橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)及原理

橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)及原理摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土橋的問(wèn)世時(shí)梁式橋梁的跨度飛速增長(zhǎng)。在當(dāng)前全世界的橋梁中，有70％以上都采用了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在橋梁中的地位已經(jīng)非常的重要。本文就預(yù)應(yīng)力施工工藝作簡(jiǎn)要說(shuō)明。預(yù)應(yīng)力混凝土是一種緩解混凝土先天上對(duì)抗拉力不足的方法。這種方法可以用來(lái)制作梁、地板以及常規(guī)鋼筋混凝土難以建造的大垮距的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土利用鋼索(通常是高抗張力鋼索或者是桿件）來(lái)提供兩端的壓力去抵抗和抵消由彎距產(chǎn)生在混凝土部份拉力，而傳統(tǒng)的鋼筋混凝土則是把鋼筋直接置入澆筑了的混凝土之中。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：由于采用了高強(qiáng)度鋼材和高強(qiáng)度混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂能力強(qiáng)、抗?jié)B性能好、剛度大、強(qiáng)度高、抗剪能力和抗疲勞性能好的特點(diǎn)，對(duì)節(jié)約鋼材（可節(jié)約鋼材40％~50%、混凝土20%~40%）、減小結(jié)構(gòu)截面尺寸、降低結(jié)構(gòu)自重、防止開(kāi)裂和減少撓度都十分有效，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更為經(jīng)濟(jì)、輕巧與美觀?；驹眍A(yù)應(yīng)力混凝土雖然只有幾十年的歷史,然而人們對(duì)預(yù)應(yīng)力原理的應(yīng)用卻由來(lái)已久。也有利于恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力。如中國(guó)古代的工匠早就運(yùn)用預(yù)應(yīng)力的原理來(lái)制作木桶.木桶的環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力通過(guò)套緊竹箍的方法產(chǎn)生。只要水對(duì)桶壁產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力不超過(guò)環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力,則桶壁木板之間將始終保持受壓的緊密狀態(tài),預(yù)壓應(yīng)力通過(guò)兩端錨具傳給構(gòu)件混凝土。木桶就不會(huì)開(kāi)裂和漏水?；炷恋目箟簭?qiáng)度雖高，而抗拉強(qiáng)度卻很低，預(yù)應(yīng)力筋可先穿入套管也可以后穿。通過(guò)對(duì)預(yù)期受拉的部位施加預(yù)壓應(yīng)力的方法，就能克服混凝土抗拉強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，達(dá)到利用預(yù)壓應(yīng)力建成不開(kāi)裂的結(jié)構(gòu)。 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的基本原理（a）預(yù)應(yīng)力作用;(b）使用荷載作用;（c）預(yù)應(yīng)力和荷載共同作用根據(jù)混凝土澆筑和對(duì)預(yù)加應(yīng)力材料施加應(yīng)力的先后次序，將施加預(yù)應(yīng)力方法歸結(jié)為兩種基本情況:在混凝土澆筑前對(duì)預(yù)加應(yīng)力材料施加應(yīng)力的方法,簡(jiǎn)稱(chēng)為先張(預(yù)壓或預(yù)彎）法；而在混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)后對(duì)預(yù)加應(yīng)力材料施加應(yīng)力的方法,則簡(jiǎn)稱(chēng)為后張（后壓）法。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法:先張法。在混凝土灌筑之前,先將由鋼絲鋼絞線或鋼筋組成的預(yù)應(yīng)力筋張拉到某一規(guī)定應(yīng)力，并用錨具錨于臺(tái)座兩端支墩上，接著安裝模板、構(gòu)造鋼筋和零件，然后灌筑混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，放松兩端支墩的預(yù)應(yīng)力筋，通過(guò)粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力筋中的張拉力傳給混凝土而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力.先張法以采用長(zhǎng)的臺(tái)座較為有利,最長(zhǎng)有用到一百多米的,因此有時(shí)也稱(chēng)作長(zhǎng)線法。