道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在的問題探析

王 振

中鐵六局集團路橋建設(shè)有限公司，山西晉中 030600

跟傳統(tǒng)的路橋施工工藝相比較，預(yù)應(yīng)力在道路橋梁施工中的發(fā)展速度確實是異常驚人的。最近幾年，在理論的計算方面、檢測試驗方面以及設(shè)備材料方面等都形成了一整套完整的體系，既優(yōu)化了工藝流程，也優(yōu)化了技術(shù)措施。在未來的一段時間內(nèi)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁上的應(yīng)用將會更加成熟，其中可能存在的個別問題也會得到完滿的解決，應(yīng)用前景非常廣闊。

1 預(yù)應(yīng)力應(yīng)用的強大技術(shù)優(yōu)勢

所謂的預(yù)應(yīng)力也是預(yù)加力，主要就是在構(gòu)件受到荷載之前，要先施加一個跟即將受到荷載的力的方向相反的力，這個力度不但可以進一步的消除即到來的荷載，還能在很大程度上提高構(gòu)件的抗裂性以及相應(yīng)的耐久性，增加其剛度和強度，而且還能非常明顯的改善諧振以及彈性變形等。在一些承重的關(guān)鍵部位應(yīng)用預(yù)應(yīng)力的時候，我們站在經(jīng)濟學(xué)的角度來進行分析，不但可以節(jié)約道路橋梁建設(shè)過程中的混凝土跟鋼材，還在一定程度上減輕了橋梁自身的重量，最重要的是節(jié)省了很多建設(shè)方面的資金。除此之外，在橋梁的橋梁的抗裂、抗?jié)B透以及抗干裂等方面也得到了很好的應(yīng)用。事實上，預(yù)應(yīng)力在道路橋梁過程中的施工并沒有想象中的神秘，預(yù)應(yīng)力的施工還是比較簡單一些的。結(jié)合上述技術(shù)優(yōu)勢，使得預(yù)應(yīng)力在我國建筑工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用，也可以說，在我國道路橋梁建設(shè)和使用的時候，預(yù)應(yīng)力很好的提高了道路橋梁的使用壽命，為保障交通發(fā)揮了非常重要的作用。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國道路橋梁施工中的成就

2.1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼成套技術(shù)

在上個世紀80 年代中期，由我國自主研發(fā)成功的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼筋涂包設(shè)備，還有單根鋼絞線張拉錨固設(shè)備等配套技術(shù)，此外還有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程等，都在一定程度上促進了我國預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展。在過去的幾十年間，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，得到了很好的推廣與應(yīng)用，一些具備代表性的項目應(yīng)運而生，基本達到了國際上的先進的技術(shù)水平。

2.2 預(yù)應(yīng)力砼張拉錨固技術(shù)的發(fā)展

上個世紀中后期，就我國而言，預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋張拉錨固技術(shù)發(fā)展非常迅速，先后研制出了多項中低強度預(yù)應(yīng)力砼筋張拉錨固技術(shù)。其中有高強度的鋼絲錨體系，還有一些螺絲端桿技術(shù)等等，這些技術(shù)都是國際領(lǐng)先的水平。一直到了八十年代中后期，又培養(yǎng)出了很多高水準的相關(guān)技術(shù)方面的人才，通過這些人員的努力，研制成了預(yù)應(yīng)力砼鋼絞線群錨張拉錨固體系，進一步解決了預(yù)應(yīng)力施工中的一些關(guān)鍵性的技術(shù)，這些都是在國際上比較先進的技術(shù)。

2.3 斜拉索產(chǎn)品成套技術(shù)

在道路橋梁建設(shè)過程中運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)也不只是局限在路橋的結(jié)構(gòu)中，有的還被很好的運用到道路橋梁的加固和維修、山體邊坡等的加固與維修，還有一些在大型構(gòu)件中得到提升，運用在頂推施工等多個方面。在道路橋梁中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不但能夠很好的節(jié)約道路橋梁施工所運用的材料，還能相應(yīng)的減輕自重，不斷增強其結(jié)構(gòu)的抗?jié)B透方面的能力，加大抗裂的水平，不斷降低道路橋梁結(jié)構(gòu)的主要拉應(yīng)力，還有一些豎向的剪力，使得結(jié)構(gòu)剛度得到提高，還具備一些特點，包括施工的工藝比較方便快捷、結(jié)構(gòu)比較簡單、設(shè)計也相對比較安全等。

