道路橋梁工程建設(shè)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究

賀佳

摘 要：預(yù)應(yīng)力技術(shù)越來(lái)越普遍應(yīng)用于路橋施工中，其不僅能有效提高道路橋梁建筑的使用壽命，還能減輕道路橋梁自重，提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在受彎構(gòu)件、箱梁鋼絞線施工、混凝土和加固作業(yè)中使用廣泛。在道路橋梁工程建設(shè)中，未來(lái)預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究的重點(diǎn)是要進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用新材料、加大應(yīng)用技術(shù)研究力度和改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù) 道路橋梁 建設(shè) 研究

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0040-02

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

預(yù)應(yīng)力技術(shù)，是指為了改善結(jié)構(gòu)，在施工期間給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加壓力，在結(jié)構(gòu)服役期間預(yù)加壓應(yīng)力可全部或部分抵消荷載導(dǎo)致的拉應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力，是指在道路橋梁工程的建設(shè)施工過(guò)程中，使用碳纖維片對(duì)混凝土的應(yīng)變能力進(jìn)行加工，使之形成較強(qiáng)的抗壓力。

在我國(guó)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷近60年的發(fā)展，逐步形成了比較成熟的技術(shù)。隨著社會(huì)的發(fā)展和工程建設(shè)的需要，預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用范圍已經(jīng)超出預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，發(fā)展到了預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)等，并由單純的房屋、橋梁結(jié)構(gòu)逐步擴(kuò)大到地下建筑、核電站安全殼等方面的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力經(jīng)過(guò)常年的發(fā)展，被賦予了中國(guó)特色，并在道路橋梁工程中應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是國(guó)家“一帶一路”等重大戰(zhàn)略的需求，建筑行業(yè)迎來(lái)了突發(fā)猛進(jìn)的發(fā)展階段。自然，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也越來(lái)越充當(dāng)了路橋施工的重要技術(shù)手段。預(yù)應(yīng)力技術(shù)給道路橋梁隧道等帶來(lái)的良好抗?jié)B性和抗拉能力，最大化地保證了路橋施工的質(zhì)量，從另一個(gè)角度而言，整體上提高了路橋的性能。對(duì)于道路橋梁等施工來(lái)說(shuō)，混凝土和鋼材應(yīng)用如何，直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力技術(shù)的效果。換句話說(shuō)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)中的兩個(gè)必要條件就是做好鋼絞線和錨具的優(yōu)化工作，一方面使施工材料與鋼材得到最大程度的節(jié)約，另一方面在結(jié)構(gòu)中防止混凝土開裂現(xiàn)象發(fā)生。預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下。

2.1 增強(qiáng)耐久性，有效提高道路橋梁建筑的使用壽命

我國(guó)人口數(shù)量居世界第一，隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，道路橋梁作為公共交通的主要干道，通行的車流量和運(yùn)輸量呈急速上升趨勢(shì)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性帶來(lái)挑戰(zhàn)。在道路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高道路橋梁的抗裂性、抗?jié)B性和抗壓性，減少混凝土裂縫，有力避免酸堿鹽對(duì)道路橋梁的腐蝕，減少或消除外部重量對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的拉力，保證了道路橋梁的使用壽命。

2.2 減輕自重，有效節(jié)省建筑材料

我國(guó)人均國(guó)土面積小，土地資源非常緊張，如何在有效的空間中建造實(shí)用的交通設(shè)施和線路，成為預(yù)應(yīng)力技術(shù)施展拳腳的重要原因。作為道路橋梁建設(shè)中一項(xiàng)重要且基礎(chǔ)的技術(shù)手段，能有效降低立交橋的建設(shè)高度，減小上橋引道長(zhǎng)度，使土地資源得到合理化利用，帶來(lái)了最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，從另一方面減少了鋼筋和混凝土等的使用量。不僅能降低橋梁的自身重量，還給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)了良性的變化，預(yù)應(yīng)力技術(shù)尤其對(duì)大跨度、重負(fù)荷的橋梁結(jié)構(gòu)作用非常突出。

2.3 協(xié)同作用，提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性

在沒有應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的前提下，受壓構(gòu)件遇到一定壓力時(shí)，因自身承受不了會(huì)發(fā)生彎曲和變形，一致混凝土等整個(gè)結(jié)構(gòu)遭受破壞，影響工程質(zhì)量。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)的參與使鋼筋能夠完全承載壓力，還能協(xié)助消減周圍混凝土的壓力，提高了受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性能。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于受彎構(gòu)件中

