預(yù)應(yīng)力在橋梁施工中的應(yīng)用及控制

摘要：經(jīng)過研究和不斷創(chuàng)新，預(yù)應(yīng)力技術(shù)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一門比較成熟的施工技術(shù)。隨著這一核技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在整個(gè)橋梁工程領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)預(yù)應(yīng)力在橋梁施工過程中的應(yīng)用及質(zhì)量控制進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 橋梁施工 應(yīng)用 控制

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

1.1 橋梁受彎構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

因?yàn)樘祭w維具有較高的強(qiáng)度，而且施工也很簡(jiǎn)單，所以，施工中采用粘貼碳纖維片材，以此來做為鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的加固，在實(shí)際生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是構(gòu)件在加固前已存在初始內(nèi)力，由這個(gè)初始內(nèi)力使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生了壓應(yīng)變和拉應(yīng)變。當(dāng)構(gòu)件達(dá)到極限承載力時(shí)混凝土壓應(yīng)變值達(dá)到極限壓應(yīng)變，這個(gè)過程即為加固到極限承載力的過程，混凝土的應(yīng)變?cè)隽繘Q定了碳纖維片材的最終應(yīng)力值。初始應(yīng)變值與構(gòu)件破壞時(shí)碳纖維片材的應(yīng)力值成反此，也就是說初始應(yīng)變值較大時(shí)碳纖維片材的應(yīng)力值就較小，這時(shí)強(qiáng)度高的特點(diǎn)就體現(xiàn)不出來。具體施工時(shí)為使片材具備初始拉應(yīng)力，應(yīng)在粘貼碳纖維片材時(shí)先施加預(yù)應(yīng)力給碳纖維片材，通過這種方法，可以使得混凝

土構(gòu)件破壞時(shí)片材的應(yīng)力值得到提高，從而充分發(fā)揮作

用。

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁中的應(yīng)用

多跨連續(xù)梁內(nèi)存在兩種彎矩區(qū)：正彎矩區(qū)、負(fù)彎矩區(qū)，位于支座處的彎矩值為負(fù)值，而位于跨中部的彎矩值為正值。如果實(shí)際使用過程中，抗彎承載力和抗剪承載力不滿足要求的梁就需要進(jìn)行必要的加固處理，可用粘貼碳纖維進(jìn)行加固的方法來解決跨中正彎矩區(qū)抗彎承載力不足的問題，這種方法施工起來比較容易，但所加縱筋的錨固問題解決起來比較麻煩。

1.3 橋梁加固施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

通過對(duì)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)和結(jié)構(gòu)性能的改善來恢復(fù)或提高既有橋梁的承載能力，使用壽命可以得到延長(zhǎng)，達(dá)到交通運(yùn)輸?shù)囊?，從而達(dá)到了對(duì)橋梁加固的效果。施工過程中可以通過增加輔助構(gòu)件、加強(qiáng)薄弱構(gòu)件、加固墩臺(tái)及基礎(chǔ)、改變結(jié)構(gòu)體系等途徑進(jìn)行加固改造。實(shí)際工作中我們可以通過增大截面、增加配筋、施加體外預(yù)應(yīng)力、改變結(jié)構(gòu)的受力體系、增加橫向聯(lián)系等方法進(jìn)行加固。為了使受拉區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力，受壓區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，就應(yīng)對(duì)構(gòu)件預(yù)先施加預(yù)應(yīng)力，通過施加的這個(gè)預(yù)應(yīng)力可以減小初彎矩作用下構(gòu)件的應(yīng)變，這樣構(gòu)件達(dá)到極限承載力時(shí)的應(yīng)變?cè)隽康玫教岣撸庸啼摻罹涂梢猿浞职l(fā)揮它的作用了。

1.4 應(yīng)用過程中鋼絞線及錨具應(yīng)如何選擇

1.4.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選擇。預(yù)應(yīng)力鋼筋、矯直回火預(yù)應(yīng)力鋼絲、冷拉預(yù)應(yīng)力鋼絲、低松馳鋼絞線、普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線和低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲是目前主要使用的預(yù)應(yīng)力鋼材。在選擇預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí)要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行認(rèn)真考慮：

①性能參數(shù)：表面狀態(tài)、幾何參數(shù)、伸長(zhǎng)率、松散性、屈服荷載、斷裂荷載、松弛等；

②鋼絞線的各種標(biāo)準(zhǔn)：破斷荷載、品種規(guī)格、松弛性、延伸率、尺寸公差等。

1.4.2 預(yù)應(yīng)力錨具的選擇。機(jī)械錨固和摩阻錨固這兩大類錨具是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)主要使用的錨具。

