預應力施工技術在城市高架橋工程中的應用

摘要：在工程結構構件承受外荷載之前，對受拉模塊中的鋼筋，施加預壓應力，提高構件的剛度，推遲裂縫出現(xiàn)的時間，增加構件的耐久性。從機械結構來看，其含義為預先使其產(chǎn)生應力，其好處是可以提高構造本身剛性，減少振動和彈性變形，這樣做可以明顯改善受拉模塊的彈性強度，使原本的抗性更強。故常應用于需較大跨度的鋼筋混凝土工程，特別在橋梁工程上得到廣泛的應用。文章結合臺灣機場捷運線高架橋工程就預應力技術在施工中的應用進行了探討，以供參考。

關鍵詞：預應力；技術；高架橋

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0155-02

預應力混凝土結構在結構構件受外力荷載作用前，先人為地對它施加壓力，由此產(chǎn)生的預應力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應力，即借助于混凝土較高的抗壓強度來彌補其抗拉強度的不足，達到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的。

1 預應力技術的特色及施工程序

①預應力施工的特點?，F(xiàn)場施工技術要求較高；對施工人員技術水平及設備精度要求高；操作工序多；屬于隱蔽工程，張拉錨固后無法直觀地檢查張拉應力情況。

②預應力的施工說明。預力的方法可以分為三種：先拉法、握裹后拉法和無握裹后拉法，本文針對后拉法作探討。構件模板、鋼板及預力所須的套管配置完成后，澆置混凝土，俟混凝土經(jīng)養(yǎng)護凝固達預定強度時，拆除模板，并將預力鋼材通常為高拉力鋼絲、鋼索至設計拉力后固定即完成后拉法的預力構件。

③預應力的施工步驟。鋼鍵裝設、預力混凝土澆置、施加預力、套管灌漿、封端。

2 目前橋梁工程預應力技術現(xiàn)狀

近年來，國內在預應力混凝土領域有了很大發(fā)展，一些新的施工工藝如緩粘結預應力混凝土、無粘結部分預應力混凝土等正在越來越多地被采用，并相繼建成了以上海南浦及楊浦大橋、杭州灣跨海大橋等為代表的大跨度預應力混凝土橋梁。

由于對預應力筋與混凝土間的摩擦、混凝土徐變等造成預應力損失估計不足，因此，許多體內預應力混凝土橋需補強，而此時又多采用體外預應力作為補強措施。加上預應力筋防銹技術取得了進展，因此體外預應力混凝土橋梁又逐漸引起了人們的重視。用體外預應力方式，不僅在橋梁設計施工方面優(yōu)點較多，而且在橋梁維護管理方面也有顯而易見的優(yōu)點，因此近年來許多橋梁都積極采用這種方式。

預應力在橋梁設計方面的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾點：構件截面減小，有利于結構輕型化；由于預應力張拉時的摩擦損失大幅降低，可獲得較高的初始預應力；可使用高強度的PC鋼材，是一種經(jīng)濟的結構形式。施工方面的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：澆注混凝土的數(shù)量減少以及布置預應力筋的工作量減少，可簡化施工。

3 預應力技術在橋梁工程中應用實例

3.1 工程概述

本工程位于臺灣桃園國際機場聯(lián)外捷運系統(tǒng)建設計劃CE02施工標A8～A9車站間，起自08P014橋墩上方，往西依序經(jīng)過08P015、08P016兩V型橋墩，迄于橋墩上方。本工程與中山高速公路斜交跨越于約41k+100處，其中P014與P015間上部結構跨越中山高北上線匝道、P015與P016間越北上及南下主線、P016與P017間跨越南下線匝道。

P014～P017間橋梁上構為變斷面預力箱型梁，箱型梁兩自由端座于P014、P017墩柱上，中間與P015、P016兩Ｖ型橋墩固接。

3.2 預應力梁施工方法及流程

根據(jù)上述工程考慮，本計劃的上部結構施作方式，考慮地點及現(xiàn)況而有不同施工方式，現(xiàn)將其中預應力技術搭配“場鑄懸臂節(jié)塊工法”的應用說明如下。

3.2.1 場鑄懸臂節(jié)塊施工方法概述

本工程的場鑄懸臂節(jié)塊工法分為三階段：第一階段施作范圍為P015Ｖ型橋墩內側至跨距中央的預力箱型梁，總共有八個箱型節(jié)塊，每節(jié)塊長4.55 m；第二階段施作范圍為P016Ｖ型橋墩內側至跨距中央的預力箱型梁，總共有八個箱型節(jié)塊，每節(jié)塊長4.55 m；第三階段為跨距中央的閉合節(jié)塊，長2.2 m。

3.2.2 場鑄懸臂節(jié)塊工法施工流程

本工程場鑄懸臂節(jié)塊工法施工流程說明如下：工作車地面大部組立；P015橋墩的工作車安裝；第一階段場鑄懸臂節(jié)塊施工；工作車移至P016橋墩；第二階段場鑄懸臂節(jié)塊施工；中央閉合節(jié)塊施工；工作車拆除；全跨徑預力及底版預力施拉。

