道路橋梁的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)解析

胡程昂

【摘要】隨著國民經(jīng)濟和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，各種功能和類型的橋梁建筑在國內(nèi)迅速崛起。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為橋梁工程質(zhì)量的重要技術(shù)保證條件，在實踐的應(yīng)用和實施過程中，暴露出諸多問題和不足之處，如何制定科學(xué)的施工管理機制，采取有效的防范措施，必將成為未來橋梁建筑質(zhì)量保障的關(guān)鍵所在，也是本文課題研究的中心內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力；應(yīng)用；措施

引言：

在現(xiàn)代化的交通系統(tǒng)建設(shè)中，道路橋梁具有不可替代的中堅作用，它的質(zhì)量優(yōu)劣將直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性。通過在橋梁結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)抵消拉應(yīng)力的效果，進而有效避免了工程后期出現(xiàn)的裂縫和變形狀況，同時也有助于提高整個混凝土的結(jié)構(gòu)承載力，是一種極為高效而先進的工程建造技術(shù)。

1.預(yù)應(yīng)力技術(shù)

所謂預(yù)應(yīng)力，是指根據(jù)對建筑工程的內(nèi)部物理作用力進行研究，分析出結(jié)構(gòu)工程內(nèi)承受壓力較大的部位或區(qū)域，通過在上述位置設(shè)立相關(guān)的壓力，從而實現(xiàn)和壓力抵消的目的。預(yù)應(yīng)力技術(shù)目前被廣泛采用在以橋梁為主的大型工程設(shè)計內(nèi)，通過實踐證明，它對于預(yù)防工程中后期的結(jié)構(gòu)變形和裂縫的發(fā)生效果顯著，并且它還具備操作流程簡易、成本低，以及使用壽命較長的特征，進而極大的促進了橋梁的機構(gòu)穩(wěn)定和質(zhì)量安全。在目前橋梁結(jié)構(gòu)界內(nèi)具有代表性意義的預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要有：冷拔鋼絲技術(shù)、預(yù)應(yīng)力鋼絲、預(yù)應(yīng)力筋技術(shù)等。

2.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用意義

在實際工程建造過程中，由于各種原料性能和質(zhì)量的限制，以及建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計影響，普遍存在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)受力不均的現(xiàn)象，而若不及時采取規(guī)避和防范措施，將為工程后期出現(xiàn)裂縫和變形埋下隱患，甚至嚴(yán)重影響到整個工程的安全性。而通過在其中提前施加預(yù)應(yīng)力的技術(shù)，能夠極大的提高工程原料的剛性，實現(xiàn)和壓力相抵消的目的，從而避免各種危險事故的發(fā)生。

其次，由于目前各種運輸車輛自身結(jié)構(gòu)和載運量的提高，一臺運輸車輛整體輜重最高可達(dá)240噸，如果數(shù)十臺這樣的車輛同時在道路橋梁中行駛，必將對橋梁承載力和穩(wěn)定性形成嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。所以在各類道路橋梁的在建過程中，必須充分運用預(yù)應(yīng)力的技術(shù)，它能夠促使整個橋梁工程的承壓力大大提升，從而保證了橋梁的質(zhì)量性能安全。

最后，在現(xiàn)實生產(chǎn)中，大多數(shù)的道路橋梁工程都采取了混凝土結(jié)構(gòu)，進行科學(xué)有效的原料配比是保證工程后期質(zhì)量的重要保障。然而由于各種管理制度的疏漏或者原料質(zhì)量的缺陷，它無法從根本上保證工程的質(zhì)量。通過在其中實施預(yù)應(yīng)力的作用，能夠有效的提升各種原料的基礎(chǔ)性能，保證各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求，從而延長了道路橋梁的使用年限。

3.道路橋梁中的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

在具體施工操作過程中，預(yù)應(yīng)力的實施途徑和形式：

3.1原料工藝中的應(yīng)用

在橋梁張拉階段，依照預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計規(guī)范，在進行混凝土澆筑灌裝，以及鋪設(shè)鋼管、錨墊板之前，添加預(yù)應(yīng)力筋過程中，需保證連接的有效性和可靠性，這是該技術(shù)實施的前提保障。其次，在下料環(huán)節(jié)中，要保證預(yù)應(yīng)力筋的表面清潔，以及清理鋼絞線表層的油脂物，從而促使后者能夠有效固定預(yù)應(yīng)力筋。在實施粘結(jié)作業(yè)時，要進行準(zhǔn)確的位置測量，保證其結(jié)構(gòu)內(nèi)部各種參數(shù)處于允許范圍之內(nèi)。再者，也要充分考慮鋼絞線的自重因素，防止其對預(yù)應(yīng)力筋張拉性能的破壞，提前采取防范措施，保證預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到預(yù)期的強度效果。

