試論預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政橋梁工程中的運(yùn)用

顧燕斌

摘? 要：市政橋梁工程應(yīng)具備較強(qiáng)的荷載力和安全性，在施工過(guò)程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，提供一個(gè)與荷載力相反方向的力，達(dá)到減弱甚至是消除荷載力的目的，進(jìn)而保障了市政橋梁的穩(wěn)定性、安全性，延長(zhǎng)其使用壽命。對(duì)于施工單位來(lái)說(shuō)，要結(jié)合市政橋梁的地理位置、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，編制預(yù)應(yīng)力施工方案，明確各個(gè)步驟中的技術(shù)要點(diǎn)。特別是預(yù)應(yīng)力筋定位、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等環(huán)節(jié)，必須要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)程來(lái)進(jìn)行，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和技術(shù)檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：市政橋梁;預(yù)應(yīng)力技術(shù);鋼絞線;高應(yīng)力張拉

Abstract： The municipal bridge engineering should have strong load force and safety. In the process of construction， the prestress technology is applied to provide a force in the opposite direction of the load force， so as to reduce or even eliminate the load force， thus ensuring the stability and safety of the municipal bridge and prolonging its service life. For the construction unit， it is necessary to work out the prestressed construction plan and clarify the technical points in each step according to the geographical location and structural characteristics of the municipal bridge. In particular， the positioning of prestressed tendons， concrete pouring， prestressed tensioning and other links must be carried out in strict accordance with the relevant regulations， and carry out on-site supervision and technical inspection.

引言

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是廣泛應(yīng)用于體育館、市政橋梁等大跨度工程中的一類技術(shù)，在實(shí)踐運(yùn)用中，需要樹(shù)立全過(guò)程的技術(shù)管理理念，從前期的施工準(zhǔn)備、錨具定制，到中期的預(yù)應(yīng)力筋定位、混凝土制作與澆筑，再到后期預(yù)應(yīng)力張拉等，都需要納入管理范疇，杜絕工程質(zhì)量隱患。

1 市政橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

在市政橋梁工程投入使用后，所受的應(yīng)力主要來(lái)自兩方面，其一是橋梁自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的重力，由于主體結(jié)構(gòu)為混凝土，重力荷載較大;其二是橋梁上行駛車輛的重力，近年來(lái)私家車數(shù)量的增加，也讓橋梁所受外力不斷增加。如果應(yīng)力過(guò)大、過(guò)于集中，容易導(dǎo)致橋梁應(yīng)力集中部位出現(xiàn)裂縫甚至更為嚴(yán)重的事故。在施工過(guò)程中，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，目的就是提供一個(gè)與重力方向相反的力，可以抵消一部分拉力、壓力，這樣橋梁主體結(jié)構(gòu)所受的應(yīng)力就會(huì)明顯減小，從而保證了橋梁的安全與穩(wěn)定。除了發(fā)揮較好的工程特性外，運(yùn)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，還可以降低工程造價(jià)、提升橋梁美觀度。

2 市政橋梁工程中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 工程概況

某市政橋梁的全場(chǎng)420m，其中主橋長(zhǎng)度為112m，采用的是26+30+30+26的三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;引橋部分為22m一跨的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁。全橋采用雙向1.5%的橫坡以及雙向3.0%的縱坡，主橋與引橋、引橋與道路交界處采用NJSF耐久三防伸縮縫。橋面鋪裝層自上而下為5cm細(xì)粒式瀝青混凝土+瀝青防水層+10cmC40鋼筋防水混凝土。

2.2 施工準(zhǔn)備工作

為了保證橋梁整體工程能夠順利開(kāi)展，并且提升預(yù)應(yīng)力施工效果，必須要重視并做好前期準(zhǔn)備事項(xiàng)?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員要對(duì)設(shè)計(jì)方案、施工圖紙等進(jìn)行詳細(xì)審核，如果對(duì)設(shè)計(jì)方案有疑義，需要與設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通，確保該方案的可操作性。根據(jù)預(yù)應(yīng)力施工方案，提前將所需的物料準(zhǔn)備齊全。例如預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具、水泥等，除了要核對(duì)數(shù)量外，像規(guī)格、材質(zhì)等，也都要注意檢查，確保完全符合施工要求，必要情況下還可以要求材料的生產(chǎn)、供貨商家，提供合格證等。施工前進(jìn)行簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，熟悉各個(gè)流程的技術(shù)要點(diǎn)。做好職務(wù)分工，明確劃分責(zé)任，除了要關(guān)注預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量外，像現(xiàn)場(chǎng)的安全管理、環(huán)保問(wèn)題等，也需要引起重視，并提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備措施。