因此，在我國道路橋梁建設(shè)過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)運用的非常廣泛。特別是隨著我國大力開發(fā)交通設(shè)施建設(shè)的潮流中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力來增加道路橋梁的承載能力，還能相應(yīng)的提高道路橋梁的使用年限，具備非常重要的意義。

3 道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用

3.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋鋼筋混凝土架構(gòu)中的應(yīng)用

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土裂縫是其中一個很難防范的毛病，這也是道路橋梁施工質(zhì)量方面的通病，尤其是在道路橋梁中的一些大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，非常容易出現(xiàn)裂縫。這個時候就需要在道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力這項技術(shù)，能很好的避免結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件過早的出現(xiàn)一些裂縫，這樣的預(yù)防效果非常的明顯。具體來說，在道路中的應(yīng)用就是在加載道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的構(gòu)件之前，要給其受拉區(qū)的混凝土預(yù)先施加一些壓力，也就是在混凝土的受拉的這個區(qū)域范圍之內(nèi)，來進行鋼筋的張拉，之后通過鋼筋自身的回縮力，使得混凝土受拉區(qū)預(yù)先受到鋼筋所給于的部分壓力。在這個時候，因為混凝土結(jié)構(gòu)或者是構(gòu)件在收到一些外力荷載所給于的拉力的時候，就要先抵消手拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力，這樣才能使得混凝土受到拉力。通過這幾個步驟就可以有效的限制混凝土的伸長，這樣做的目的就是為了延緩混凝土可能出現(xiàn)的裂縫或者是減少裂縫的出現(xiàn)。

3.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在碳纖維片中的應(yīng)用

對于道路橋梁來說，由于其跨度相對比較大，構(gòu)件的受彎能力的要求也相對比較高，這些基本的特點就決定了其受彎的結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件都是一些大型的鋼筋混凝土T 型梁，也可以是箱梁。然后在道路橋梁中鋼筋混凝土梁的部分受拉區(qū)域的混凝土拉應(yīng)力所受到的壓力比較大，而且受壓區(qū)混凝土的壓力也比較大，為了使結(jié)構(gòu)和部分構(gòu)件能夠很好的滿足其受彎能力的要求，這樣的成本是非常高的。如果采用碳纖維片粘貼的方法，通過這種方式來加固路橋鋼筋混凝土梁，利用碳纖維自身所具備的高度，加上施工工藝相對不是特別復(fù)雜，在發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在碳纖維片中相應(yīng)的采取了預(yù)應(yīng)力技術(shù)之后，能夠更好的發(fā)揮其自身的特點，這樣就能非常有效的提高道路橋梁中鋼筋混凝土梁的性能。所以，在眾多的道路橋梁加固工程施工中，預(yù)應(yīng)力碳纖維片的應(yīng)用也變得越來越廣泛。

3.3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土路面中的應(yīng)用

要在道路橋梁施工中運用預(yù)應(yīng)力，混凝土路面上的應(yīng)用是不可忽視的一個環(huán)節(jié)，這也是在最近幾年才流行起來并迅速普及開來的一項舉措。這項舉措的應(yīng)用原理跟預(yù)應(yīng)力在道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用基本是差不多的，也是通過預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置對混凝土的路面進行相應(yīng)的約束，這樣能夠達到延緩裂縫出現(xiàn)的目的，做的好的情況下還能杜絕裂縫的出現(xiàn)。事實上，要在道路橋梁混凝土路面中更好的運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，要重視前期的研究工作，通過對交通負荷的研究，溫度、適度等條件的變化可能導(dǎo)致的路面混凝土板底的摩擦約束等因素仔細的分析和研究，這樣才能使得道路橋梁的混凝土路面施工更加合理化，在這基礎(chǔ)上施加一些縱向的預(yù)應(yīng)力來減少混凝土路面的橫向收縮。當前，這項技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟化。

3.4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋多跨連續(xù)梁中的應(yīng)用

在道路橋梁施工過程中，一個重要的環(huán)節(jié)就是多跨連續(xù)梁的施工，這對于路橋的整體安全性能具有非常重要的作用。就當前情況來看，多跨連續(xù)梁在道路橋梁施工中的應(yīng)用也變得非常廣泛。對于多跨連續(xù)梁來說，包含的有正彎矩區(qū)，還有一個是負彎矩區(qū)。對于正彎矩區(qū)來說位于跨中，而負彎矩區(qū)位于支座處。在抗彎能力上，多跨連續(xù)梁具備非常好的額效果，當然其抗剪能力也不例外。當?shù)缆窐蛄旱膹姸葲]有達到相關(guān)需求的時候，就需要通過多跨連續(xù)梁進行再次的加固。而且在多跨連續(xù)梁應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的時候，要多面的考慮周圍的施工環(huán)境，面對突發(fā)問題要做好積極的處理。

