預應力在橋梁施工中的應用論述

李慶全

摘要：預應力施工技術在橋梁施工中具有廣泛的應用，施工過程中應該考慮到預應力施工在施工技術、施工工藝中存在的問題，這樣可以保證橋梁工程的施工質量。預應力技術在橋梁中的應用逐漸走向成熟，它從理論到實踐不斷研究，不斷發(fā)展和創(chuàng)新，這使得預應力技術贏得了一定的市場。預應力技術在我國橋梁施工中的應用發(fā)展十分迅速, 與此同時預應力技術在橋梁工程中也暴露出一些問題，在橋梁的施工中，如果這些問題得不到解決或處理不當，都將會產生潛在的嚴重后果。為了保證公路橋梁的質量以及滿足現(xiàn)代社會的交通運輸需求，只有積極的探索研究，并且在實踐中找到解決的方法，才能使預應力技術發(fā)揮它的更大的作用，本文筆者結合自身工作實踐經驗，從橋梁施工過程中預應力主要材料的選擇、預應力技術在橋梁施工過程中存在的問題、碳纖維在預應力橋梁中的應用、預應力的施工工藝以及預應力橋梁施工技術分析等方面對預應力在橋梁施工中的應用進行了探討，希望對相關從業(yè)人員具有借鑒意義。

關鍵詞：橋梁施工預應力 應用

中圖分類號：TU997 文獻標識碼： A

正文：

在我國的橋梁工程建設中，預應力技術憑借它本身的各種優(yōu)點以及廣泛應用已經顯現(xiàn)出它必不可少的存在性。而正是因為它自身的多樣的優(yōu)越性，也加大了在橋梁工程建設中的難度系數，這就對橋梁工程建設者的施工技術提出了更高的要求。

1.橋梁施工過程中預應力主要材料的選擇

在建筑工程的施工中,國內外現(xiàn)在都使用預應力材料,例如預應力鋼筋、預應力鋼絞線等,對于預應力的大小也有相應的分類,例如有些鋼絞線分為普通預應力鋼絞線和低松馳鋼絞線,相比較之下,低松弛鋼絞線在大量的世界各地建筑工程中如大型的橋梁、高層大跨度鋼結構建筑、核電站及高架公路等都有應用,這類材料的主要特點是經濟、高效、施工方便,整個建筑構件輕而且美觀。據統(tǒng)計,使用預應力鋼絞線至少可節(jié)省鋼材三分之一以上,成本大大降低。當然需要使用預應力鋼絞線要從如下這些方面進行選擇:鋼絞線的性能參數:其中包括幾何參數、斷面形狀、表面狀態(tài)、斷裂荷載、屈服荷載、松散性、伸長率、松弛等;鋼絞線的標準參數:其中包括品種規(guī)格、破斷荷載、尺寸公差、延伸率、松弛性等。

2.預應力技術在橋梁施工過程中存在的問題

2.1 鋼筋拉伸長量欠缺

首先是預應力鋼筋預留管道不夠通暢，可能使部分管道彎曲，導致預應力鋼筋與管道內壁間產生過大摩擦力，張拉應力保持在一定范圍的情況下，摩擦力變化導致預應力鋼筋的平均張拉應力減小，使鋼筋伸長量不足；其次是在橋梁的實際工程過程中，所采用的實際預應力鋼筋的彈性模量與理論計算值存在著一定的出入，也會使得鋼筋的拉長量出現(xiàn)不足的現(xiàn)象。

2.2 張拉前預應力混凝土出現(xiàn)裂隙

鋼筋混凝土結構在使用荷載作用出現(xiàn)裂痕是十分常見的問題，對于部分預應力構件出現(xiàn)小幅度的裂隙也是在施工工程中被許可的。但施工人員也應該盡量較少預制構件出現(xiàn)裂隙的問題。干縮和溫差常常會造成混凝土構件在張拉前就會有一些裂隙出現(xiàn)，這些裂縫一般會出現(xiàn)在構件表面或箍筋的位置等。這些裂隙一般寬度都比較小、分布也較為隨機。