2.3 鋼絞線的安裝

鋼絞線下料時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照施工方案中的參數(shù)要求，保證截取長(zhǎng)度的精確?？梢蕴崆坝闷こ吡己贸叽纾缓笞錾蠘?biāo)記，切割時(shí)防止超長(zhǎng)切割，節(jié)約材料。對(duì)于加工好的材料，按照長(zhǎng)度進(jìn)行分類擺放，在后期使用時(shí)可以防止鋼絞線纏繞的情況。另外也要注意加強(qiáng)存儲(chǔ)環(huán)境的管理，如果存儲(chǔ)時(shí)空氣潮濕，或是直接暴露在空氣中，容易導(dǎo)致鋼絞線出現(xiàn)生銹或受到污染的情況。穿束前需要保證孔道內(nèi)清潔和暢通，穿束成功后將鋼絞線的兩端進(jìn)行包扎。

2.4 預(yù)應(yīng)力筋的定位

在市政橋梁預(yù)應(yīng)力施工中，先要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的定位作業(yè)，尤其是豎向預(yù)應(yīng)力筋，要使用專門的固定支架來(lái)保證預(yù)應(yīng)力筋的穩(wěn)定性，減少預(yù)應(yīng)力筋或者固定支架出現(xiàn)歪斜位移的現(xiàn)象。在預(yù)應(yīng)力筋固定好之后，安裝泌水管道。泌水管道安裝使用的主要工具為波紋管，且在安裝作業(yè)前需實(shí)施鉆孔作業(yè)，孔徑設(shè)置在2cm左右。另外在泌水管道的外側(cè)要利用一些塑料板等材料將其包裹起來(lái)，之后利用螺絲進(jìn)行固定，并避免接頭縫隙的出現(xiàn)，以確保波紋管同結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。

2.5 澆筑混凝土

在澆筑前，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要重新檢查預(yù)應(yīng)力筋的安裝是否合格，數(shù)量、型號(hào)是否與設(shè)計(jì)方案一致，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理，避免后期返工。確定不存在問(wèn)題后，澆筑配制好的混凝土。澆筑過(guò)程中，為了防止因?yàn)榛炷羶?nèi)部混有氣泡導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗拉力受到影響，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的振搗。但是要注意控制振搗時(shí)間，否則可能會(huì)導(dǎo)致混凝土發(fā)生離析，不能正常凝固。另外，振搗過(guò)程中也要注意結(jié)合波紋管的所在位置，振搗棒距離波紋管的距離不應(yīng)小于20cm，否則容易破壞波紋管?；炷翝仓Y(jié)束后，立即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，并且在張拉操作結(jié)束后，開(kāi)展混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

2.6 預(yù)應(yīng)力張拉及灌漿

開(kāi)始張拉前，出于安全性考慮，可以額外的加裝錨板等，增大受力面，避免因?yàn)閼?yīng)力過(guò)于集中而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受損。預(yù)應(yīng)力張拉操作應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)程，控制其技術(shù)要點(diǎn)，保證一次性張拉到位。考慮到本次市政橋梁工程的規(guī)模較大，采用了先預(yù)緊、后張拉的模式。預(yù)緊力為設(shè)計(jì)張拉力的30%，通過(guò)預(yù)緊可以保證鋼絞線不會(huì)產(chǎn)生纏繞。隨后再進(jìn)行高應(yīng)力張拉，注意檢查孔道、排氣孔的位置，混凝土有無(wú)裂縫，為高應(yīng)力張拉創(chuàng)造良好條件。張拉設(shè)備也應(yīng)該進(jìn)行配套校驗(yàn)，壓力表的精度要超過(guò)1.5級(jí)，校驗(yàn)設(shè)備的精度一定要達(dá)到2%以上，混凝土的各項(xiàng)數(shù)值在進(jìn)行張拉的過(guò)程中都要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

2.7 意外情況的處理

在預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉過(guò)程中，由于鋼絞線質(zhì)量差，或是現(xiàn)場(chǎng)人員操作不規(guī)范等諸多原因的影響，偶爾也會(huì)出現(xiàn)鋼絞線斷絲、滑絲的情況。施工人員需要首先判斷斷絲的數(shù)量，如果在允許范圍之內(nèi)，則不需要特殊處理。但是如果斷絲數(shù)量較多，已經(jīng)明顯超出了限定值，就會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力不足，必須采取補(bǔ)強(qiáng)措施。一種方法是補(bǔ)足應(yīng)力。操作方法是通過(guò)計(jì)算由于斷絲導(dǎo)致的應(yīng)力損失值，然后將這些損失值平分到其他鋼絞線上。需要注意的是，鋼絞線均攤應(yīng)力后，每根鋼絞線承受的最大應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)0.8Rb，否則不得使用此種處理方法。另一種方法則是直接更換鋼絞線。將千斤頂按張拉狀態(tài)裝好，并將鋼絲在夾盤內(nèi)楔緊。一端張拉，當(dāng)鋼絲受力伸長(zhǎng)時(shí)，錨塞稍被帶出。這時(shí)立即用鋼釬卡住錨塞螺紋。然后主缸緩慢回油，鋼絲內(nèi)縮，錨塞因被卡住而不能與鋼絲同時(shí)內(nèi)縮。如千斤頂行程不夠可如此反復(fù)進(jìn)行至錨塞退出為止。然后拉出鋼絲束更換新的鋼絲束和錨具。