3.5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋加固過程中的應(yīng)用

因為橋梁結(jié)構(gòu)失效或者經(jīng)受過損傷，導(dǎo)致無法滿足結(jié)構(gòu)的安全，也不能滿足正常的要求，就需要進行加固處理。一般來說，對道路橋梁加固所采取的需哦是就是改變道路橋梁的結(jié)構(gòu)性能，還有的是加大道路橋梁構(gòu)件的強度，這樣能夠很好的提高道路橋梁的承載能力，進而實現(xiàn)道路橋梁加固的目的。在橋梁加固施工過程中，可以采取兩種方法，一種方法是改變構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力，還有一種方法是進行體外預(yù)應(yīng)力的加固。在這兩個方法中，第一種加固方法就是不斷加強構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力，加大其拉應(yīng)力，這樣一來，構(gòu)件在承載的是夠，就會不斷加大其應(yīng)變力，這樣就加固了道路橋梁。第二種方式也就是體外預(yù)應(yīng)力，這是后張預(yù)應(yīng)力的一種，基本屬于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。這種方法主要是采用那些強度比較高的鋼筋或者型鋼，在被加固的構(gòu)建體外增加一個拉桿，也可以增加一個撐桿，撐桿或者拉桿加固能夠適用于受拉構(gòu)件的加固上，不但提高了構(gòu)件的承載力，還能相應(yīng)的提高截面的剛度，使得加固后構(gòu)件界面的抗裂能力得到相應(yīng)的提高。而且可以把預(yù)應(yīng)力通過體外筋的端部來向混凝土部位來傳達，這樣一來，預(yù)應(yīng)力對于減少橋梁的自重非常有效，通過進一步提高道路橋梁的承載力，來相應(yīng)的減少預(yù)應(yīng)力的損失。此外，在道路橋梁加固工程中，模版是其中一個重要的工序，所謂模版加固就是在原來的箱梁的基礎(chǔ)上在內(nèi)測澆筑20 厘米厚度的混凝土，在加固腹板中施加一個豎向的預(yù)應(yīng)力，這個豎向的預(yù)應(yīng)力的標準強度為Rby=750MPa。

4 預(yù)應(yīng)力在道路橋梁施工中存在的問題

4.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋管道堵塞

在道路橋梁施工過程中，由于混凝土澆筑的時候進行野蠻作業(yè)，還有的是沒有做好相應(yīng)的保護與跟進工作，這些因素都可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的鋼筋管道出現(xiàn)不同程度的堵塞現(xiàn)象，還導(dǎo)致了穿預(yù)應(yīng)力的鋼筋的時候沒有辦法很好的通過，有的即便是通過也會在一定程度上影響張拉的效果。在張拉的時候，預(yù)應(yīng)力鋼筋實際上的伸長的長度跟理論計算出來的長度會存在比較大的出入，這就給道路橋梁施工的成本產(chǎn)生了影響，還影響了施工的工期，給施工帶來了麻煩。這就需要認真研究預(yù)應(yīng)力鋼筋管道堵塞，盡可能的減少堵塞。要求在施工過程中務(wù)必按照相應(yīng)的規(guī)范來進行管道的安裝，還要對管道進行一個準確的定位，要采取相應(yīng)的措施來避免其產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，也不能出現(xiàn)扭曲和松動現(xiàn)象。在混凝土澆筑的時候，也要禁止野蠻施工現(xiàn)象出現(xiàn)，進一步控制好抽芯的具體時間，這樣就保證既不會在混凝土沒有達到桂東的強度的時候就開始抽芯，也不會因為抽芯時間沒把握好導(dǎo)致拔不出的現(xiàn)象以及把橡膠抽拔管拔斷的現(xiàn)象。

