輛的承載力增高，對(duì)路橋工程的承載力要求更高，所以也必須進(jìn)行一定的改變，才能提升工程施工質(zhì)量，并且保證路橋工程的安全運(yùn)行。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋工程施工中的應(yīng)用

2.1 鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁

梁和板構(gòu)成了鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件，而連續(xù)梁就是具有多余的約束混凝土結(jié)構(gòu)，多跨連續(xù)梁就是具有兩跨以上連續(xù)梁支座的結(jié)構(gòu)，多跨聯(lián)續(xù)梁的特點(diǎn)為剛度大、抗震能力強(qiáng)，但是該結(jié)構(gòu)對(duì)支座的要求非常高，如果支座出現(xiàn)變形導(dǎo)致沉降問題的出現(xiàn)，路橋工程內(nèi)部會(huì)被施加附加內(nèi)力，導(dǎo)致路橋工程承受除了路橋表面的壓力外，還要承受工程內(nèi)部的壓力，導(dǎo)致工程很可能出現(xiàn)損壞的問題，因此預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋工程多跨連續(xù)梁中的運(yùn)用，就是在穩(wěn)定連續(xù)梁，避免支座等出現(xiàn)變形沉降的問題。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工流程如下，首先安裝梁模板，在施工前計(jì)算鋼絞線的下料長(zhǎng)度，并根據(jù)梁預(yù)應(yīng)力曲線、千斤頂長(zhǎng)度計(jì)算下料總長(zhǎng)度，之后扎綁鋼筋。其次，焊裝波紋管，波紋管的接頭大于主管內(nèi)徑3 毫米的波紋管套接，以300 毫米的膠帶封口避免漏漿。然后，安裝鋼絞線，并澆筑混凝土，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力張拉之前需要計(jì)算張拉理論值，根據(jù)張拉值計(jì)算公式計(jì)算總的拉伸長(zhǎng)度。但是預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)當(dāng)以整束張拉，如果發(fā)展伸長(zhǎng)值與計(jì)算值存在較大的出入，則需要查明原因，重新張拉。在妥善解決完問題后，方可進(jìn)行灌漿和封錨工作。

2.2 橋梁受彎構(gòu)件

目前使用粘貼碳纖維片材作為受彎構(gòu)件進(jìn)行加固的案例非常多，因?yàn)闃?gòu)件在加固之前就有了初始內(nèi)里，所以最開始就會(huì)使鋼筋混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)變和壓應(yīng)變，但是在混凝土的壓應(yīng)變達(dá)到峰值以后，就會(huì)導(dǎo)致碳纖維片材的最終應(yīng)力值達(dá)到最小，這時(shí)候就體現(xiàn)不出粘貼碳纖維片材的高強(qiáng)度特點(diǎn)了，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要計(jì)算體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力損失。首先就是計(jì)算磨阻損失，在設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力筋的時(shí)候鋼索通長(zhǎng)布置，跨間設(shè)置轉(zhuǎn)向塊內(nèi)曲線導(dǎo)管，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)向?qū)Ч苤袝?huì)產(chǎn)生摩擦力，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，所以需要根據(jù)平衡條件計(jì)算摩擦損失，并且調(diào)整應(yīng)該設(shè)置的預(yù)應(yīng)力，以達(dá)到平衡摩擦力的作用。另外還需要計(jì)算錨具變形損失、鋼筋應(yīng)力松弛損失和分批張拉、徐變損失。在進(jìn)行橋梁加固工程的時(shí)候，混凝土的收縮已經(jīng)基本完成，故而相較新工程，橋梁加固工程可以減少關(guān)于分批張拉、徐變損失的計(jì)算。

2.3 橋梁加固

上文中也已經(jīng)提及，橋梁加固工程可以不計(jì)算分批張拉、徐變損失，但是因?yàn)槭峭ㄟ^構(gòu)件的形式補(bǔ)齊橋梁原有的承載力，從而達(dá)到提升橋梁的效果，因此在進(jìn)行橋梁加固的時(shí)候，也要計(jì)算加固構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力，對(duì)薄弱的構(gòu)建進(jìn)行加強(qiáng)，加固基礎(chǔ)，如果有必要也要采取改變路橋工程結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行加固。在橋梁加固工程的時(shí)候，可以采取五種方式進(jìn)行加固改造，分別是：1） 增大橋梁工程的橫截面面積；2）施加體外預(yù)應(yīng)力；3） 增加配筋；4） 改變橋梁的受力體系；5） 增加橋梁構(gòu)件在橫向上的聯(lián)系，在實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁工程的實(shí)際情況進(jìn)行分析。

