公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)探析

摘 要：公路橋梁結(jié)構(gòu)中通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力不僅可以有效地提高受力構(gòu)件的剛度、抗性以及彈性，而且還能夠減少混凝土的用量，降低公路橋梁的重量以及建筑成本。因此本文對(duì)公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 預(yù)應(yīng)力技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2012)08(a)-0118-011 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力是在公路橋梁建設(shè)當(dāng)中的一項(xiàng)革命性技術(shù)，主要原理是在公路橋梁承受外部荷載之前，先施加一定程度的預(yù)壓應(yīng)力。這樣一來(lái)，當(dāng)公路橋梁受到外力荷載作用產(chǎn)生形變時(shí)，預(yù)壓應(yīng)力就會(huì)提供一個(gè)反向的支撐作用，從而抵消外部荷載?？梢哉f(shuō)預(yù)應(yīng)力是給公路橋梁提供的一種保護(hù)作用，通過(guò)預(yù)應(yīng)力不僅能夠提高受力構(gòu)件的剛性、抗性以及彈性，避免公路橋梁的主要受力部位發(fā)生形變而產(chǎn)生破損，影響正常使用，而且還能夠有效地減少混凝土的用量，降低公路橋梁的重量以及建筑成本。伴隨著我國(guó)建筑材料以及機(jī)械工業(yè)的不斷進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用也日趨成熟，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成為公路橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式之一。以下就對(duì)公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行具體分析：

1.1 預(yù)應(yīng)力在混凝土空心板中的應(yīng)用

混凝土空心板是一種橫截面為多道圓孔的一種建筑材料，具有重量輕、便于安裝和運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，混凝土空心板在小跨徑公路橋梁中的應(yīng)用最為普遍。通常情況下，當(dāng)公路橋梁跨徑16～25m時(shí)，采用先張法張拉單根低松弛度的鋼絞線(xiàn)；后張法則使用扁錨或者群錨中等張拉噸位。

1.2 預(yù)應(yīng)力在混凝土T型梁中的應(yīng)用

T型梁是公路橋梁常用的簡(jiǎn)支梁一種型式，其橫截面積為T(mén)型，T型梁上部橫端稱(chēng)為翼緣，豎端稱(chēng)為梁肋，其中翼緣是外力荷載的主要承受區(qū)域，可以通過(guò)施加預(yù)壓應(yīng)力的形式提供反向拉力。當(dāng)橋梁的跨徑為20～25m時(shí)，采用先張法張拉高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線(xiàn)；后張法則使用群錨中等張拉噸位。

1.3 預(yù)應(yīng)力在混凝土箱梁中的應(yīng)用

箱梁的內(nèi)部為空心狀，在梁的上部同樣有翼緣，根據(jù)箱體數(shù)量不同可以分為單箱梁、多箱梁等，根據(jù)制作材料可以分為混凝土箱梁以及鋼板箱梁等，其中混凝土箱梁又分為現(xiàn)澆箱梁和預(yù)制箱梁。當(dāng)混凝土箱梁跨徑為40～60m時(shí)，需要配置橫向和縱向雙向預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)，采用先張法張拉高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線(xiàn)；后張法則使用群錨中等張拉噸位。當(dāng)混凝土箱梁懸臂板的長(zhǎng)度在4.0m以上時(shí)，需要使用扁錨3～5根鋼絞線(xiàn)為一束箱梁的施工方法。當(dāng)混凝土箱梁跨徑70～200m的大跨徑連續(xù)橋梁中，采用變截面箱梁，此時(shí)需要給橋梁配置縱向預(yù)應(yīng)力、豎向預(yù)應(yīng)力以及橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)，因此也成為大跨徑三向預(yù)應(yīng)力混凝土橋。

2 預(yù)應(yīng)力的施工工藝

公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的施工工藝主要可以分為確定鋼絞線(xiàn)的空間位置、鋼絞線(xiàn)下料與穿束、張拉鋼絞線(xiàn)三個(gè)部分。為了能夠提升預(yù)應(yīng)力的技術(shù)含量，使其在公路橋梁施工中的應(yīng)用更加規(guī)范、合理，在此需要對(duì)預(yù)應(yīng)力的施工工藝進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 確定鋼絞線(xiàn)的空間位置