3.2彎矩構(gòu)件的應(yīng)用

在橋梁工程結(jié)構(gòu)中，彎矩構(gòu)件是一項極為重要緊固連接措施，但同時它也極易遭受壓力的影響，從而發(fā)生變形和損壞，也使得整個工程的質(zhì)量安全無法保證。尤其是對于那些跨度、高度和質(zhì)量較大的大型工程，時常發(fā)生由于彎矩構(gòu)件不合規(guī)的狀況，引發(fā)結(jié)構(gòu)壓力集中囤積在該位置的現(xiàn)象，從而造成它的變形和斷裂，這種現(xiàn)象嚴(yán)重的縮短了彎矩構(gòu)件的使用壽命。通過運用在工程結(jié)構(gòu)內(nèi)使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，使得彎矩構(gòu)件強度將實現(xiàn)極大的提高，遭受集中壓力的問題可以引刃而解。這也是保證橋梁工程穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.3橋梁加固中的應(yīng)用

從國內(nèi)目前狀況來看，道路橋梁在整個交通系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。而在整個舊橋梁構(gòu)成中，由于受到自然災(zāi)害、車輛輜重提升和使用年限的影響，已經(jīng)無法達(dá)到承載要求，其中超過4/5的工程需要進行加固保障。而通過在其中應(yīng)用和實施預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠極為顯著的提高橋梁強度和承載力。與此同時，還能夠達(dá)到及早預(yù)防和避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、變形和斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，因此它具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.預(yù)應(yīng)力在道路橋梁施工中暴露的缺陷

4.1波紋管引發(fā)堵塞現(xiàn)象

它的癥狀多數(shù)表現(xiàn)在完成澆筑作業(yè)之后，波紋管發(fā)生堵塞的情況。而由此引發(fā)的后果是預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束受阻，或是張拉預(yù)應(yīng)力作用下，工程的設(shè)計值和鋼絞線的實際值兩者之間發(fā)生較大偏差，最終將嚴(yán)重延滯工期進度，從而造成人力物力財力等資源的嚴(yán)重浪費。經(jīng)過對無數(shù)的案例研究發(fā)現(xiàn)，引發(fā)波紋管堵塞的因素有很多類，主要有三類：其一，現(xiàn)場操作人員未按既定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行波紋管安裝作業(yè)，從而造成它嚴(yán)重偏離設(shè)計位置，接頭無法固定牢靠，脫開漏漿；其二，由于現(xiàn)場施工人員違規(guī)，在安裝波紋管過程中，無意踩踏波紋管造成其發(fā)生裂縫或斷裂狀況，從而致使混凝土或其他雜質(zhì)滲入其中，引發(fā)堵塞現(xiàn)象。其三，也有極少數(shù)情是由于波紋管質(zhì)量缺陷，引發(fā)的波紋管堵塞。

4.2張拉前出現(xiàn)裂縫

在受到橋梁干縮作用和溫度差異等多重因素的作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的幾率將大大增加，尤其是針對一些規(guī)模較大的鋼筋結(jié)構(gòu)，經(jīng)常出現(xiàn)還沒有進行張拉作用時就已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，在此種情形下，預(yù)應(yīng)力將沒有任何效果。不過對于在道路橋梁工程中，還沒有進行張拉作用就出現(xiàn)的裂縫，它們多數(shù)呈不規(guī)則狀態(tài)分布，細(xì)密無序，但多與短邊呈平行狀態(tài)。

4.3預(yù)應(yīng)力管道堵塞

在現(xiàn)實的工程制作過程中，經(jīng)常發(fā)生由于防護措施的缺失而造成預(yù)應(yīng)力管道堵塞現(xiàn)象，引發(fā)預(yù)應(yīng)力鋼筋的中斷或故障狀況，從而無法保證張拉效果的高效發(fā)揮。簡言之，就是由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的實際拉伸值和理論值兩者存在較大的偏差，一旦由于鋼筋絞線被阻塞，預(yù)應(yīng)力作用將根本無法發(fā)揮，甚至導(dǎo)致鋼絞線的中斷。所以，歸納得出，若想有效解決預(yù)應(yīng)力鋼筋堵塞情形的發(fā)生，不僅要保證在管道安裝過程中，嚴(yán)格執(zhí)行既定的設(shè)計規(guī)范，確保安裝位置和尺寸的高度精確，另外還要極力避免各種扭曲現(xiàn)象的發(fā)生。