預(yù)應(yīng)力筋的張拉可采用單根張拉或多根同時(shí)張拉,當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量不多，張拉設(shè)備拉力有限時(shí)常采用單根張拉。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較多且密集布筋，另外張拉設(shè)備拉力較大時(shí)，則可采用多根同時(shí)張拉。在確定預(yù)應(yīng)力筋張拉順序時(shí),應(yīng)考慮盡可能減少臺(tái)座的傾覆力矩和偏心力，先張拉靠近臺(tái)座截面重心處的預(yù)應(yīng)力筋。此外，在施工中為了提高構(gòu)件的抗裂性能或?yàn)榱瞬糠值窒捎趹?yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力筋與張拉臺(tái)座之間溫度因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失,張拉應(yīng)力可按設(shè)計(jì)值提高5％。但預(yù)應(yīng)力筋的最大超張拉值:對(duì)于冷拉鋼筋不得大于0。95fpyk（fpyk為冷拉鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值）；碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線不得大于0.80fpyk；熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲不得大于0。75（fpyk為預(yù)應(yīng)力筋的極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值)。先張法預(yù)應(yīng)力工藝簡(jiǎn)單、工序少、效率高、質(zhì)量易保證，且能省去錨固預(yù)應(yīng)力筋所用的永久錨具。但其在工廠化或成批生產(chǎn)時(shí),常采用專(zhuān)門(mén)的張拉臺(tái)座，需要較大的基建投資，還應(yīng)考慮交通運(yùn)輸條件.預(yù)應(yīng)力一般采用直線或折線布置,適宜于預(yù)制于大批生產(chǎn)的中小型構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力筋的張拉力方法有超張拉法和一次張拉法兩種。超張拉法：0－1。05con持荷2mincon一次張拉法:0－1。03con其中con為張拉控制應(yīng)力,一般由設(shè)計(jì)而定.采用超張拉工藝的目的是為了減少預(yù)應(yīng)力筋的松弛應(yīng)力損失。所謂“松弛"即鋼材在常溫、高應(yīng)力狀態(tài)下具有不斷產(chǎn)生塑性變形的特性。松弛的數(shù)值與張拉控制應(yīng)力和延續(xù)時(shí)間有關(guān),控制應(yīng)力高，松弛也大，所以鋼絲、鋼絞線的松弛損失比冷拉熱軋鋼筋大，松弛損失還隨著時(shí)間的延續(xù)而增加，但在第一分鐘內(nèi)可完成損失總值的50％,24h內(nèi)則可完成80%.所以采用超張拉工藝,先超張拉5％再持荷2min，則可減少50%以上的松弛應(yīng)力損失。而采用一次張拉錨固工藝，因松弛損失大，故張拉力應(yīng)比原設(shè)計(jì)控制應(yīng)力提高3％。預(yù)應(yīng)力筋放張過(guò)程是預(yù)應(yīng)力的傳遞過(guò)程，是先張法構(gòu)件能否獲得良好質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié),應(yīng)根據(jù)放張要求,確定合宜的放張順序、放張方法及相應(yīng)的技術(shù)措施。(1）放張要求放張預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)專(zhuān)門(mén)要求時(shí)，不得低于設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%。放張過(guò)早由于混凝土強(qiáng)度不足，會(huì)產(chǎn)生較大的混凝土彈性回縮而引起較大的預(yù)應(yīng)力損失或鋼絲滑動(dòng)。放張過(guò)程中，應(yīng)使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自由壓縮，避免過(guò)大的沖擊與偏心。(2)放張方法當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件用鋼絲配筋時(shí),若鋼絲數(shù)量不多,鋼絲放張可采用剪切、鋸割或氧－乙塊焰熔斷的方法，并應(yīng)從靠近生產(chǎn)線中間處剪斷，這樣比在靠近臺(tái)座一端處剪斷時(shí)回彈減小，且有利于脫模.若鋼絲數(shù)量較多,所有鋼絲應(yīng)同時(shí)放張，不允許采用逐根放張的方法，否則，最后的幾根鋼絲將承受過(guò)大的應(yīng)力而突然斷裂,導(dǎo)致構(gòu)件應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度驟增,或使鉤件端部開(kāi)裂。放張方法可采用放張橫梁來(lái)實(shí)現(xiàn)。橫梁可用千斤頂或預(yù)先設(shè)置在橫梁支點(diǎn)處的放張裝置(砂箱或楔塊等）來(lái)放張。粗鋼筋預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)緩慢放張。