公路橋梁的預(yù)應(yīng)力主要在受拉區(qū)張拉鋼絞線(xiàn)的方式提供反向壓應(yīng)力，因此鋼絞線(xiàn)的空間位置就直接決定著橋梁受力的穩(wěn)定性以及合理性。通常是按照錨固端部橫梁、轉(zhuǎn)向橫助以及墩頂導(dǎo)向槽的施工這三部分確定了鋼絞線(xiàn)的空間位置，由該索形以及張拉應(yīng)力決定了等效荷載的大小。

2.2 鋼絞線(xiàn)下料與穿束

在進(jìn)行鋼絞線(xiàn)下料時(shí)，首先需要對(duì)鋼絞線(xiàn)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，只有檢測(cè)通過(guò)的產(chǎn)品才能進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)禁使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者是存在嚴(yán)重安全隱患的鋼絞線(xiàn)，然后再根據(jù)確定好的鋼絞線(xiàn)位置進(jìn)行下料，長(zhǎng)度應(yīng)該滿(mǎn)足預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)的尺寸以及張拉需要。后張法的預(yù)應(yīng)力筋管道一般使用金屬波紋管或者塑料波紋管制成，當(dāng)公路橋梁跨徑16～25m的空心板時(shí)可以采用金屬波紋管，當(dāng)跨徑大于25m的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)時(shí)可以采用塑料波紋管。穿束過(guò)程中需要對(duì)鋼絞線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)號(hào)然后采用單根穿索的方法，避免在穿束過(guò)程中產(chǎn)生纏繞現(xiàn)象影響預(yù)應(yīng)力的效果。

2.3 張拉鋼絞線(xiàn)

為了使鋼絞線(xiàn)在張拉過(guò)程中受力均衡，采用兩端對(duì)稱(chēng)同時(shí)張拉的方法，張拉過(guò)程可以分為預(yù)緊、高應(yīng)力張拉兩部分。其中預(yù)緊是指在正式進(jìn)入張拉之前，需要對(duì)鋼絞線(xiàn)進(jìn)行預(yù)緊張拉，以便使其能夠從原先的松散狀態(tài)平穩(wěn)過(guò)渡到拉緊后的順直狀態(tài)并且不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位現(xiàn)象，通常情況下采用15%的張拉力進(jìn)行預(yù)緊；高應(yīng)力張拉則是通過(guò)專(zhuān)用的張拉設(shè)備對(duì)鋼絞線(xiàn)進(jìn)行最終拉緊，在高應(yīng)力時(shí)張拉力大小以及鋼絞線(xiàn)伸長(zhǎng)值的大小都必須有設(shè)計(jì)單位給出，確保張拉到位。

2.4 預(yù)應(yīng)力混凝土孔道摩擦系數(shù)計(jì)算

張拉預(yù)應(yīng)力筋的過(guò)程中，鋼絞線(xiàn)與孔道之間由于摩擦?xí)斐梢徊糠謶?yīng)力損失，施工前要通過(guò)計(jì)算求出其損失量，進(jìn)而控制鋼絞線(xiàn)的張拉力，損失量可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中Fx代表距離張拉端x處鋼筋束的內(nèi)應(yīng)力；Fa代表張拉端的張拉力；θ代表張拉端到x處鋼筋束的轉(zhuǎn)角；μ代表曲線(xiàn)形預(yù)應(yīng)力鋼筋束與管道間的摩擦系數(shù)；k代表管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)。由此可以看出，影響預(yù)應(yīng)力筋張拉力的主要因素是曲線(xiàn)形預(yù)應(yīng)力鋼筋束與管道間的摩擦系數(shù)以及管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)。當(dāng)μ＝0.35，k＝0.003rad/m時(shí)，通過(guò)上式計(jì)算出應(yīng)力損失量為0.000857rad/m，當(dāng)使用直線(xiàn)配筋并且嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行施工時(shí)，管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)可以忽略不僅，因此摩擦損失主要是與曲線(xiàn)形預(yù)應(yīng)力鋼筋束與管道間的摩擦系數(shù)有關(guān)。因此在計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的張拉力時(shí)，需要重視摩擦系數(shù)的影響，例如采用低摩擦性波紋管，在預(yù)應(yīng)力筋和管道之間涂抹聚四氯乙烯等潤(rùn)滑材料等。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力主要是對(duì)公路和橋梁的主要受力部位施加預(yù)壓應(yīng)力，從而能夠改善公路橋梁的結(jié)構(gòu)性能。隨著材料科學(xué)以及建筑工藝的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用也日趨成熟，使公路梁橋在結(jié)構(gòu)受力、使用功能和適應(yīng)環(huán)境等方面表現(xiàn)出更加優(yōu)越的性能。

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