預應力技術在公路橋梁工程中的應用

預應力技術在公路橋梁工程中的應用

1預應力對混凝土性能的影響鋼筋混凝土結構廣泛應用于傳統(tǒng)的橋梁建設中。然而，隨著交通流量的增加，結構也受到使用的限制，橋梁的重量增加，彎曲件的強度下降。施加預應力可以提高混凝土構件的抗裂能力，改善結構的耐久性；利用高強度鋼筋和高強度混凝土的性能，減少結構的截面尺寸和自重；提高混凝土構件的剛度，減少變形，提高結構的跨徑。預應力結構在橋梁工程中的主要構件為預制板、T形梁等，引入和應用預應力施工技術可充分發(fā)揮受彎構件的受壓性，改善其抗彎和抗拉性能2索賠技術在道路和橋梁上的應用2.1橋梁的品質分析預制板是路橋工程中極為普遍的模塊，該處的質量直接影響橋梁的品質。在預制板制造階段，通過預應力技術的應用可增強預制效果，提高穩(wěn)定性和抗震性。鋼絞線為預制板制造中的主要材料，普遍使用具有低松弛、高強度特性的鋼絞線。2.2加固構件材料碳纖維材料兼具強度高、性能穩(wěn)定的特點。鑒于此，在預應力技術應用中常將其作為受彎構件的加固材料而使用，如圖1所示。從橋梁運營的角度來看，盡管構件的承載能力已經(jīng)達到上限值（壓縮應力極限），但由于碳纖維可提供足夠的拉應力，因此，規(guī)避了構件受損的問題。2.3預應力技術在結構施工中的應用在公路橋梁結構體系中，混凝土T形梁是應用頻率較高的結構，如圖2所示。若在該類結構的施工中應用預應力技術可形成反向拉力，確保內力可維持均衡的狀態(tài)。橋梁長度較大時，常采用先張法，以提高混凝土T形梁的強度。2.4新造林加固構件橋梁的運營環(huán)境特殊，易受水流等外部因素的干擾出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，此時更加凸顯橋梁加固的重要性。在舊橋加固中常應用特定的補強構件，以達到提高橋梁承載力和耐久性的效果，如圖3所示。例如增加輔助構件、加固基礎、增加配筋、于外部施加預應力等均是較為典型的加固方式3預應力技術預應力混凝土結構與鋼筋混凝土結構相比，前者可提高受壓構件的穩(wěn)定性，當受壓構件長細比較大時，在受到一定的壓力后容易被壓彎，以致喪失穩(wěn)定而破壞，但如果對鋼筋混凝土板（梁）施加預應力，使縱向受力鋼筋張拉得很緊，不但預應力鋼筋本身不容易壓彎，且可幫助周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力。所以，在公路橋梁施工中，大部分情況下會選擇使用預應力混凝土施工技術，以增強抗彎性和受壓能力。但該技術在具體施工中會遇到一些問題，本文闡述了其常見問題，并提出解決方案。3.1混凝土施工中出現(xiàn)的問題(1）預應力構件斷裂。斷裂的發(fā)生概率較高，此現(xiàn)象的出現(xiàn)與外力作用不合理有密切關聯(lián)。隨著外力的增加，當其超過預應力鋼筋混凝土構件的極限強度時，構件將出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，對橋梁的質量造成嚴重影響。(2）張拉力失控或預應力損失過大。施工人員未按照規(guī)范將相關工作落實到位，例如張拉力偏離設計要求、鋼筋混凝土結構形成的穩(wěn)固效應較差，加之外部因素的作用，極易出現(xiàn)結構崩塌等問題。例如，為加快工期，構件混凝土采用早強劑或提高混凝土配置比強度，一般3～4d混凝土強度即可達到設計強度的80%以上，有的甚至達到95%以上，在梁體混凝土澆筑3～4d后開始張拉。在此齡期內混凝土的收縮和徐變并未完成，隨著齡期的增加，引起的預應力損失過大，且會導致張拉后梁體反拱度過大。(3）預應力管道堵塞。施工中未嚴格依據(jù)規(guī)劃圖紙進行鋼筋管道的裝置和定位，管道出現(xiàn)曲折、歪曲、松動等現(xiàn)象；波紋管質量問題或施工時波紋管接頭未密封等原因將會導致橋梁預應力鋼筋管道經(jīng)常出現(xiàn)阻塞情況，使鋼絞線穿索時不能順利通過或勉強通過，嚴重影響鋼絞線的張拉效果，使預應力鋼筋的實際張拉長度與理論計算長度出現(xiàn)很大差距，進而影響工程質量，此現(xiàn)象在后張法構件中體現(xiàn)得更為明顯3.2解決對策3.2.1預應力鋼筋的編碼、編碼采用專門加工作業(yè)間或工作臺進行加工；對整束和單根預應力鋼筋進行編號（要求每根預應力鋼筋兩端編號相同并與錨具各孔編號對應）、編束，并采用整束穿束工藝。