4.2 預(yù)應(yīng)力超長時出現(xiàn)的一段張拉工藝問題

一般來說，在國內(nèi)現(xiàn)澆大苦熬度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁地板預(yù)應(yīng)力采用的是一端張拉的工藝，這兒所說的大跨度也就是3 跨到5 跨，每個跨度為30m 到50m。我們打個比方，加入某個箱梁橋總共為5 跨，假如第一聯(lián)的跨度為66m，第二聯(lián)的跨度為88米，第三聯(lián)的跨度為150 米。采用一端張拉的方式把一束鋼絞線拉直的話，就需要0.3-0.4AK 的拉力，這么多的孔道需要跨越多個箱梁橫隔板，需要實驗之后才能確定其孔道摩擦阻力。根據(jù)國外一些相關(guān)的規(guī)定，我們可以看出，在跨度大于或者等于30 米以上的預(yù)應(yīng)力的橋梁，都要求采用的是兩端對稱的拉張工藝，這樣才能更好的保證跨中有效的預(yù)應(yīng)力跟橋梁在橫載作用下建立所需要的抵抗彎矩。不然就可能導(dǎo)致跨中承載能力不足而出現(xiàn)正截面的裂縫。根據(jù)一項調(diào)查資料表明，在我國已經(jīng)通車的公路橋梁中，基本都出現(xiàn)過因為張拉工藝問題而產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。

4.3 張拉控制不嚴謹

因為預(yù)應(yīng)力在我國起步相對比較晚，當前我國在道路橋梁施工過程中出現(xiàn)的不規(guī)范的行為相對比較多，特別是張拉控制不嚴謹?shù)膯栴}經(jīng)常出現(xiàn)在施工中。在進行張拉控制論計量的時候，很多施工工程采用的是1.5 級油壓來計量，這就導(dǎo)致了存在比較大的誤差，甚至一些工程在沒有對千斤頂進行計量的情況下就投入張拉使用。還有一些張拉人員沒有接受專業(yè)的教育和培訓(xùn)，只是臨時聘用，就可能導(dǎo)致張拉力時空現(xiàn)象的出現(xiàn)，有的是張拉拉忽高忽低。尤其是在進行多束張拉的時候，加上張拉控制的不是特別嚴謹，每一束的張拉力都不相同，這就給預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常壞的影響。所以，要想使得道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量得到有效的控制，一個最根本的解決方式就是不斷規(guī)范施工，追求施工的科學(xué)性和專業(yè)性，采用相對比較專業(yè)的張拉人員，在設(shè)備上下功夫，堅決獨立施工過程中出現(xiàn)不規(guī)范的行為。

4.4 張拉前出現(xiàn)裂縫

由于自身存在的干縮問題，加上溫差方面的原因，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就特別容易出現(xiàn)裂縫，特別是在道路橋梁的一些大型預(yù)應(yīng)力鋼筋結(jié)構(gòu)中，很多時候在進行張拉之前就出現(xiàn)了裂縫，這樣就會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力技術(shù)在應(yīng)用過程中根本沒有實現(xiàn)抗裂的目的。在張拉前出現(xiàn)的裂縫，一般來說都不是特別均勻，而且寬度相對比較細，大多數(shù)出現(xiàn)在表面并與短邊平行。所以，要盡可能的實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)效果，減少張拉前可能出現(xiàn)的裂縫。第一步就是要歲預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進行控制，避免構(gòu)件內(nèi)外出現(xiàn)比較大的溫差。具體來說，就是在高溫的時候使用低水化熱水泥，在低溫條件下采取相應(yīng)的保溫措施，可以適當?shù)难娱L拆模的時間，這樣能夠使其緩慢的降溫。

4.5 收縮徐變過大

對于道路橋梁中的預(yù)應(yīng)力混凝土路面進行施工的時候，因為混凝土路面可能產(chǎn)生的收縮和徐變過大，就有可能引發(fā)預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生損失，一般來說，都會給工程的質(zhì)量安全帶來非常嚴重的后果。所以，在我國大陸橋梁施工過程中，尤其是在道路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土路面施工工程中，不能通過采用其他外加劑的辦法來增加混凝土的和易性，因為這種方式非常不可取。可以采用那些強度比較大、水灰比較小的混凝土進行施工。因為這些質(zhì)量比較高的混凝土具備自身的特點，通過自身收縮以及徐變，就能很好的避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

5 結(jié)論

綜上所述，隨著改革開放的不斷深入，我國的交通建設(shè)事業(yè)取得了突破性的發(fā)展，特別是道路橋梁建設(shè)更是突飛猛進。在道路橋梁施工過程中，原有橋梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，加上負載量的不斷增加已經(jīng)遠遠達不到現(xiàn)在實行的橋梁標準。所以，要重視道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用，減少相關(guān)問題的發(fā)生，保證道路橋梁建設(shè)施工質(zhì)量。

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