橋梁預(yù)應(yīng)力施工常見病害及改善策略探析

梁凱峰

陜西華山建設(shè)集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710000

基于經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速的推進(jìn)，交通事業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速地發(fā)展，也因此我國的公路橋梁建設(shè)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的展開[1]。從現(xiàn)階段橋梁工程的建設(shè)情況來看，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到其中，不僅可以強(qiáng)化建材的強(qiáng)度與性能，還能夠提升橋梁工程的施工質(zhì)量。特別是預(yù)應(yīng)力橋梁具有跨境大、自重輕、承載能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)科學(xué)、施工簡易、操作便捷、工藝成熟、投入較少等優(yōu)勢(shì)，在公路橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。但是，從目前的預(yù)應(yīng)力橋梁建設(shè)的過程中依舊存在著諸多的問題，因此文章中結(jié)合橋梁預(yù)應(yīng)力施工中常見的病蟲害，對(duì)其改善策略進(jìn)行了分析，旨在提升橋梁建設(shè)的質(zhì)量。

一、橋梁預(yù)應(yīng)力施工常見病害

（一）張拉力控制不夠準(zhǔn)確

從道路橋梁的實(shí)際應(yīng)用來看，有很多橋梁工程因?yàn)槭┕ぶ袕埨Σ灰?guī)范導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)存在裂縫的情況，這對(duì)橋梁工程的安全性、耐久性、功能性都產(chǎn)生了威脅。在橋梁預(yù)應(yīng)力工程施工中，因?yàn)閺埨瓩C(jī)自身存在的缺陷，以及施工人才操作不規(guī)范等因素的存在，影響了橋梁預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量[3]。另外，由于橋梁預(yù)應(yīng)力施工中的張拉操作人員對(duì)于張拉力控制、測(cè)量計(jì)算等技術(shù)掌握不熟練，這就會(huì)造成誤差的存在，對(duì)橋梁工程產(chǎn)生影響。

（二）各種因素引起的裂縫

第一，收縮裂縫。在混凝土澆筑作業(yè)之后，需要經(jīng)過一段時(shí)間才能夠形成強(qiáng)度，其表現(xiàn)為兩種形式，一種是凝縮，主要是通過水和水泥顆粒的結(jié)合來減少混凝土體積的方式，另一種是干縮，混凝土的水分在蒸發(fā)后，體積也會(huì)減少。從混凝土強(qiáng)度增強(qiáng)的過程中，混凝土的水分蒸發(fā)是有外部發(fā)展到內(nèi)部的，但是由于內(nèi)部會(huì)形成含水梯度，導(dǎo)致混凝土表面收縮大于內(nèi)部的收縮，此時(shí)就會(huì)存在收縮差。由于收縮差的存在，混凝土的內(nèi)部存在受壓應(yīng)力，外部存在受拉應(yīng)力，當(dāng)外部額拉應(yīng)力高于內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度后，便會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫[4]。

第二，溫度裂縫。從混凝土澆筑到強(qiáng)度的形成來看，其是需要一定時(shí)間的，在此過程中，當(dāng)溫度應(yīng)力高于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。從橋梁工程中常出現(xiàn)的溫度裂縫來看，主要表現(xiàn)為四種類型，一是混凝土體積較大時(shí)，其干燥收縮時(shí)間較長，同時(shí)在水化熱的影響下會(huì)使得混凝土內(nèi)部溫度升高，若是沒有采取有效的散熱措施，由于內(nèi)在溫差的存在自然會(huì)引發(fā)裂縫；二是施工受季節(jié)因素影響，在冬季施工時(shí)，如果沒有對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)做好保護(hù)措施，便會(huì)由于混凝土內(nèi)外溫差的存在引起裂縫，三是構(gòu)件較長，兩端卻約束，若是其周圍溫度發(fā)生變化后，其所產(chǎn)生的附加溫度應(yīng)力也會(huì)引起裂縫的現(xiàn)象；四是新舊混凝土的接縫處由于溫差的存在，混凝土在自然收縮后，其接縫處會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。

第三，彎曲裂縫。從預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)來看，預(yù)應(yīng)力過大或者過小都會(huì)出現(xiàn)一定程度的彎曲裂縫。尤其是對(duì)一期恒載較小的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，若是沒有掌握好張拉程序，會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)反彎開裂。通常這種裂縫問題存在橫梁與帽梁上。

