公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析①

張必勇

摘 ? 要：隨著我國(guó)的交通運(yùn)輸事業(yè)不斷發(fā)展，作為重要交通樞紐的公路橋梁的施工質(zhì)量受到重視。為保障群眾的出行安全，公路橋梁的安全性必不可少，而在眾多施工技術(shù)之中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)便具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文闡述了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概念，分析預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工具體應(yīng)用，旨在普及預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的作用，為相關(guān)的施工人員提供參考，促進(jìn)在公路橋梁工程中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 ?預(yù)應(yīng)力技術(shù) ?優(yōu)勢(shì) ?具體應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U448.14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（b）-0024-03

我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)也推動(dòng)了交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，重要交通樞紐功能的公路橋梁工程便是其中關(guān)鍵的一個(gè)部分，其質(zhì)量好壞直接影響了人們的交通出行，一定程度上還促進(jìn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。在公路橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)因其材料成本低、施工時(shí)間短、穩(wěn)固性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)逐漸受到設(shè)計(jì)、施工的推廣應(yīng)用。本篇闡述了公路橋梁中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，分析其優(yōu)勢(shì)及具體應(yīng)用，探討它在公路橋梁工程中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 ?預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析

預(yù)應(yīng)力技術(shù)常用于混凝土結(jié)構(gòu)，指在結(jié)構(gòu)受荷載之前，預(yù)先對(duì)其施加壓力，改善結(jié)構(gòu)的使用性能，提高構(gòu)件的剛度，推遲裂縫的產(chǎn)生，且增加結(jié)構(gòu)的耐久性。預(yù)應(yīng)力是在公路橋梁的工程建設(shè)無(wú)外界壓力下，結(jié)合工程具體施工情況，在其外通過(guò)人為施加鋼筋的壓力。此種技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁建設(shè)中，主要是通過(guò)澆筑混凝土試塊，分析試塊的承載情況從而確定其結(jié)構(gòu)承載力，有效保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性[1]。采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，增強(qiáng)了構(gòu)件與構(gòu)件之間的聯(lián)系，如同加箍的木桶，產(chǎn)生拉應(yīng)力，在受彎構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生與荷載作用變形相反的變形，為構(gòu)件多施加一道防護(hù)，增強(qiáng)其穩(wěn)固性。

2 ?目前我國(guó)公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在我國(guó)的目前的公路橋梁施工中，絕大多數(shù)均采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，且推廣范圍較廣，主要應(yīng)用的內(nèi)容為解決諸如波紋管堵塞等一類的問(wèn)題，即應(yīng)用解決混凝土澆筑過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題。該問(wèn)題對(duì)于整體的施工流程而言，影響相對(duì)而言比較嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致后期實(shí)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束時(shí)出現(xiàn)困難，且在張力預(yù)應(yīng)力時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼絞線實(shí)際的伸長(zhǎng)同預(yù)期出現(xiàn)差距，進(jìn)而導(dǎo)致施工流程受到阻礙出現(xiàn)延長(zhǎng)工期的現(xiàn)象，此外，也造成了施工中的不必要人力資源、材料資源的不必要浪費(fèi)，導(dǎo)致施工成本進(jìn)一步的增加[2]。但造成堵管的因素比較多，且大部分是由于施工的過(guò)程中未按照相關(guān)的規(guī)范來(lái)進(jìn)行，導(dǎo)致波紋管定位的偏差和偏折。

3 ?預(yù)應(yīng)力技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 在公路橋梁下部結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