3.2.3 預力箱型梁施工流程

端模拆除；模版拉桿拆除；工作車軌道前移并固定；穿線、預力施拉及套管灌漿：于端模拆除后，即可穿預力鋼絞線，待混凝土強度達280 kg/cm2抗壓強度后，依預力計算書施拉預力，以砂輪機切除鋼絞線，嚴禁以氧氣乙炔切除，鋼絞線切除后，立即將套管灌滿水泥漿。水泥漿水灰比約為0.44，添加劑約為水泥重的0.5%～1%，灌漿時所用壓力約為5～10 kg/cm2，水灰比須嚴格控制，且注意是否確實灌滿；底模及頂板模松開；工作車錨碇系統(tǒng)拆除；工作車推進、定位并調整主桁架；外模調整及固定；內模、底模調整及底板高程檢測；外模整理；底、腹板兩端端模模板組立；底、腹板梁頭模及端錨安裝：安裝梁頭模板并依預力計算書安裝端錨，端錨的俯仰角度應依計算書所示確實施作；底、腹板鋼筋及底板高程筋綁扎；底、腹板預力套管安裝及防爆鋼筋綁扎：依據(jù)預力計算書安裝底、腹板預力套管及防爆鋼筋，套管線形應保持平順，不能有折角，套管續(xù)接處應以防水膠帶確實密封，以防止混凝土澆置時，混凝土滲入套管內；內模推進、調整并固定；頂板兩端模板組立；頂板梁頭模及端錨安裝：安裝頂板梁頭模板并依據(jù)預力計算書安裝端錨，端錨的俯仰角度應依計算書所示確實施作；頂版鋼筋綁扎；頂板預力套管安裝及防爆鋼筋綁扎：依據(jù)預力計算書安裝頂板預力套管及防爆鋼筋，套管線形應保持平順，不能有折角，套管續(xù)接處應以防水膠帶確實密封，以防止混凝土澆置時，混凝土滲入套管內；鋼筋、預埋件、預留孔查驗；節(jié)塊混凝土澆置及養(yǎng)護：澆注前，施工縫處需予潤濕，有劣質混凝土需先予清除，澆注混凝土時，采用核準的預拌混凝土廠提供60m3/h的混凝土，現(xiàn)場工程師應掌控混凝土供料及澆置速率，以避免供料不及而造成施工冷接縫。澆置完成后，于模板拆除前，混凝土表面需噴灑養(yǎng)護劑養(yǎng)護。

3.2.4 節(jié)塊撓度控制

懸臂式施工法最關鍵之處即為節(jié)塊撓度的控制，尤其是長跨度的結構物，在施工時必須逐節(jié)檢核。每一節(jié)塊施工的撓度誤差應于下一節(jié)塊放樣時予以校正消除，以免逐塊累積而至無法補救。一般施工階段所產(chǎn)生的撓度可分為以數(shù)項：

{1}工作車撓度。當工作車懸伸部份承受混凝土節(jié)塊重量后，即有彈性撓度產(chǎn)生。

{2}懸臂節(jié)塊靜重、施預力、及移動工作車的撓度。在施工階段，每一對鑄造節(jié)塊自身的重量，以及于施拉預力完成后與移動工作車至新施工位置時，皆會使結構物產(chǎn)生新的撓度。

{3}工作車拆卸所引起的撓度。在懸臂橋最后一節(jié)施工完成，橋面版尚未連續(xù)閉合時，工作車拆卸后，懸臂結構所產(chǎn)生的撓度。

{4}潛變撓度。潛變?yōu)榻Y構體承受持久載重所引起的變形，混凝土因潛變而影響的撓度變化稱為潛變撓度。

{5}干縮撓度。混凝土結構體完成后有干縮作用，因干縮造成體積變形所引起的撓度稱為干縮撓度。

{6}鋼鍵松弛產(chǎn)生的撓度。鋼鍵在施預力后，長期于固定應變作用下，會有應力松弛現(xiàn)象而導致結構物變形產(chǎn)生撓度。

上述各種撓度均以理論計算其數(shù)值而據(jù)以放樣，施工時皆以上述各撓度的總和（預拱度）再加上設計高程為標準，據(jù)此進行放樣工作。在每一節(jié)塊混凝土施拉預力完成并拆模后，應立即測量其實際發(fā)生的撓度，校核其與理論值的誤差，此一撓度誤差應于下一節(jié)塊放樣時予以校正消除。

4 結 語

目前都市建設及交通網(wǎng)絡幾乎已達飽和，高架橋及捷運的建設不管從經(jīng)濟還是實用角度來講，都已成為解決現(xiàn)代城市交通壓力的一種重要辦法。因此，在高架橋及捷運高架段施工中應重視對預應力技術施工的應用及監(jiān)管，以確保高架橋預應力施工的質量及安全。

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