2.3 后張預應力結構張拉力控制問題

橋梁施工建設中，預應力施工作業(yè)常常規(guī)范度不足，尤其是張拉力控制不夠嚴格，這些對預應力橋梁質量的好壞起著關鍵作用。通常情況下，張拉作業(yè)主要采用張拉力和預應力筋伸長量一起作用的方法。但很多的張拉人員都沒有經過非常專業(yè)化的培訓指導，一旦施工人員作業(yè)時出現(xiàn)馬虎大意現(xiàn)象，就非常容易導致較大的誤差出現(xiàn)，發(fā)生張拉力數值不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

2.4預應力技術中波紋管的堵塞問題

在實際的橋梁施工中，施工人員由于缺乏施工經驗和過硬的技術，在橋梁的混凝土灌注中常常會出現(xiàn)技術操作不規(guī)范的現(xiàn)象，或是在施工中沒有采取合理的保護性措施，這些都會導致預應力技術中波紋管的堵塞，直接影響張拉力在橋梁混凝土預應力實際操作中的施工效果，出現(xiàn)預應力鋼絞線與實際長度不符的現(xiàn)象，在一定程度上會增加施工成本、延長施工工期。在橋梁的施工中，應該加強施工人員的專業(yè)技能培訓，規(guī)范操作行為。

3 碳纖維在預應力橋梁中的應用

3.1 在受彎構件中的應用碳纖維有較高的強度，在橋梁施工中十分常用。此外，碳纖維在施工過程中的使用也比較簡單易行，因此碳纖維片材常常用于對鋼筋混凝土受彎構件的加固過程。由于在對受彎構件進行加固之前，結構中已經存在一些先前的內力，混凝土也已經具有了初始的壓應變和拉應變現(xiàn)象。當受壓區(qū)混凝土的壓應變達到了壓應變的最大極限值時，受彎構件同樣會達到最大的極限承載力。

3.2 在加固施工中的應用橋梁加固的方法一般包括以下幾種，一是對構件的補強來達到加固的目的，二是對結構性能的優(yōu)化，從而提高橋梁的實際承載能力，從而延長橋梁的使用年限，使橋梁的實際使用功能更加的適應現(xiàn)代交通運輸的需求。值得注意的是實際上卸載是為了使加固施工時混凝土的初始應變量有所降低。此時，我們可以預先對構件施加預應力來達到減小構件的拉應變和壓應變值得目的，同時能夠有效的提高構件在極限承載力下的應變增量，使加固鋼筋的實際作用得到充分的發(fā)揮。

3.3 在鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁中應用多跨連續(xù)梁包括正彎矩區(qū)和負彎矩區(qū)兩個區(qū)域。一般情況下，在支座處的為負彎矩，在跨中處的為正彎矩。當梁的抗彎承載力和抗剪承載力不能達到施工的要求值時，就需要適當的加固處理。如果跨中正彎矩區(qū)的抗彎承載力不能滿足實際需要時，施工人員可以采用粘貼碳纖維的方法提高抗彎承載力，碳纖維的加固施工方法較為容易。隨著預應力技術在橋梁工程中應用的愈加頻繁，在一些施工過程中出現(xiàn)的質量問題也有所增加。特別應該注意的是在預應力張拉施工的過程中，由于施工的工藝比較繁瑣，需要施工人員具有較強的專業(yè)知識。

4預應力的施工工藝

4.1 預應力筋的下料與處理

橋梁施工中，由于在張拉完成后，錨墊板與鋼管中要灌入漿料形成粘結段，使預應力筋得到固定。因此在下料的的過程中，要注意把將粘結段的鋼絞線進行清洗，除去污垢雜質等，主要是去掉 PE 層以及所含的油脂。此外，粘結段長度和位置也要進行合理的控制。也要提前注意到穿束過程中，鋼絞線下垂現(xiàn)象對施工過程的影響以及張拉伸長的影響，從而確保兩端粘結段的粘結力不會相差過大。