（三）跨中長期下?lián)犀F(xiàn)象

從預(yù)應(yīng)力橋梁常見病害來看，跨中下?lián)蟿t是橋梁工程中存在較多的一種現(xiàn)象，特別是大跨徑的梁式橋，很容易出現(xiàn)跨中下?lián)系默F(xiàn)象，在梁體跨終端會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫，此時(shí)下?lián)现禈O大。所以，在現(xiàn)階段預(yù)應(yīng)力橋梁工程的建設(shè)中，跨中下?lián)鲜且粋€(gè)非常復(fù)雜的問題，其是有多種因素引起的，如混凝土收縮、預(yù)應(yīng)力損失、設(shè)計(jì)缺陷等因素。

（四）鋼筋混凝土銹蝕問題

在道路橋梁建設(shè)的過程中，鋼筋混凝土澆筑則是必不可少的，所以鋼筋混凝土銹蝕問題也是橋梁常見病害。從鋼筋銹蝕的原因來看，通常歸結(jié)為兩種，一是混凝土保護(hù)層碳化，二是氯離子入侵。特別是對(duì)于直接接觸到海水的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，會(huì)面臨著兩種腐蝕作用。若是鋼筋發(fā)生銹蝕，其有效作用的截面變小，導(dǎo)致其承載能力下降，隨之產(chǎn)生裂縫、變形等現(xiàn)象，尤其是隨著鋼筋的進(jìn)一步腐蝕，其結(jié)構(gòu)破壞也會(huì)加劇，最終影響整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。

二、橋梁預(yù)應(yīng)力施工改善策略

（一）重視張拉力的控制

從橋梁預(yù)應(yīng)力施工來看，控制張拉力可以降低工程應(yīng)用中病害的發(fā)生幾率。對(duì)于張拉力的控制，首先需要從張拉機(jī)的選擇開始，結(jié)合工程的具體情況，選擇匹配度高的張拉機(jī)。而在橋梁預(yù)應(yīng)力施工中所選用的千斤頂來看，頂推力需要設(shè)計(jì)為張拉力的1.2-1.5倍。另外，在橋梁預(yù)應(yīng)力施工中，需要選擇合適的壓力表，這樣才能夠避免在讀數(shù)時(shí)存在誤差，施工時(shí)一般選擇最大讀數(shù)是張拉力的1.5-2.0倍的表。因此，在橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工之前，需要先在試驗(yàn)單位進(jìn)行校驗(yàn)，然后結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果來選擇施工中所需的千斤頂、液壓泵、壓力表。在具體張拉的過程中，需要在每個(gè)張拉段配備好通訊工具，由專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一指揮和調(diào)度。在具體施工中，在張拉到每個(gè)控制應(yīng)力點(diǎn)時(shí)，施工人員需要稍作停頓，然后由專業(yè)的人員對(duì)其伸長量進(jìn)行測(cè)量，確保兩邊的張拉力一致后再進(jìn)行升壓。

（二）橋梁裂縫防治措施

從橋梁預(yù)應(yīng)力施工來看，其存在裂縫的原因比較多，所以必須按照裂縫的成因采取針對(duì)性的措施。首先，溫度裂縫的成因與日溫差和節(jié)溫差有著直接的關(guān)聯(lián)，所以在設(shè)計(jì)階段的建模計(jì)算時(shí)，就要將該因素考慮進(jìn)去，其輸入的參數(shù)必須與橋梁預(yù)應(yīng)力施工的要求相符，同時(shí)還需要考慮工程所處地區(qū)的氣候因素，選擇合理的溫度梯度與最大溫差。在具體施工的過程中，最好選擇分層澆筑混凝土，通過物理體積的減少來實(shí)現(xiàn)水化熱的揮發(fā)，可以確?；炷翝仓馁|(zhì)量。同時(shí)，為了有效地降低混凝土的入倉溫度，還需要對(duì)橋梁的工期進(jìn)行合理的安排，最好選擇在溫度較低的凌晨來開展混凝土澆筑作業(yè)。此外，對(duì)于混凝土的配比，需要在其中適當(dāng)?shù)靥砑訐郊觿?，以此來?duì)水化熱引起的溫度應(yīng)力進(jìn)行控制，或者使用粉煤灰來控制最大溫度，增強(qiáng)混凝土早期的抗裂性能。同時(shí)，在混凝土澆筑之后，還需要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，通過溫水養(yǎng)生。并且在拆模時(shí)也需要控制拆模時(shí)間，將氣溫波動(dòng)因素考慮進(jìn)去，避免由于混凝土表面受到溫度沖擊后出現(xiàn)裂縫。

