探究橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

馮小東

(山西交投忻阜高速公路管理有限公司，山西 太原 034015)

0 引 言

橋梁工程是我國交通基礎(chǔ)建設(shè)中的一個重要組成部分，其施工質(zhì)量安全與人民的生活密切相關(guān)，而施工質(zhì)量優(yōu)良，將直接給人民的生命財產(chǎn)安全帶來嚴重的后果。由于橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有減輕自重，增加抗?jié)B、抗裂、抗滑作用，降低橋梁主拉應(yīng)力、提升橋梁的結(jié)構(gòu)剛度、便捷施工、設(shè)計安全等特點，便在橋梁施工中引入預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有效的提高橋梁施工的質(zhì)量和安全性，可見預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展對橋梁工程使用壽命、承載力的提高有著重要的意義，從而進一步的推動我國橋梁工程建設(shè)的技術(shù)水平。

1 橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

1.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基本含義

預(yù)應(yīng)力技術(shù)就是指在橋梁施工中，結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先在構(gòu)件自身施加一定的預(yù)應(yīng)力，通過該方法來提高結(jié)構(gòu)的抗壓強度，增加橋梁施工段整體的抗荷載能力，以改善結(jié)構(gòu)使用性能的一種施工技術(shù)。

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點

對預(yù)應(yīng)力技術(shù)進行分析和研究后發(fā)現(xiàn)，其主要特點為：第一，使用性能好。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，該技術(shù)在橋梁施工過程中，預(yù)應(yīng)力筋強度高，與混凝土有較好的粘結(jié)力，特別是在溫差變化較大和沖擊荷載的作用下，力學性能良好，抗裂、抗滑的性能顯著加強，有助于提高橋梁工程的整體施工質(zhì)量；第二，分析合理、科學有參考價值。通過采用科學、信息化手段，橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)可使橋梁的單一結(jié)構(gòu)向多結(jié)構(gòu)、難度大的結(jié)構(gòu)體系進行轉(zhuǎn)變，從早期的石拱橋、梁橋發(fā)展到現(xiàn)階段的懸索橋、斜拉橋以及組合體系等大跨徑橋梁。并且通過高科技數(shù)據(jù)分析和處理，試驗檢測等論證分析，有效的減少施工過程中的材料不合理利用和資源不合理占用，確保了橋梁工程施工技術(shù)的全面性和嚴謹性；第三，增加橋梁工程的使用壽命。工程的使用壽命主要由工程的施工質(zhì)量和后期維修養(yǎng)護兩方面所構(gòu)成，合理選擇預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以實現(xiàn)材料選用、技術(shù)選擇和施工質(zhì)量等多方面的需求。能夠積極應(yīng)對和解決工程施工中的瑕疵和弊端，增加工程的使用壽命。

1.3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的作用

(1)增強橋梁的耐久性

在橋梁工程施工過程中，其施工質(zhì)量不僅關(guān)系到人民的生命財產(chǎn)安全，也涉及到人民的生活品質(zhì)。同時，在橋梁建成使用過程中必然會受到雨水、風力等自然界的侵蝕和破壞，而橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為橋梁上部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，起著非常重要的作用。預(yù)應(yīng)力材料在橋梁受彎構(gòu)件中，可防止受壓區(qū)的混凝土的壓應(yīng)變達到混凝土的極限壓應(yīng)變，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用，可以在很大程度上提高各結(jié)構(gòu)部位的強度和剛度，增加了公路橋梁的承載力，從而提高橋梁工程的使用年限。

(2)提升橋梁的使用功能

在橋梁施工中運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，即合理的將預(yù)應(yīng)力技術(shù)引入到混凝土結(jié)構(gòu)中，該技術(shù)的引入能夠積極促進混凝土施工材料性能的提高，特別是預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有良好的粘結(jié)力，可以使預(yù)應(yīng)力筋在荷載作用過程中結(jié)構(gòu)下部拉應(yīng)力減小，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸趨于成熟，所以橋梁施工中運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，也能夠在一定程度上降低大跨徑橋梁施工的難度，有效的降低橋梁的自重，進而減輕橋墩承受荷載的應(yīng)力，減少橋梁支撐結(jié)構(gòu)開裂風險幾率，進一步提升橋梁的使用功能。