當(dāng)鋼筋數(shù)量較少時(shí)，可采用逐根加熱熔斷或借預(yù)先設(shè)置在鋼筋錨固端的楔塊或穿心式砂箱等單根放張.當(dāng)鋼筋數(shù)量較多時(shí)，所有鋼筋應(yīng)同時(shí)放張。先張法主要工序示意圖先張法的張拉臺(tái)座設(shè)備二、后張法.指的是先澆筑水泥混凝土，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75％以上后再?gòu)埨A(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工.先制作構(gòu)件,并在構(gòu)件體內(nèi)按預(yù)應(yīng)力筋的位置留出相應(yīng)的孔道，待構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度(一般不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75％)后，在預(yù)留孔道中穿入預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，并利用錨具把張拉后的預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件的端部，依靠構(gòu)件端部的錨具將預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)張拉力傳給混凝土,使其產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力；最后在孔道中灌入水泥漿,使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土構(gòu)件形成整體。工藝流程：檢查構(gòu)件（或塊體）→預(yù)應(yīng)力筋制作→穿預(yù)應(yīng)力筋錨具檢驗(yàn)→安裝錨具及張拉設(shè)備→張拉設(shè)備預(yù)檢張拉→孔道灌漿→制作水泥漿試起吊→壓水泥漿試塊①有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土先澆混凝土,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)度75％以上，再?gòu)埨摻?鋼筋束).其主要張拉程序?yàn)?埋管制孔→澆混凝土→抽管→養(yǎng)護(hù)穿筋張拉→錨固→灌漿(防止鋼筋生銹）.其傳力途徑是依靠錨具阻止鋼筋的彈性回彈，使截面混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力,這種做法使鋼筋與混凝土結(jié)為整體，稱(chēng)為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土.有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土由于粘結(jié)力（阻力）的作用使得預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力降低，導(dǎo)致混凝土壓應(yīng)力降低,所以應(yīng)設(shè)法減少這種粘結(jié)。這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要張拉臺(tái)座，生產(chǎn)靈活,適用于大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)施工。②無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土其主要張拉程序?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋沿全長(zhǎng)外表涂刷瀝青等潤(rùn)滑防腐材料→包上塑料紙或套管（預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土不建立粘結(jié)力)→澆混凝土養(yǎng)護(hù)→張拉鋼筋→錨固.施工時(shí)跟普通混凝土一樣,將鋼筋放入設(shè)計(jì)位置可以直接澆混凝土，不必預(yù)留孔洞，穿筋，灌漿，簡(jiǎn)化施工程序，由于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力增大，降低造價(jià),適用于跨度大的曲線配筋的梁體. 預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)按預(yù)張拉、初張拉和終張拉三個(gè)階段進(jìn)行。預(yù)制梁張拉時(shí)，內(nèi)模應(yīng)松開(kāi),不應(yīng)對(duì)梁體壓縮造成阻礙.終張拉應(yīng)在梁體混凝土強(qiáng)度及彈模達(dá)到設(shè)計(jì)值后、齡期不少于10天時(shí)進(jìn)行. 預(yù)應(yīng)力張拉條件為： 預(yù)張拉：為防止梁體混凝土開(kāi)裂，當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的60％時(shí)，松開(kāi)內(nèi)模，對(duì)梁體進(jìn)行預(yù)張拉.張拉數(shù)量、位置及張拉值符合設(shè)計(jì)要求. 初張拉：當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的80%并拆除模板后,方可進(jìn)行初張拉。初張拉后梁體方可吊離臺(tái)座。張拉數(shù)量、位置及張拉