橋梁預應力新工藝新技術研究

韓永軍，譚 星，徐 正

(貴州高速公路開發(fā)總公司)

1 傳統橋梁預應力施工存在的問題

混凝土是土木工程中最常使用的一種建筑材料，但是混凝土本身的抗拉伸強度十分有限，因此在一些對混凝土抗拉伸強度要求較高，尤其是在橋梁施工過程中需要通過給混凝土結構預加應力，以達到橋梁設計的要求。目前使用最多的是張拉預應力筋的形式，主要包括鋼筋、鋼絲以及鋼絞線等高強度鋼材，然后使用錨具、夾具以及連接器進行連接，主要形式如下表1所示。

表1 預應力筋與連接器的選擇

從上表可知，橋梁預應力施工過程中錨具、夾具以及連接器需要根據不同的預應力筋品種以及預應力筋的數量、混凝土等級等相關因素進行選擇，在預應力筋輕度等級已經確定的條件下，連接器組件的選擇以及測試性能，應該同時滿足錨具效率系數大于等于95%，并且預應力筋總應變大于等于2.0%兩項要求。

傳統橋梁預應力施工大都采用的體內預應力技術，即給橋梁混凝土內布設大量的預應力筋。使用這種方式雖然能夠提高橋梁的抗拉伸強度，但是也導致了預應力筋的結構復雜、布置的管道十分密集，而且非常容易和橋梁自身內部的鋼筋構造發(fā)生沖突，從而增加了預應力筋穿束的施工難度。此外，由于體內預應力技術常常需要十分密集的管道，會給后期的混凝土澆筑施工帶來諸多不便，而且使用這種方式建造的橋梁，不利于后期預應力筋的保養(yǎng)以及維修工作，從而會影響到橋梁主體結構的可靠性以及穩(wěn)定性。

2 橋梁預應力新工藝新技術研究

伴隨著我國預應力技術的不斷發(fā)展以及一些新材料的不斷研發(fā)，使得預應力技術在橋梁建設當中的應用越來越廣泛，以下就對橋梁預應力新工藝、新技術進行具體研究:

2.1 體外預應力技術

在橋梁建設當中采用體外預應力技術，即在混凝土結構體外布置預應力鋼束，使混凝土施工免受密集管道的影響，從而改善橋梁結構的構造，使結構施工質量更加可靠。而且使用體外預應力技術可以有效地避免管道內復雜而且密集的預應力鋼束給混凝土施工帶來的困擾，在方便施工的同時還能夠有效地確保橋梁結構的穩(wěn)定性以及可靠性。而且體外預應力技術的優(yōu)勢還表現在，方便進行后期的保養(yǎng)和維修工作，可以通過簡單的檢測儀器甚至用直觀的方式就可以進行預應力筋的質量檢測。由于預應力筋使用的鋼材在高應力作用下很容易發(fā)生腐蝕，并且由此引發(fā)應力腐蝕而使鋼材斷裂，所以預應力鋼材的耐久性直接關系到整個預應力結構的可靠性以及穩(wěn)定性。而是用體外預應力技術，就可以很方便的進行后期的保養(yǎng)和維修工作，能夠對預應力筋進行更加徹底的檢查，如果一旦發(fā)現存在安全隱患的地方，可以隨時進調整和更換，比傳統的體內預應力技術更加安全可靠。因此使用體外預應力技術能夠在確保預應力筋的抗拉伸強度的同時有效地提高橋梁的使用壽命。體外預應力技術的推廣和應用還能夠促進一些相關結構的研究和發(fā)展。例如體外預應力技術實現了預應力技術與鋼結構、鋼筋混凝土結構的相互融合。在橋梁施工過程中使用體外預應力技術的波紋鋼腹板、鋼材或者混凝土桁架腹板等組合結構，可以在確保橋梁可靠性以及穩(wěn)定性的同時可以減輕橋梁上部結構重量。