4.2 預應力筋張拉工藝

預應力筋的張拉包括兩個基本過程，一是預緊張拉，二是高應力張拉。在橋梁的實際施工過程中，采用了相互對應的限制鋼絞線位置的施工方法，有效的避免了施工過程中產生的預應力筋的纏繞現(xiàn)象，但也要注意應該及時的避免鋼絞線在張拉過程中產生纏繞。預緊張拉的目的就是為了有效的避免產生張拉纏繞現(xiàn)象。預緊張拉的質量會直接的影響到整個鋼絞線張拉的最終效果。在橋梁的施工過程中，由于鋼絞線比較長，下垂量也十分大，預緊張拉必須要在保證兩端對稱的情況下進行，只有這樣才能使得鋼絞線的兩端粘結長度的差值不會過大。

4.3 真空灌漿工藝

施工中常用壓力灌漿方法，即在孔道一端采用真空泵對孔道進行抽真空，使之產生一定真空度，然后用灌漿泵把漿料填滿預應力筋預埋孔道和預應力筋間的空隙。這種灌漿方法可以解決后張預應力混凝土結構中出現(xiàn)的一些問題，比如預應力筋常常被腐蝕的問題。預應力筋失去保護的原因在于，后張預應力筋通常是以非水平的狀態(tài)存在，而且常常是多跨度的彎曲狀態(tài)。要注意到，在高應力狀態(tài)下，預應力筋十分容易被腐蝕掉，此時的腐蝕部位就會造成斷面缺損的問題。

5．預應力橋梁施工技術分析

5.1.支架布置

支架的施工順序為：基礎處理-按間距、步距放樣布設-支架安裝。安裝時從橋梁的縱向一端向另一端進行，水平桿由下向上進行。支架搭設時應與橋梁墩身聯(lián)結，確保支架的整體穩(wěn)定。施工過程中加強對支架的觀測，要有詳細的記錄，并對觀測數據進行詳細分析，特別是數據有突變時，要認真對待，仔細分析，必要時進行重新驗算。

5.2.模板的制作及安裝

模板的制作對于箱梁的性能有重要決定作用，箱梁在線型和無縫性等方面的表現(xiàn)很大程度上取決于模板。因此，模板的制作及安置就需要遵循一定的技術性要求。一般來說，高架橋的底模采用分塊拼裝的形式而且材料宜選用高強度的覆膜竹膠板。拼裝工作通常是直接在支架上滿鋪，這樣可以減少拼接過程中縫隙的數量。在模板安裝的過程中，模板的線性控制對于工藝質量有重要影響，為此，木板之間鏈接通常會采用楔口咬合聯(lián)結的形式，采取這種形式的好處就在于能夠防止?jié)仓^程中的模板變形和漏漿，從而保證箱梁在拆模以后仍然能夠順直而均勻。

5.3.預應力施工

預應力施工主要包含波紋管施工和鋼絞線施工兩個方面，波紋管和鋼絞線施工有著不同的工藝要求，因此，需要分別加以注意。

5.3.1波紋管的連接與安裝

兩段同型號波紋管在進行連接時需要使用大一號的同型產品作為接頭管，且接頭長短需要控制在300毫米以內，這樣方可承受住混凝土的壓力從而防止波紋管接縫處發(fā)生漏漿現(xiàn)象。波紋管在鏈接好以后需要在箱梁模板底部安裝。在安裝過程中，應該以箱梁底模板為基準，并根據預應力筋曲線確定管底坐標。在箍筋上標上不同坐標點的高度和曲線位置以后，用間距50cm的φ12“?！弊侄ㄎ讳摻顚⒉y管牢固固定于鋼筋骨架上。在這個過程中，需要注意的細節(jié)是：避免擠壓、過度彎曲和電焊火花燒穿波紋管。按照完畢以后，必須進行細致檢查，以確保波紋管的安裝符合工藝要求并且接頭完好、固定牢靠、管壁無開裂。另外，針對孔道較長的波紋管，還需要在一些特定部位設排氣孔以保障注漿的均勻性。