①機(jī)械錨固類錨具是采用機(jī)械加工的方式在預(yù)應(yīng)力鋼材的端部形成一個(gè)錨碇的條件，以方便錨固作業(yè)。高強(qiáng)度粗鋼筋或集束型高強(qiáng)鋼絲一般用這類錨具進(jìn)行錨固，當(dāng)然單根或多根鋼鉸線也有用此法的。這種方法有錨具應(yīng)力損失較小、連接比較方便的特點(diǎn)，并且在重復(fù)張拉或放松調(diào)整預(yù)應(yīng)力的工作可以在未灌漿前進(jìn)行。

②利用楔形錨具，將預(yù)應(yīng)力鋼材“擠緊”形成錨旋作用的錨具稱為摩阻錨固類錨具。這類錨具的優(yōu)點(diǎn)是：錨力噸位較大、變化較多，穿索方便，品種較多，所以可以廣泛應(yīng)用；缺點(diǎn)是：錨具應(yīng)力損失較大，不方便連接或重復(fù)張拉作業(yè)。

1.5 應(yīng)用過程中如何進(jìn)行預(yù)應(yīng)力體系的設(shè)計(jì)

OVM和XYM體系在橋梁預(yù)應(yīng)力體系的設(shè)計(jì)中得到采用。頂板縱向鋼束采用的空間曲線形式為平豎彎曲相結(jié)合，在腹板頂部承托上進(jìn)行集中錨固，盡可能在靠近齒板處進(jìn)行底板鋼束錨固。特點(diǎn)如下：

1.5.1 使預(yù)應(yīng)力較大限度地發(fā)揮力學(xué)效應(yīng)，因?yàn)榇藭r(shí)具有最大力臂，接近腹板的布束可以使預(yù)應(yīng)力分布在全截面上，且傳力路線較短。

1.5.2 不需設(shè)置復(fù)雜的齒板構(gòu)造，頂板束就可以錨固在承托中，設(shè)計(jì)時(shí)保證箱梁尺寸滿足受力需要就可以了。

1.5.3 在設(shè)計(jì)位置平面上可以按同樣的S線型將頂、底板鋼束進(jìn)行錨固，這樣集中錨固點(diǎn)產(chǎn)生的橫向力可以得到消除。

2 預(yù)應(yīng)力施工中的主要控制措施

2.1 控制好預(yù)應(yīng)力筋的定位

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求數(shù)量鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，并保證準(zhǔn)確的鋪設(shè)位置，達(dá)到互不扭絞，平面順直。設(shè)置張拉端時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋與錨板應(yīng)保證垂直，對(duì)安裝好后的承壓板要固定牢固，以防止在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生移位。遇有施工洞口及預(yù)留洞口時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋不斷、不繞，并束布置在離洞口邊30mm處。

核對(duì)與非預(yù)應(yīng)力筋相關(guān)性的依據(jù)是曲線預(yù)應(yīng)力筋的坐標(biāo)位置，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋或其他布管相沖突時(shí)，保證預(yù)應(yīng)力筋按設(shè)計(jì)位置進(jìn)行鋪設(shè)，而把普通鋼筋的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，正確的預(yù)應(yīng)力管道位置，不管如何調(diào)整都嚴(yán)禁截?cái)噤摻?，?shí)際施工中如果兩個(gè)部位鋼筋存在較大的移位，我們可以用用同型號(hào)的井字鋼筋對(duì)此部位進(jìn)行加固處理，施工過程中制作、布置鋼筋時(shí)應(yīng)滿足曲線坐標(biāo)的要求。對(duì)制作好的鋼筋進(jìn)行綁扎之前應(yīng)在墊層上將鋼筋位置和梁的邊線標(biāo)出，綁扎時(shí)應(yīng)按鋼筋重疊順序綁扎，在梁內(nèi)箍筋上按鋼絞線的設(shè)計(jì)位置牢固焊接專用支架，布置專用托輪若干在鋼筋籠中，鋼絞線束按由一端牽引、另一端傳送的工序緩慢就位。接著進(jìn)行螺旋筋及承壓板等構(gòu)件的安裝。上層鋼筋在穿入預(yù)應(yīng)力筋后依次就位，校對(duì)位置后固定牢固。