從橋梁結構的耐久性來分析，體外預應力技術具有自身防護功能，例如采用具有多種防腐涂層的無粘結鋼絞線，可以有效地避免管道壓漿不滿以及空洞造成的灌漿質量問題，同時也避免了因鋼筋混凝土自身發(fā)生碳化以及水泥混凝土灌漿開裂對傳統體內預應力鋼束產生的負面影響。從橋梁結構使用期內的經濟性來分析，體外預應力結構可以有效地減小預應力筋的非受力需要尺寸以及用料量，降低整體結構的重量。而且，相比傳統的體內預應力結構，如果在使用期內出現了質量問題，體外預應力結構的加固措施以及修筑成本也要遠小于體內預應力結構，由此可見體外預應力結構具有很好的經濟效益。總之，體外預應力技術已經在國外大面積的普及推廣，無論是從建筑過程，還是從使用效果來分析，體外預應力技術都具有非常突出的優(yōu)勢，隨著我國橋梁建設工程的不斷擴展以及預應力施工經驗的不斷累積，使我國目前的體外預應力技術得到進一步的優(yōu)化，促進體外預應力技術的發(fā)展與應用。

2.2 預制節(jié)段拼裝施工工藝

預制節(jié)段拼裝主要是將橋梁主體結構設計成節(jié)段的樣式，然后在工廠預制后進行拼裝，并且施加預應力使之最終成型。預制節(jié)段拼裝施工工藝的優(yōu)勢在于:橋梁的預制節(jié)段拼裝主要分為預制和架設兩大部分，這樣一來就可以在預知的同時進行組裝，不僅能夠有效地縮短橋梁架設的工期，而且還便于對預應力鋼材進行局部調整，能夠最大限度的確保預應力結構的質量;采用預制節(jié)段拼裝的施工方法，可以在工廠中連續(xù)進行分段施工作業(yè)，充分發(fā)揮機械作業(yè)的優(yōu)勢極大的減輕了勞動量，使得橋梁預應力施工更加快速、高效的完成;使用預制節(jié)段拼裝與體外預應力技術相結合的施工方法，還能夠充分提高體外預應力的技術優(yōu)勢?，F階段我國的預制節(jié)段拼裝施工工藝仍然處于發(fā)展時期，在主要設計思想以及施工技術方面與國外一些發(fā)達國家相比仍然存在一定的差距，相信通過不斷吸取國外一些發(fā)達國家預制節(jié)段拼裝的施工經驗，并結合我國自身的發(fā)展特點提高預制節(jié)段拼裝施工工藝的耐久性。

3 結束語

綜上所述，由于體外預應力技術在性能、施工以及經濟等方面表現出的優(yōu)越性，使其在現代橋梁，尤其是大跨徑橋梁建設工程當中具有非常廣闊的應用前景。利用體外預應力技術進行橋梁建設施工具有整體性能好、結構剛度大、變形小、抗震性能好等優(yōu)點，所以在現代橋梁建設中得到了越來越廣泛的應用。首先本文對傳統體內預應力技術的技術特點進行分析，表明體內預應力技術具有結構復雜、布置的管道十分密集，并且不利于進行后期的養(yǎng)護維修工作;然后在此基礎上進行優(yōu)化，提出了了體外預應力技術，可以有效地避免管道內復雜而且密集的預應力鋼束給混凝土施工帶來的困擾，在方便施工的同時還能夠有效地確保橋梁結構的穩(wěn)定性以及可靠性。此外，本文還分析了預制節(jié)段拼裝施工工藝，通過節(jié)段拼裝的的方法提高了橋梁施工的機械化程度，有效地縮短橋梁架設的工期的同時還能夠最大限度的確保預應力結構的質量。而且預制節(jié)段拼裝施工工藝與體外預應力技術相結合，還可以使大跨連續(xù)梁橋在結構受力、使用功能和適應環(huán)境等方面可以充分發(fā)揮其自身的優(yōu)越性。

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