隨著高速公路建設(shè)的發(fā)展，高標(biāo)準(zhǔn)的橋梁不斷涌現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)除廣泛應(yīng)用于橋梁上部結(jié)構(gòu)之外，也逐步應(yīng)用于下部結(jié)構(gòu)當(dāng)中，更多的高速公路從雙向四車道變?yōu)殡p向六車道甚至更多車道，路面越來(lái)越寬，這就導(dǎo)致蓋梁橫橋向越來(lái)越長(zhǎng)，需要更多的橋墩來(lái)對(duì)蓋梁進(jìn)行支撐，才能滿足相應(yīng)的受力要求，而預(yù)應(yīng)力蓋梁能很好地解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)給蓋梁施加預(yù)應(yīng)力，從而增加承載能力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)受力性能和抗裂性能，同時(shí)也增加了橋梁整體穩(wěn)定性。施工過(guò)程中，施工工人需結(jié)合橋梁的實(shí)際情況，按照設(shè)計(jì)合理地對(duì)蓋梁施加預(yù)應(yīng)力，一般分兩次或三次進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，在梁板架設(shè)后再進(jìn)行最后一次預(yù)應(yīng)力張拉，因此在施工過(guò)程中需要隨時(shí)進(jìn)行合理的調(diào)整，結(jié)合其建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，觀察其構(gòu)件的聯(lián)系、普通配筋和預(yù)應(yīng)力筋、預(yù)埋筋、張拉槽之間的相對(duì)位置和實(shí)際荷載能力，應(yīng)變性地做出相應(yīng)措施，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗壓能力和荷載能力[3]。同時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力蓋梁施工屬高空作業(yè)，施工中應(yīng)加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力孔道安裝、預(yù)應(yīng)力筋就位等質(zhì)量和安全管理;若兩次張拉的時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，必須處理好預(yù)應(yīng)力筋的防銹問(wèn)題。

3.2 在鋼筋混凝土架構(gòu)中的應(yīng)用

應(yīng)用良好適度的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，在公路橋梁的混凝土架構(gòu)中具有重要作用，尤其是解決鋼筋混凝土凝固后產(chǎn)生裂縫的情況，通過(guò)在施工前增加受拉區(qū)域的抗拉能力，有效控制住裂縫的出現(xiàn)。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，施工前向受拉區(qū)域施加壓力，鋼筋產(chǎn)生拉伸自動(dòng)回縮，減少混凝土的拉伸，提高混凝土的抗壓能力，從而減少裂縫的產(chǎn)生，提高整體施工質(zhì)量和施工進(jìn)度[4]。

3.3 在鋼筋混凝土路面上的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)的工程建設(shè)中廣泛發(fā)展，在鋼筋混凝土路面上的應(yīng)用也逐漸增多。類似于鋼筋混凝土架構(gòu)的使用情況，在鋼筋混凝土路面上的投入使用因受到多方面的影響，還需考慮路面的環(huán)境、溫濕度及荷載情況。想要有效減少路面上裂縫的產(chǎn)生情況，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)路面進(jìn)行約束，研究分析混凝土裂縫與環(huán)境、溫度等影響因素之間的關(guān)系，采取更加合理的應(yīng)對(duì)措施，原本施工的基礎(chǔ)上施加預(yù)應(yīng)力技術(shù)增加合理的縱向預(yù)應(yīng)力來(lái)約束路面，減少并推遲了裂縫的產(chǎn)生，技術(shù)更為簡(jiǎn)明有效，混凝土路面施工的效果也更好[5]。

3.4 在多跨度連續(xù)梁中的應(yīng)用

多跨度連續(xù)梁施工是公路橋梁工程中的常見(jiàn)施工項(xiàng)目，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主要包括正彎矩和負(fù)彎矩兩個(gè)彎矩區(qū)。正彎矩區(qū)主要位于橋梁跨中，負(fù)彎矩區(qū)則主要分布在橋梁支座上，達(dá)到相輔相成的作用力關(guān)系。在實(shí)際多跨度連續(xù)梁的實(shí)際施工過(guò)程中，施工管理人員應(yīng)在施工前根據(jù)工程建設(shè)的具體情況提前做好預(yù)案工作，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)情況。施工管理人員應(yīng)首先確定好連續(xù)橋梁的設(shè)計(jì)抗彎能力，結(jié)合橋梁的抗彎能力，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙預(yù)應(yīng)力筋置放于其負(fù)彎矩處，再按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施加預(yù)應(yīng)力;采取科學(xué)合理的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，有效提升多跨度連續(xù)梁的抗剪能力，提高公路橋梁工程的安全性，減少安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性[6]，使公路橋梁工程的整體施工質(zhì)量進(jìn)一步提升，及時(shí)應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中的影響因素及問(wèn)題，節(jié)約施工的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。