3 路橋工程施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

3.1 協(xié)同多部門，設(shè)計(jì)合理的預(yù)應(yīng)力施工建設(shè)體系

在進(jìn)行路橋工程施工中，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)部門的協(xié)同合作，共同促進(jìn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工建設(shè)良好推進(jìn)。在施工前應(yīng)當(dāng)對(duì)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)做出規(guī)范，如設(shè)計(jì)上的規(guī)范和施工要點(diǎn)上的規(guī)范。目前使用得較為廣泛的體系是XYM 和OVM 體系，頂板的鋼束在腹板頂端集中錨固，財(cái)務(wù)空間鹽線形式結(jié)合平豎彎曲帽，錨固位置設(shè)計(jì)在底板上，在設(shè)計(jì)時(shí)候的時(shí)候需要符合以下要點(diǎn)：

1） 最大限度發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的力學(xué)效應(yīng)，布束需要以將預(yù)應(yīng)力分布在的建筑的全截面上為標(biāo)準(zhǔn)，并縮短傳力的路線。

2） 在設(shè)計(jì)的時(shí)候沒必要再設(shè)計(jì)齒板構(gòu)造，只要保證箱梁的尺寸是符合受力需要的就可以，?按S 線型將頂、底板鋼束進(jìn)行錨固，以消除集中錨固點(diǎn)產(chǎn)生的橫向力。

3） 做好預(yù)應(yīng)力筋的定位工作，為了保證工程質(zhì)量，在最開始設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋的時(shí)候，就要保證平面順直，預(yù)應(yīng)力筋和錨板垂直，并且避免混凝土澆灌過程中預(yù)應(yīng)力筋移位。倘若出現(xiàn)實(shí)際工程與測(cè)算值不符合的問題，需要及時(shí)停工檢查，分析問題來源，并且在解決問題以后再施工。

3.2 嚴(yán)格施工流程，做好施工質(zhì)量要點(diǎn)控制

1） 預(yù)留孔道，為了保證受力狀態(tài)符合路橋工程設(shè)計(jì)，預(yù)留孔道應(yīng)當(dāng)做到合理、位置正確，因?yàn)榭椎赖奈恢镁褪穷A(yù)應(yīng)力的受力位置，所以要做到精確定位，至少要有兩個(gè)的基準(zhǔn)面定位，定位筋間距應(yīng)當(dāng)符合設(shè)計(jì)要求，材料使用圓鋼材料。孔道位置設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合以下要點(diǎn)：

①筋間距：直線100cm、曲線50cm；②引橋設(shè)計(jì)：直線100cm、曲線25cm；③位筋形狀：U 形或“#”形；④安裝方式：綁扎、焊接；⑤波紋管接頭長(zhǎng)度：5～7 倍直徑；⑥波紋管連接規(guī)范：對(duì)稱伸入，注意封閉喇叭口。

2） 預(yù)應(yīng)力筋處理，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)當(dāng)在施工前先進(jìn)行處理，保證符合施工質(zhì)量要求。

①施工預(yù)應(yīng)力筋的選擇。在施工中一般選擇7 絲鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋材料，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)當(dāng)滿足標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，根據(jù)工程的不同，設(shè)計(jì)不同的控制制應(yīng)力，一般比較常用的設(shè)計(jì)值為70%、72%和75%。②下料。預(yù)應(yīng)力筋下料應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工工具的尺寸確定下料尺寸，因?yàn)橄袂Ы镯敗㈠^具等工具，在設(shè)計(jì)的時(shí)候很難做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此在施工的時(shí)候，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工工具為參考，避免原材料的浪費(fèi)。下料切割需要以扎絲扎緊鋼絞線，保證線頭不散且切口平直。③穿束。無論采用先穿法還是后穿法進(jìn)行鋼絞線穿束，都要以保證管道的通暢為原則施工?？孜?、工作錨和限位板的孔位設(shè)計(jì)應(yīng)該排列一致，下料穿束工作完畢、做完混凝土澆筑工作以后，需要對(duì)鋼絞線進(jìn)行抽拉，保證管道的通暢。