在路橋工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要使用碳纖維。其簡(jiǎn)便、強(qiáng)度高，易產(chǎn)生應(yīng)力，與混凝土應(yīng)變?cè)隽恐苯赢a(chǎn)生關(guān)系。但是，施工中要注意混凝土和炭纖維應(yīng)力的配合，如果混凝土應(yīng)力超過(guò)碳纖維應(yīng)力，那么就會(huì)損傷橋梁結(jié)構(gòu)，碳纖維起不了任何抵抗壓力的作用。因此，在使用碳纖維時(shí)，要對(duì)碳纖維加載預(yù)應(yīng)力，讓其在富有應(yīng)力的基礎(chǔ)上與混凝土完美結(jié)合，充分發(fā)揮出效果。

3.2 應(yīng)用于混凝土施工中

混凝土預(yù)應(yīng)力技術(shù)有著嚴(yán)格的使用要求和環(huán)境，只有合理運(yùn)用才能發(fā)揮其重要作用。其主要集中在混凝土振搗技術(shù)：一是插入時(shí)要快，拔出時(shí)要慢，以免在混凝土中留下空隙；二是每次插入振搗的時(shí)間為20～30s左右；三是振搗時(shí)間不宜過(guò)久，影響混凝土質(zhì)量；四是振搗時(shí)振搗器應(yīng)插入下層混凝土10cm處；五是振搗插入前后間距一般為30～50cm，防止漏振；六是振搗時(shí)不要碰到模板、鋼筋和預(yù)埋件。

3.3 應(yīng)用于箱梁鋼絞線施工中

在施工時(shí)，箱梁鋼絞線預(yù)應(yīng)力有許多環(huán)節(jié)需要注意。首先是鋼絞線的張拉順序，其橫向鋼絞線一般要求從上往下張拉，而腹板則是從下往上張拉。其次是時(shí)間要求高，預(yù)應(yīng)力管道在箱梁鋼絞線張拉后的一天內(nèi)要完成壓漿。最后是要因地制宜，天氣狀況不佳或發(fā)生下雨等情況下就不能施工，因?yàn)橛晁畷?huì)對(duì)箱梁鋼絞線造成腐蝕，影響鋼絞線的強(qiáng)度等，需要提前做好環(huán)境觀察。

3.4 應(yīng)用于加固作業(yè)中

道路橋梁的加固作業(yè)非常重要，是提高路橋承載力不可缺少的一步。一般而言，路橋工程大多通過(guò)改善構(gòu)件結(jié)構(gòu)來(lái)完成加固。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，可以改變路橋的受力體系，從而增加預(yù)應(yīng)力，提高橋梁承載力。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展展望

近年來(lái)，我國(guó)大力倡導(dǎo)綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展，預(yù)應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)高效、節(jié)材、耐久的技術(shù)必將得到更廣泛的應(yīng)用，成為未來(lái)大型復(fù)雜工程的重要選擇。

4.1 突破技術(shù)瓶頸

雖然，預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛應(yīng)用于橋梁道路建設(shè)中，但是其也面臨著發(fā)展的瓶頸，尤其是預(yù)應(yīng)力鋼筋的耐久性能、防火性能還不太理想，將是未來(lái)應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)和深入研究的方向。預(yù)應(yīng)力技術(shù)要實(shí)現(xiàn)新的跨越，一是必須要積極發(fā)展預(yù)應(yīng)力智能化張拉技術(shù)，減少人為因素對(duì)施工質(zhì)量的影響，實(shí)現(xiàn)其智能化；二是要集中力量改進(jìn)灌漿技術(shù)和設(shè)備，有效提高灌漿質(zhì)量。

4.2 開發(fā)和應(yīng)用新材料

材料是實(shí)現(xiàn)技術(shù)飛躍的基礎(chǔ)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)如要得到長(zhǎng)足發(fā)展，開發(fā)和應(yīng)用新材料是必要條件之一。目前，高強(qiáng)度鋼材在預(yù)應(yīng)力技術(shù)中發(fā)揮了一定作用，但遠(yuǎn)還有提升的空間。要繼續(xù)開發(fā)那些耐久性好、強(qiáng)度高、自重輕的碳纖維和聚酯纖維類材料，在實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升的同時(shí)減少材料成本的投入。

4.3 提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土房屋建筑水平還比較低，主要表現(xiàn)在： 一是某些預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)抗裂要求過(guò)嚴(yán)，造成鋼浪費(fèi)；二是綜合技術(shù)效益分析研究薄弱，無(wú)法突顯預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)勢(shì)。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為綠色技術(shù)，推廣空間還非常巨大。

參考文獻(xiàn)

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