（三）鋼筋銹蝕防治策略

在橋梁預(yù)應(yīng)力施工中，必須要注意砼的裂縫出現(xiàn)延伸，并落實(shí)相關(guān)的養(yǎng)護(hù)措施，對(duì)混凝土保護(hù)層的厚度進(jìn)行相應(yīng)的控制。在壓漿施工之前，需要先進(jìn)行測(cè)試，確?；炷恋膹?qiáng)度符合施工需求，同時(shí)還需要對(duì)水泥漿的配合比進(jìn)行控制。在具體的壓漿施工中，首先施工人員需要使用清水對(duì)管道進(jìn)行清理，如果有條件的話，可以使用高壓空氣將管道中殘存的水清除干凈[5]。其次，在各個(gè)曲線段的最高點(diǎn)設(shè)置排氣孔，確保將孔道中的空氣排除干凈，使得水泥漿將整個(gè)孔道灌滿。再次，在具體壓漿的過程中，還需要在遠(yuǎn)端冒出與壓入端選取流動(dòng)度完全一致的新鮮水泥漿，并對(duì)漿口進(jìn)行封閉。最后，在壓漿之后，還需要進(jìn)行錨固作業(yè)，在砼澆筑之前，需要使用錨具將端部砼鑿毛，并按照設(shè)計(jì)圖來布置鋼筋網(wǎng)，在此期間必須控制封錨后結(jié)構(gòu)物的長度[6]。

三、橋梁預(yù)應(yīng)力施工具體案例

在現(xiàn)階段，我國很多大跨度橋梁因?yàn)槎喾N因素的存在，產(chǎn)生了多種程度不同的病害。對(duì)這些常見病害進(jìn)行分析后，可以將其歸結(jié)成兩大類：一類是混凝土開裂，比如橋梁工程后期的使用中，會(huì)存在箱梁會(huì)出現(xiàn)裂縫的情況，箱梁豎向開裂、箱梁底板縱向開裂（圖1）、箱梁腹板斜裂縫等情況；另一類是跨中下?lián)戏冗^大。由于這些常見病害的存在，必然會(huì)影響橋梁工程的質(zhì)量，從這些病害的成因來看，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，二是施工環(huán)節(jié)，由于墩柱的約束過大、預(yù)應(yīng)力噸位過大、超載運(yùn)輸、施工工藝較差等因素導(dǎo)致病害的出現(xiàn)。

圖1 箱梁底板縱向開裂

例如，一預(yù)應(yīng)力混凝土鋼結(jié)構(gòu)橋(75m+135m+135m+75m),其橋墩是鋼筋混凝土雙薄壁橋墩，在按照T構(gòu)對(duì)稱懸壁施工方式完成2號(hào)段后, 2號(hào)段存在多處腹板開裂的情況，其裂縫方向大致與波紋管方向一致，此時(shí)3號(hào)段縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉與孔道壓漿均已完成,除0號(hào)段豎向預(yù)應(yīng)力筋外, 其余橫向及豎向預(yù)應(yīng)力筋均未張拉, 模板已拆除但掛籃尚未前移。由于溫差不超過10℃，環(huán)境溫度影響不大，所以發(fā)生在2號(hào)段腹板上的裂縫，與豎彎預(yù)應(yīng)力筋的分布、張拉后混凝土的受力狀態(tài)有關(guān)，所以該裂縫屬于受力裂縫。因此，產(chǎn)生該類裂縫的原因主要是預(yù)應(yīng)力筋中的預(yù)應(yīng)力過大、豎彎預(yù)應(yīng)力筋過于集中、彎角過大等。

結(jié)束語

總而言之，在公路橋梁建設(shè)的過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)則是必不可少的。從預(yù)應(yīng)力混凝土工程的施工工藝來看，其具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于施工材料的質(zhì)量也有著較高的要求。因此，對(duì)于橋梁預(yù)應(yīng)力施工，則需要針對(duì)施工中存在的常見病害，對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行精細(xì)化施工，通過實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)與過程驗(yàn)收的方式對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)行管理，確保橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合預(yù)應(yīng)力度，這樣可以有效地避免橋梁出現(xiàn)開裂的情況，增強(qiáng)橋梁的安全性、穩(wěn)定性、耐久性，獲得最大的社會(huì)效益。