3.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉

因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋主要采用的是控制應(yīng)力為主，因此在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)應(yīng)當(dāng)注意控制分階段張拉長(zhǎng)度合伸長(zhǎng)量。但是要注意，最開始在進(jìn)行張拉施工的時(shí)候，因?yàn)殇摻g線處于松弛的狀態(tài)，張拉機(jī)存在一定的縫隙，且會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行彈性壓縮，所以這個(gè)時(shí)候的伸長(zhǎng)量不必測(cè)算，因?yàn)槠洳⒉荒芸醋鍪芰?shí)際伸長(zhǎng)量。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，禁止使用塑料直尺和普通卷尺，而要采用鋼直尺和鋼板尺，且需要檢驗(yàn)合格。設(shè)某鋼絞線在10δ0、20δ0 和100δ0 時(shí)的取值分別為，a（mm）、b（mm） 和c（mm），張拉量的實(shí)際取值可以見表1。張拉的工作原則為同時(shí)張拉、對(duì)稱張拉。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)量超過理論伸長(zhǎng)量6%的時(shí)候，需要進(jìn)行原因分析，保證張拉工作的準(zhǔn)確性。

表1 應(yīng)力工程施工伸長(zhǎng)量和控制應(yīng)力取值關(guān)系

3.4 真空壓漿

一般在路橋工程的預(yù)應(yīng)力施工中采用真空壓漿，真空壓漿的工作流程如下：檢查閥門安全和開關(guān)的關(guān)閉、確定抽吸的真空端和吸漿端、啟動(dòng)真空泵并達(dá)到-0.1MPa 負(fù)壓、排出壓漿多于的水分和氣泡，檢查泥漿稠度是否合標(biāo)、壓注水泥漿、封閉出氣孔，并在0.7MPa 的壓力下關(guān)閉壓漿機(jī)。壓漿過程中需要保證緩慢灌漿、勻速壓漿，并保持壓漿的持續(xù)性，一旦開始不能中斷，因此需要做好檢查工作，并嚴(yán)格控制水泥漿的配合比。

4 路橋施工中關(guān)于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的反思

為了確保路橋工程施工的有效開展，有必要對(duì)路橋工程的施工進(jìn)行質(zhì)量管理和技術(shù)管理。嚴(yán)格把控施工中容易忽視的因素，并且采取有效的應(yīng)對(duì)措施，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)應(yīng)力施工需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，在實(shí)際的工作中，應(yīng)當(dāng)對(duì)容易出現(xiàn)的施工問題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控，一旦出現(xiàn)問題采取有效的應(yīng)對(duì)措施。例如，在壓漿、錨墊板安裝等工程施工過程中，很容易因?yàn)椴y管堵塞、水泥漿質(zhì)量不過關(guān)等問題影響施工效果，那么這時(shí)候就需要技術(shù)人員分析問題成因，并且以有效的應(yīng)對(duì)措施保證施工的有效性。

重視人員的管理，加強(qiáng)人員的培訓(xùn)，在單位內(nèi)部要定期開展技能培訓(xùn)，提升技術(shù)人員的自身專業(yè)技能。嚴(yán)格責(zé)任制度，在實(shí)際的施工中也能發(fā)現(xiàn)，部分工程人員為了盡快完工和逃避責(zé)任，往往會(huì)采取隱瞞工程弊端的行為，導(dǎo)致后續(xù)的工程施工受阻。因此在施工建設(shè)單位內(nèi)部也應(yīng)當(dāng)建立嚴(yán)格的責(zé)任制度，出現(xiàn)問題能責(zé)任到組到人，如此一來通過對(duì)施工人員的嚴(yán)格要求，避免施工操作過程中，就使得路橋工程出現(xiàn)質(zhì)量隱患。

5 結(jié)語

總而言之，在進(jìn)行道橋項(xiàng)目施工的時(shí)候，做好預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)工作是基礎(chǔ)，嚴(yán)格施工流程是關(guān)鍵，保證在灌注混凝土的時(shí)候就不變形不移位，能盡量利用內(nèi)壓應(yīng)力消除拉應(yīng)力，避免橋梁工程和道路工程過早出現(xiàn)開裂的問題，施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)就是嚴(yán)格控制每一項(xiàng)工作的施工參數(shù)，在進(jìn)行施工的時(shí)候，需要嚴(yán)格審查施工是否符合設(shè)計(jì)的要求，倘若一旦出現(xiàn)材料不合標(biāo)的情況，就需要及時(shí)處理，分析失誤原因。在施工過程中需要嚴(yán)格管理施工現(xiàn)場(chǎng)，并且規(guī)范操作，嚴(yán)格規(guī)范施工人員的行為規(guī)范，這樣才能保證施工質(zhì)量，保障路橋工程保持良好的使用壽命。