4 ?預(yù)應(yīng)力技術(shù)的不足與應(yīng)用策略

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中存在明顯的優(yōu)勢(shì)，但同樣也存在一定的缺陷，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在應(yīng)用中也會(huì)存在一些問(wèn)題。堵管便是公路橋梁施工中常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題。若施工人員在施工過(guò)程中未將管道的接頭處理好，忽視管壁出現(xiàn)的細(xì)微問(wèn)題，或混凝土施工過(guò)程中振動(dòng)棒導(dǎo)致波紋管破損而流入混凝土，亦或波紋管在混凝土澆筑過(guò)程中被擠壓變形導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋無(wú)法穿過(guò)，將直接導(dǎo)致施工質(zhì)量問(wèn)題。另外不同鋼筋的承載力不同，也會(huì)限制預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用。且預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工要求較高，施工人員的技術(shù)水平及認(rèn)知也會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用存在一定的局限性。為有效應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，提高公路橋梁的施工質(zhì)量，可按以下措施進(jìn)行參考和改進(jìn)。

4.1 鋼筋制作及安裝、孔道安裝定位

為保證鋼筋加工精度，應(yīng)采用數(shù)控鋼筋加工設(shè)備進(jìn)行制作;鋼筋焊接時(shí)，注意搭接長(zhǎng)度，應(yīng)先將接頭按規(guī)定的角度折彎，再焊接，以保證兩接合鋼筋軸線一致，不允許先焊再?gòu)潯?/p>

軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件不應(yīng)采用綁扎接頭。受力鋼筋的 連接接頭應(yīng)設(shè)置在內(nèi)力較小處，并應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置。梁體的最大應(yīng)力 處禁止設(shè)置接頭。配置在接頭長(zhǎng)度區(qū)段內(nèi)的受力鋼筋，其接頭的截面面積占總截面面積的百分率應(yīng)符合規(guī)范要求。

鋼筋安裝應(yīng)做到“數(shù)量足夠、間距均勻、位置準(zhǔn)確”，安裝完成后，鋼筋應(yīng)直順、無(wú)局部彎折。應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行孔道定位，并采用井字架或U型卡固定，確?？椎蓝ㄎ粶?zhǔn)確、牢固;曲線段應(yīng)加密固定，每50cm設(shè)置一道定位筋?？椎澜娱L(zhǎng)應(yīng)采用大一號(hào)的管道作接頭管，接頭管的長(zhǎng)度宜30～50cm，兩端用膠帶纏繞密封嚴(yán)密，以防漏漿;砼澆筑前，應(yīng)使用塑料撐管穿波紋管，以防止砼澆筑時(shí)管道變形。砼養(yǎng)生時(shí)，應(yīng)封閉孔口，以防水和其他雜物灌入孔道。

4.2 混凝土澆筑有效施工

混凝土澆筑前，對(duì)模板、鋼筋、波紋管、錨墊板、預(yù)埋件等各個(gè)部位進(jìn)行全面檢查，合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑砼時(shí)應(yīng)對(duì)砼的均勻性和坍落度等性能進(jìn)行檢測(cè)。

砼振搗要密實(shí)，且避免發(fā)生過(guò)振或漏振。砼振搗時(shí)，要避免振動(dòng)器碰撞預(yù)應(yīng)力管道、預(yù)埋件、模板，對(duì)錨墊板后鋼筋密集區(qū)應(yīng)認(rèn)真、細(xì)致振搗，確保錨下砼密實(shí)。

在預(yù)應(yīng)力混凝土灌注過(guò)程中，指定專人檢查模板、鋼筋，發(fā)現(xiàn)螺栓及楔子、支撐等松動(dòng)應(yīng)及時(shí)擰緊和打牢。發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)及時(shí)堵嚴(yán)，鋼筋和預(yù)埋件如有變化移位及時(shí)調(diào)整保證位置正確。