預應力鋼筋加工允許偏差見表1。3.2.2預應力鋼筋張拉根據(jù)構件的特點、預應力鋼筋的形狀和長度及施工方法，選擇適用的預應力鋼筋張拉方法：(1）單端張拉方式：張拉設備放在構件的一端進行張拉，適用于長度不大于30m的直線預應力鋼筋與錨固損失影響長度L(2）兩端張拉方式：張拉設備放在構件的兩端進行張拉，適用于長度大于30m的直線預應力鋼筋與錨固損失影響長度L(3）分批張拉方式：對配有多束預應力鋼筋的構件分批進行張拉，由于后批預應力鋼筋張拉產生的混凝土彈性壓縮對先批張拉的預應力鋼筋造成預應力損失，所以先批張拉的預應力筋應加上該彈性壓縮損失值，使分批張拉的每根預應力鋼筋的張拉力基本相等。3.2.3加強波紋管密封加強波紋管質量抽檢，確保材料質量合格，施工時在預應力管道內設置臨時內襯管，同時做好接頭處的密封工作，以避免漏漿；加強波紋管現(xiàn)場管理，避免其產生銹蝕、開裂和損傷；在1kN徑向力作用下不變形，使用前進行灌水試驗，檢查有無滲漏，防止水泥漿流入管內堵塞孔道；安裝就位過程中避免反復彎曲，以防管壁開裂。3.2.4錨具選擇的影響錨具和鋼絞線為預應力技術應用過程中的關鍵材料，在選擇鋼絞線時需充分考慮規(guī)格、性能參數(shù)（例如幾何參數(shù)、表面狀態(tài)）、尺寸公差等，保證其在使用過程中不出現(xiàn)斷裂等異常現(xiàn)象。選擇錨具時需著重考慮如下幾點：若采用機械錨具則考慮預應力鋼材端部的錨定條件，以便后續(xù)可正常施工。機械錨固的顯著優(yōu)勢在于操作便捷、預應力損失可控；若采用楔形錨具則能夠提高穿束的便捷性，且市面上可選的類型較為豐富，適用于多數(shù)施工場景。但楔形錨具也存在較明顯的局限之處，例如預應力損失量較大、不具備重復張拉的條件等。圖4為鋼絞線系桿構造示意圖。3.2.5合理選擇錨具、管道以設計圖紙為準，由專員完成預應力鋼筋管道的安裝作業(yè)，保證位置的準確性和管道的通暢性，避免管道偏位或堵塞現(xiàn)象。因為錨具、管道均是公路橋梁中較為重要的裝置，且各自的性能將對橋梁質量造成明顯的影響。對此，需提前組織設計工作，保證所用錨具和管道均具有可行性。一是充分關注錨固連接問題，以實際建設條件和工程質量要求為準，從技術可行性、施工安全性、便捷性等角度展開對比分析，選擇合適的平錨；二是加強對錨點的測量，掌握其位置和標高，若不滿足要求則及時調整。3.2.6張拉過程標準化傳統(tǒng)的預應力張拉工藝人為操作誤差大，張拉過程不規(guī)范，難以掌握和控制張拉質量。因此，充分利用現(xiàn)代科技成果特別是信息技術，改進傳統(tǒng)的預應力張拉工藝，采用智能張拉精確施加應力，及時校核伸長量，實現(xiàn)“雙控”，電腦智能控制張拉過程，減少預應力損失，同時實現(xiàn)質量遠程監(jiān)控，張拉過程真實記錄，嚴格控制質量狀況，消除張拉作業(yè)的隨意性、變異性，減少人為因素和環(huán)境條件的干擾和影響，確保張拉質量和穩(wěn)定性和可靠性。3.2.7施工材料配比合理選用早強劑，用于改善混凝土的性能。此外，嚴把材料質量關，按設計配比選取質量達標的水泥、砂等材料，遵循隨拌隨用的原則，盡可能在混凝土性能較佳時完成澆筑與振搗作業(yè)。后續(xù)養(yǎng)護階段可采取覆蓋土工布的方法，并定期灑水養(yǎng)生，其間及時制作試塊并展開質量檢驗，用于判斷混凝土的質量。3.2.8施工質量原因預應力技術具有精細化的特征，需由專業(yè)的施工人員完成相應的工作，否則易由于操作不規(guī)范而出現(xiàn)質量問題。在施工前挑選具有資質的員工，組建高素質的施工隊伍，并將崗前培訓和技術交底工作落實到位，使員工準確掌握施工技術的總體應用流程以及要點；施工期間由專員管理，及時指出施工人員的不當之處，引導其積極改進。4預應力技術應用預應力技術的應用可解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構耐久性不足、