3 預(yù)應(yīng)力施工中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

3.1 鋼絞線的質(zhì)量要過(guò)關(guān)

在預(yù)應(yīng)力施工中，鋼絞線作為主要材料之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣、材質(zhì)的選擇，都決定了市政橋梁工程的建設(shè)效果。目前建材市場(chǎng)中應(yīng)用較多的鋼絞線，按照材質(zhì)可分為鋁包鋼絞線、不銹鋼絞線、鍍鋅鋼絞線等幾種類型，要注意結(jié)合工程需要進(jìn)行科學(xué)選擇。此外，低松弛鋼絞線是近年來(lái)在大跨度工程中常用的一類材料，相比于普通的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，它的內(nèi)部應(yīng)力損失更慢，因此使用壽命更長(zhǎng)。而隨著技術(shù)的成熟，低松弛鋼絞線的價(jià)格也在一路走低，甚至低于普通鋼絞線，可以在市政橋梁工程中推廣使用。無(wú)論施工單位選擇哪種類型的材料，都要嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度，采購(gòu)前要求供應(yīng)商提供產(chǎn)品合格證，并按照抽樣檢測(cè)的方法，確定同一批次的產(chǎn)品中，瑕疵率不超過(guò)2%。另外在鋼絞線到場(chǎng)后、使用前，也需要分別進(jìn)行一次檢查。尤其是對(duì)于一些規(guī)模較大的市政橋梁工程，由于建設(shè)周期長(zhǎng)，很多鋼絞線需要在現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)存放一段時(shí)間。存放期間要注意做好環(huán)境管理，防止鋼絞線出現(xiàn)生銹，沾染油垢，保證鋼絞線的使用性能。

3.2 混凝土性能的控制

在市政橋梁工程中，混凝土作為主體材料之一，其性能也會(huì)影響到預(yù)應(yīng)力施工的效果。如果混凝土本身具有一定的強(qiáng)度，就可以分擔(dān)一部分荷載力，減輕了預(yù)應(yīng)力張拉的壓力。因此，在市政橋梁施工中也要注意加強(qiáng)混凝土材料的性能控制。首先是在混凝土的材料組成和配比設(shè)計(jì)上，可以適當(dāng)增加一定比例的添加劑，例如調(diào)凝劑、粘結(jié)劑、阻銹劑等，可以起到改良混凝土性能的效果。根據(jù)驗(yàn)證， 在混凝土制備過(guò)程中加入增強(qiáng)劑，可以顯著提高混凝土的硬度、密度等參數(shù)，最高可提高60%左右，效果明顯。需要注意不同外加劑的用法、用量等均有要求，應(yīng)做到合理使用。其次是在混凝土澆筑時(shí)，要注意進(jìn)行振搗，減少混凝土中氣泡的含量，提高橋梁主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗拉力。振搗應(yīng)在混凝土澆筑厚度達(dá)到20cm以后開(kāi)始，然后一邊澆注、一邊振搗。振搗時(shí)要遵循“快插慢拔”的操作原則，保證混凝土整體密實(shí)性。振搗時(shí)還要注意觀察混凝土表面，不再出現(xiàn)新的氣泡后可以停止振搗。最后，在預(yù)應(yīng)力張拉之后，還要使用儀器檢查橋梁混凝土結(jié)構(gòu)是否有變形、開(kāi)裂等問(wèn)題。可以采取有損檢測(cè)，即使用設(shè)備在橋梁工程的混凝土結(jié)構(gòu)上，選取若干位置點(diǎn)，進(jìn)行鉆孔取芯，檢查樣品是否有孔洞、裂縫等問(wèn)題。推薦使用無(wú)損檢測(cè)，例如超聲波檢測(cè)、X射線檢測(cè)等，可以在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)的前提下，更加精準(zhǔn)、快速的判斷混凝土內(nèi)部是否存在裂縫。

4 結(jié)束語(yǔ)

將預(yù)應(yīng)力技術(shù)運(yùn)用到市政橋梁工程中，抵消一部分荷載力，保證了橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在現(xiàn)代橋梁工程中得到了廣泛運(yùn)用。其中，像鋼絞線的選擇、混凝土的性能，以及各個(gè)施工環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)的把控等，都是影響預(yù)應(yīng)力施工效果的關(guān)鍵因素。對(duì)于施工單位來(lái)說(shuō)，既要通過(guò)定期培訓(xùn)，切實(shí)增強(qiáng)技術(shù)控制水平，又要嚴(yán)格做好監(jiān)管，如果發(fā)現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力鋼絞線不合格、預(yù)應(yīng)力筋定位不準(zhǔn)確等問(wèn)題，及時(shí)改正，確保市政橋梁的質(zhì)量安全。

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