2 橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在橋梁加固施工中的應(yīng)用

為促使橋梁的結(jié)構(gòu)能得到改善，對橋梁加固施工技術(shù)進行升級，有助于提升橋梁施工水平，促進橋梁施工的可靠性。所以，在進行加固施工時，施工人員要根據(jù)橋梁的要求，計算出橋梁所需預(yù)應(yīng)力值，確保橋梁后期使用過程中的承載力，一是預(yù)先對橋梁構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，使構(gòu)件的受壓區(qū)預(yù)先產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而減小構(gòu)件在初始彎矩作用下的壓應(yīng)變及拉應(yīng)變值，增大構(gòu)件達到極限承載力時所產(chǎn)生的應(yīng)變增量以及加固鋼筋時的應(yīng)力，充分利用加固鋼筋的強度，進而使得橋梁在承受荷載時，能夠滿足相應(yīng)的荷載要求；二是對于橋梁工程而言，只有確保整個構(gòu)件荷載受力均勻，才能夠確保橋梁使用的可靠性和安全性，所以橋梁施工前需要對橋梁基礎(chǔ)的整體受力情況進行分析，必要時聘請有關(guān)檢測單位對橋梁的基礎(chǔ)和墩身做超聲波和荷載試驗，以確保橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在后期使用過程中各部分能夠均勻受力，以延長橋梁的使用壽命。

2.2 在受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

由碳纖維構(gòu)成的受壓構(gòu)件通常用于橋梁施工中，以適應(yīng)橋梁構(gòu)件受外力荷載而不會發(fā)生斷裂等故障，因此，在加固混凝土受彎構(gòu)件的過程中，往往會將碳纖維片應(yīng)用過來。通常情況下，有初始內(nèi)應(yīng)力存在于受彎構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，混凝土中有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的相互作用，因此，在壓力的影響下，使混凝土壓應(yīng)變值有所變大，從而就能夠提高橋梁承載力。

2.3 在鋼筋混凝土施工中的應(yīng)用

鋼筋混凝土在橋梁工程施工過程質(zhì)量起主導地位。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土中的應(yīng)用具有代表性，特別是在公路橋梁施工中，混凝土施工是必不可少的。在實踐中，鋼筋混凝土裂縫的發(fā)生率較高。因此，在鋼筋混凝土中運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通過鋼筋自然回縮的過程就會產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，而鋼筋混凝土受到外荷載作用下，在構(gòu)件受拉區(qū)對混凝土的鋼筋進行拉伸，隨著外荷載的增加，混凝土受到張拉，伸長得到控制，可以抵消受拉區(qū)混凝土的預(yù)壓力外力作用，有效地避免了鋼筋混凝土的裂縫。

3 公橋梁梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)存在的問題與對策

3.1 波紋管堵塞

橋梁施工過程中，施工人員安裝預(yù)應(yīng)力波紋管時，需檢查波紋管是否出現(xiàn)折彎或者堵塞等問題，施工單位還要定期對作業(yè)人員進行操作規(guī)程培訓，嚴格按照設(shè)計圖紙要求控制好預(yù)應(yīng)力波紋管定位點，保證施工期間管道坐標定位準確。而且，在施工前材料檢驗員要對波紋管道的強度和剛度進行檢驗，確保施工前波紋管道的質(zhì)量，而在后期的混凝土初凝前，應(yīng)當用通孔器檢查、拉動、疏通的方法解決，如果預(yù)先置入預(yù)應(yīng)力筋，施工時只需拉動預(yù)應(yīng)力筋即可，而波紋管被堵時，則需標明波紋管堵孔的位置，然后鑿開，進行疏通，以便于后期的使用。

3.2 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件裂縫問題

在晝夜溫差較大環(huán)境下施工，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件會因為外力張拉而出現(xiàn)裂縫，而當受到外力荷載變大時，就會加速構(gòu)件裂縫的增加，進而影響橋梁施工的工程質(zhì)量，針對該情況：一是控制好張拉的時間，避免彈性模量和強度的增長不同步，這樣混凝土早期變形大，承載力低會造成裂縫病害；二是由于氣候溫差變化大，澆筑混凝土時可選用內(nèi)降外保，蓄水保溫的措施，從而降低裂縫出現(xiàn)的可能性。

3.3 孔道壓漿不密實漏漿等問題

為了預(yù)防橋梁工程后期預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕的問題，增加橋梁的使用壽命，一般是通過對預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道中壓注水泥砂漿來實現(xiàn)。但是，在實際施工過程中，常會出現(xiàn)孔道注漿不密實、漏漿等原因而導致鋼筋銹蝕。目前在橋梁施工過程中，首先利用高壓水槍對孔道進行沖洗，以祛除孔道中的雜物；然后，控制好水泥漿體的質(zhì)量，保證水泥漿按照設(shè)計配比摻和；最后，用壓漿機對預(yù)應(yīng)力管道進行壓漿，當水泥漿液從預(yù)應(yīng)力構(gòu)件一端向另一端飽滿流出為止；因此，預(yù)應(yīng)力筋防腐蝕性能、安全性能和耐久性能受到灌漿質(zhì)量好壞的直接影響。

4 結(jié) 論

綜上所述，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于橋梁施工中，并涉及到加固、混凝土施工以及受壓構(gòu)件施工等各個方面，對于橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工中所存在的各種問題，只有經(jīng)過詳細的分析和研究，找出對應(yīng)的解決思路和方法，才能夠促進我國橋梁工程施工的質(zhì)量水平，實現(xiàn)橋梁施工的安全高效可持續(xù)發(fā)展目標。