5.預(yù)應(yīng)力技術(shù)改進措施

5.1管道堵塞問題的處理

（1）由于出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力管道堵塞的原因有很多種，因此防范措施也各不相同。但大致需做好如下幾點保障：第一，對管道的質(zhì)量做好嚴(yán)格把關(guān)，確保其穩(wěn)定可靠。第二，在安裝過程中要嚴(yán)格執(zhí)行既定的規(guī)范和實施計劃，進行精確的位置和尺寸測量，對于管道彎曲的部位，必須采取圓滑型的加工處理，保證鋼材的延伸性能。對于接頭要進行特殊的密封措施，期間不留任何縫隙，防止各類雜質(zhì)的滲入。第三，施工作業(yè)中，人員動作須謹(jǐn)慎適度，避免由于劇烈的踩踏導(dǎo)致管道出現(xiàn)裂痕現(xiàn)象。

（2）在避免孔道堵塞的問題上，要準(zhǔn)確把握抽芯和混凝土凝固的時間差上，即要選擇最在混凝土即將凝固的關(guān)鍵時刻，選擇拔芯。即使一旦由于操作失誤出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，要立即抽取大量的水進行沖洗處理，加快混凝土溶解速度，從而使孔道重新回歸暢通狀態(tài)。

5.2防止裂縫的措施

從根本上來講，表層溫度是造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因，因此做好構(gòu)件的溫度控制是避免裂縫的關(guān)鍵所在。在實際操作過程中，需盡量維持較長時間的薄壁構(gòu)件貼膜狀態(tài)，保證預(yù)制構(gòu)件和臺座兩者之間有隔離劑保護，最大限度降低他們相互影響程度。

5.3安全施工保證質(zhì)量的措施

在進行道路橋梁施工作業(yè)之前，需進行嚴(yán)格而必要的安全施工培訓(xùn)，要求所有參與作業(yè)的人員熟悉施工計劃和方案，嚴(yán)格遵守各項安全操作規(guī)程，進行定期的安全檢查，依照設(shè)計流程作業(yè)，善于做好階段驗收，有序推進工作的進展。在進行張拉作業(yè)之前，所有參與作業(yè)的現(xiàn)場人員要對本職工作有全面的認(rèn)識，熟悉圖紙的布置規(guī)劃，了解現(xiàn)場的各種現(xiàn)實條件，才能開展下一步工作。

6.工程實例分析

6.1橋梁概況

本橋為三跨式連續(xù)梁橋，橋長90m，每跨30m。箱梁構(gòu)造。箱梁混凝土等級為C50，箱梁頂板寬970cm，底板寬560cm，主梁高160cm，底板厚30cm，頂板30～60cm，頂板兩側(cè)翼緣懸臂厚30～70cm，橋墩采用實心矩形截面，寬度為220cm，厚度為200cm，見圖1。

圖1橋梁橫斷面圖

6.2仿真模擬計算

6.2.1建立模型。采用有限元三維仿真軟件模擬連續(xù)梁橋的施工過程，建立模型如圖2。懸臂法施工工序如圖3。

圖2有限元模型

圖3懸臂法施工工序示意圖

6.2.2模擬分析的內(nèi)容。①模擬懸臂梁施工的各個階段，進行正裝和倒裝計算與分析。②通過模擬得到控制標(biāo)高的變形情況。③通過模擬得到控制點的應(yīng)力變化情況。

6.3工程監(jiān)測

（1）變形監(jiān)測。在懸臂法施工過程中，預(yù)應(yīng)力梁會產(chǎn)生豎向和橫向變形，變形監(jiān)控是控制橋梁線形的重要依據(jù)，主要通過監(jiān)測控制點撓度變化的方式實現(xiàn)變形控制。監(jiān)測的順序為：通過測量數(shù)據(jù)與理論數(shù)值進行對比，根據(jù)對此進行調(diào)整，再測量并反復(fù)循環(huán)，讓整個體系滿足規(guī)定的要求。

（2）應(yīng)力監(jiān)測。在橋墩、橋臺、主梁、橫隔梁的控制點上設(shè)置壓力計，對不同時段的壓力值進行應(yīng)力監(jiān)測。通過理論計算與實測結(jié)果進行對比分析，判斷是否進行下一步施工。

6.4結(jié)果對比

通過對懸臂梁施工的整個過程的數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)基本一致。

7.結(jié)束語

道路橋梁在國內(nèi)交通系統(tǒng)中占據(jù)著越來越重要的地位，而隨著經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，道路橋梁的質(zhì)量問題也引起政府職能部門和專業(yè)人士的關(guān)注，如何有效通過技術(shù)改進促進質(zhì)量的安全，成為建筑界必須重視的一項關(guān)鍵問題。預(yù)應(yīng)力作為一種新型混凝土結(jié)構(gòu)的防變形防裂縫措施，如何高效科學(xué)發(fā)揮其作用，服務(wù)于工程建筑和人民生產(chǎn)生活，將成為未來建筑業(yè)質(zhì)量穩(wěn)定的風(fēng)向標(biāo)。

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