確保預(yù)應(yīng)力體系質(zhì)量的重要基礎(chǔ)是預(yù)應(yīng)力筋和波紋管的安裝質(zhì)量，施工過程控制要嚴(yán)格，只有這樣才能保證波紋管在灌注混凝土后不堵、不漏、不變形、不移位。在使用前對(duì)波紋管進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，看其是否存在破損，能修補(bǔ)的及時(shí)修補(bǔ)，無法修復(fù)的廢棄不用；波紋管端頭的毛刺、卷邊、折角在安裝前必須去掉；認(rèn)真檢查，使波紋管的定位準(zhǔn)確，防止出現(xiàn)左右移動(dòng)、上浮和下沉現(xiàn)象，將位置偏差控制在規(guī)范要求內(nèi)，用于波紋管定位的鋼筋網(wǎng)片跟波紋管的間隙應(yīng)小于3mm；按曲線段不大于0.5m、直線段不大于1m的間距進(jìn)行設(shè)置；管道附近有電氣焊在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，須用濕麻袋或薄鐵皮等覆蓋在波紋管上，避免損傷波紋管；施工過程中注意波紋管避免也鐵件等尖銳物的接觸，以免劃破；澆筑混凝土?xí)r盡量避免振搗棒與波紋管接觸。

2.2 控制灌漿作業(yè)的質(zhì)量

在后張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，通過壓力灌漿充滿預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋孔道及預(yù)應(yīng)力筋之間的空隙來解決結(jié)構(gòu)混凝土的共同工作問題及預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕問題，如果預(yù)應(yīng)力筋處于多跨度彎曲狀態(tài)、非水平的傾斜狀態(tài)時(shí)，無水泥漿存在的空間在水泥漿的泌水蒸發(fā)后形成，此處預(yù)應(yīng)力筋失去保護(hù)。在高應(yīng)力狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力筋對(duì)腐蝕損壞十分敏感，預(yù)應(yīng)力筋腐蝕部位的斷面缺損，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全和耐久性受到影響。所以，預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕性能、預(yù)應(yīng)力構(gòu)筑物的安全性能和耐久性能受到灌漿質(zhì)量好壞的直接影響。因此，對(duì)于孔道中水泥漿體硬化后收縮與孔道壁分離；水泥漿未充滿，有空隙；水泥漿硬化后強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求等質(zhì)量問題應(yīng)給予足夠的重視，并及時(shí)解決。

2.3 波紋管漏漿堵管的防治

2.3.1 具備足夠的承壓強(qiáng)度和剛度的管材才能作為波紋管索管，破損管材嚴(yán)禁使用。

2.3.2 選用配套的波紋管并根據(jù)其號(hào)數(shù)進(jìn)行波紋管的連接，并用防水布或膠布將接頭縫隙封閉，保證嚴(yán)密。

2.3.3 梁混凝土初凝前用通孔器檢查、拉動(dòng)、疏通工作，如果用預(yù)置預(yù)應(yīng)力索，施工時(shí)拉動(dòng)預(yù)應(yīng)力鋼紋線或鋼絲束就可以了，混凝土澆筑完進(jìn)行還得進(jìn)行通孔檢查，并做相應(yīng)的處理。

2.3.4 如果遇到無法疏通的堵孔情況時(shí)，則應(yīng)首先明確堵孔的位置，然后鑿開，進(jìn)行疏通。

2.4 張拉時(shí)間的選擇

一些施工單位為搶工期，在混凝土中摻加早強(qiáng)劑，在澆注混凝土3天以后，便進(jìn)行張拉作業(yè)。這種方法是不能保證質(zhì)量要求的，因?yàn)閺椥阅Ａ亢蛷?qiáng)度的增長(zhǎng)不同步，早強(qiáng)劑加快了強(qiáng)度增長(zhǎng)的速度，可并未加快彈性模量增長(zhǎng)的速度，這樣在混凝土早期變形大時(shí)進(jìn)行張拉，則預(yù)應(yīng)力損失會(huì)增加，承載力達(dá)不到要求且伴有裂縫病害的出現(xiàn)，所以施工過程中要嚴(yán)格按要求選擇張拉時(shí)間。

2.5 控制好張拉力

如果張拉力控制不嚴(yán)，將對(duì)預(yù)應(yīng)力橋梁質(zhì)量有很大的影響。通常采用張拉力和預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量同時(shí)控制張拉作業(yè)，稱為“雙控法”，此法中，以張拉力控制為主，而用伸長(zhǎng)值來校核張拉力。判斷預(yù)應(yīng)力準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵就是看張拉力與伸長(zhǎng)值是否相符。

3 結(jié)語

通過以上敘述，大家對(duì)預(yù)應(yīng)力在橋梁工程中的應(yīng)用，及在應(yīng)用過程中如何控制好預(yù)應(yīng)力有了初步的了解，在施工中我們應(yīng)不斷探索預(yù)應(yīng)力的控制工作，只有完善了此項(xiàng)工作，才能使預(yù)應(yīng)力充分發(fā)揮作用，更好的滿足施工及使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ023-85）[S].