4.3 預(yù)應(yīng)力混凝土張拉施工

制訂張拉專項(xiàng)方案時(shí)，不得采用圖紙假定的彈性模量值計(jì)算理論伸長(zhǎng)值。因每批次預(yù)應(yīng)力筋（每盤(pán)均有編號(hào)及彈性模量）實(shí)際彈性模量不同（即不是固定值），故應(yīng)根據(jù)每批次每盤(pán)預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際彈性模量計(jì)算理論伸長(zhǎng)值，以免無(wú)異常情況，因張拉時(shí)量測(cè)的實(shí)際伸長(zhǎng)值超出假定的理論伸長(zhǎng)值±6%，而編造虛假?gòu)埨涗洝?/p>

θ的取值（從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和），應(yīng)區(qū)分預(yù)應(yīng)力筋曲線孔道是平彎、豎彎還是平、豎彎疊加。張拉時(shí)間應(yīng)實(shí)行強(qiáng)度和齡期雙控，不宜過(guò)早張拉，以免因砼收縮徐變導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大;正、負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力束的張拉順序應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)，應(yīng)遵循先長(zhǎng)束，后短束，對(duì)稱均衡原則。

錨頭部位砼出現(xiàn)裂紋時(shí)，應(yīng)立即停止張拉，查明原因。

4.4 孔道壓漿強(qiáng)度

漿液壓入梁體孔道之前，應(yīng)首先開(kāi)啟壓漿泵，使?jié){液從壓漿嘴排出少許，以排空壓漿管路中的空氣、水和稀漿。當(dāng)排出的漿液流動(dòng)度和攪拌罐中的流動(dòng)度一致時(shí)，方可開(kāi)始?jí)喝肓后w孔道。

壓漿時(shí)，對(duì)曲線孔道和豎向孔道應(yīng)自下而上壓漿;對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中以上下分層設(shè)置的孔道，應(yīng)按先下層后上層的順序進(jìn)行壓漿。同一孔道的壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次完成。壓漿應(yīng)緩慢、均勻地進(jìn)行，不得中斷，并應(yīng)將所有最高點(diǎn)的排氣孔依次一一打開(kāi)和關(guān)閉，使孔道內(nèi)排氣通暢。

4.5 實(shí)際施工中預(yù)應(yīng)力損失

由于預(yù)應(yīng)力混凝土生產(chǎn)工藝和材料的固有特性等原因，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力值從張拉、錨固直到構(gòu)件安裝使用的整個(gè)過(guò)程中不斷降低。預(yù)應(yīng)力損失一般由兩部分組成，即瞬時(shí)損失和長(zhǎng)期損失。其中，瞬時(shí)損失包括摩擦損失、錨固損失（包括錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋滑移）和混凝土彈性壓縮損失。長(zhǎng)期損失包括混凝土的收縮、徐變和預(yù)應(yīng)力鋼材的松弛等三項(xiàng)，它們需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能完成。在進(jìn)行具體施工時(shí)，諸如應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦、錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋松弛或滑移、混凝土收縮和徐變等，均會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)不同程度的損失，這些損失是不可避免的，但可通過(guò)采用相應(yīng)的施工措施（如尺量選擇變形小的錨具和夾具，選用內(nèi)縮量小的預(yù)應(yīng)力筋;加強(qiáng)振搗，提高混凝土密實(shí)性;加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土收縮等）或是超拉張來(lái)降低其預(yù)應(yīng)力的損失，以此來(lái)充分保障預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

5 ?結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)運(yùn)用于公路橋梁的施工中既有其明顯高于普通施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在一些不足，在實(shí)際施工過(guò)程中，只要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范進(jìn)行施工，預(yù)應(yīng)力技術(shù)既能保證公路橋梁的施工質(zhì)量，同時(shí)可縮短時(shí)間和物力成本，有利于我國(guó)公路橋梁工程的蓬勃發(fā)展。

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