5.3.2預應力束的制作與安裝

1）預應力束的制作

鋼鉸線進場時，經抽檢送驗合格后方可使用。鋼鉸線束的下料長度要綜合考慮設計的孔道長度、錨夾具厚度、工具錨厚度、千斤頂長度、長度富余量、安裝穿束器等。切斷時必需采用砂輪切割機，切口要平齊、絲頭不散，嚴禁電（氣）焊切割。

2）穿束方法

鋼絞線穿束可分為整束穿和單根穿，連續(xù)梁鋼絞線束一般采用整束穿，穿束工作一般由人工和卷揚機相互配合完成。直線束、短束一般采用人穿束；對于特長束、特重束、曲線束一般采用卷揚機。一般先用單根鋼絲穿入波紋管，然后通過鋼絲將卷揚機鋼絲繩拖入波紋管。穿入速度一般控制在5～10m/min。在預應力鋼材布置完后，必須做好電（氣）焊等用電設備的使用防護工作，防止電弧或火花造成預應力鋼材強度變低。

5.3.3張拉控制

由于實際的管道摩阻、錨口及喇叭口摩阻與設計并不完全相符，可根據摩阻試驗得到相關系數計算調整張拉力。但預應力值超過設計值過多時，其抗裂度隨之升高，致使預應力筋在承受使用荷載時處于過高的應力狀態(tài)，時間一長很容易產生應力裂紋，嚴重危害結構的使用安全。

1）張拉前機具的檢查及校驗

張拉前需保證油泵油量充足，保持千斤頂與油泵以及高壓油管兩端連接器的清潔無雜物，確認千斤頂及油泵無漏油現(xiàn)象。由于張拉裝置存在內摩擦，壓力表顯示的張拉力值與設計值必然會存在誤差，因此千斤頂及壓力表在使用前需要進行配套標定。張拉要用精密壓力表（精度0.4級），檢定周期為每周一次，千斤頂檢定周期不得超過一個月且不超過200次張拉作業(yè)。

2）孔道摩阻系數的實測

預應力筋的設計張拉控制力一般指的是錨下控制力，它包括了預計的預應力損失值，但不包括錨頭摩阻損失。因此在進行預應力張拉施工時，實際張拉控制應力必須加上錨頭摩阻損失。針對錨頭及孔道的摩阻損失應請具有資質的檢測方檢測。當實測的孔道摩阻系數與設計摩阻系數存在偏差時，應及時與監(jiān)理及設計單位聯(lián)系，以便調整張拉應力及相應的設計伸長量。

3）張拉過程的控制

張拉時一般采用張拉力控制、伸長值做校核進行“雙控”。張拉時預應力筋的實際伸長值與理論伸長值的允許偏差為±6%。預應力筋張拉順序要嚴格按照設計要求進行，當設計無具體要求時，應按規(guī)范給出的先縱向、再豎向、后橫向的順序進行預應力的張拉，且保證豎向和橫向預應力筋張拉滯后縱向預應力筋張拉不大于三個懸澆梁段。張拉施工要滿足混凝土的強度和齡期要求，防止混凝土初始彈性模量不足，引起橋梁內部應力增大。

6.結語

預應力技術在我國橋梁施工中的應用發(fā)展十分迅速，由于其具有傳統(tǒng)施工技術不具備的優(yōu)勢而被人們廣泛關注，同時也要注意由于預應力技術發(fā)展時間較短，因此還存在著一些問題。橋梁施工中，施工工作人員要按照操作規(guī)范來保證施工質量。同時選擇適宜的張拉工藝，來保障孔道和錨具的質量，使得橋梁施工質量穩(wěn)定，橋梁使用壽命延長。

參考文獻

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