預應力技術在橋梁工程中的應用

范朝軍

摘要：隨著科技的進步，預應力技術被廣泛應用于市政工程、房屋建筑工程、大型海港及碼頭等領域。預應力施工技術為我國建設領域的發(fā)展和推廣奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：橋梁工程 預應力技術 施工 應用

建國以來，我國經(jīng)歷了從社會主義計劃經(jīng)濟到社會主義市場經(jīng)濟的重大轉變。目前我國正處于新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設的關鍵時期，隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略、一帶一路、京津冀協(xié)同發(fā)展等區(qū)域經(jīng)濟戰(zhàn)略的深入實施，我國基建工程飛速發(fā)展，混凝土、預應力混凝土結構成為我國主要的工程結構式。

一、預應力技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1、預應力技術的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）、高強超高強預應力筋的采用

我國預應力鋼材產(chǎn)品從建國初期單一的預應力鋼絲，已經(jīng)發(fā)展到預應力鋼絞線、鋼絲、鋼棒、精軋螺紋鋼筋等四大系列產(chǎn)品。

（2）高效率的張拉錨固體系

預應力錨固體系經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術日臻完善，預應力施加方便，安全可靠，張拉力最大可達上千噸甚至更高，錨具效率系數(shù)大幅提高。預應力產(chǎn)品日趨標準化、系列化，品種齊全（如環(huán)錨、吊桿錨、纜索錨及巖土錨等），可以滿足各種不同的需要。

（3）不斷創(chuàng)新的預應力結構體系

部分預應力混凝土、體內(nèi)雙向預應力混凝土、無粘結體內(nèi)預應力混凝土、體外預應力混凝土及相關技術得到越來越多的應用，已成為預應力結構發(fā)展的重要方向。

2、預應力技術的發(fā)展趨勢

未來的建筑結構工程，如采用輕質混凝土，建筑結構會更輕，抗震性能將會得到顯著提高。而且預應力混凝土原料砂石、水泥供應充足，預應力鋼材用量比普通鋼筋混凝土也省很多。因此，預應力技術的應用是當前世界上最重要、最有發(fā)展前途的技術之一。

二、預應力施工材料

1、預應力混凝土

預應力混凝土結構中所使用的混凝土應具有強度高、質量輕、耐久性好的性質。目前，C50～C60的高強混凝土已普遍應用于國內(nèi)預應力混凝土結構上，最高混凝土強度等級已達到C80，并逐漸向更高強度等級的混凝土發(fā)展。

2、預應力鋼筋

預應力筋（Prestressing tendon）通常由單根或成束的鋼絲、鋼絞線或鋼筋組成。在先張法生產(chǎn)中，為了與混凝土粘結可靠，一般采用螺紋鋼筋、刻痕鋼絲或鋼絞線。在后張法生產(chǎn)中，則采用光面鋼筋、光面鋼絲或鋼絞線，并分為無粘結預應力筋和有粘結預應力筋。

三、預應力施工方法

1、先張法施工

先張法施工是在混凝土構件澆筑前，首先在臺座上或者鋼模上完成張拉預應力筋，其次使用夾具將預應力筋臨時固定于臺座橫梁上或者鋼模上，最后進行非預應力鋼筋的模板支設，鋼筋綁扎，混凝土澆筑， 養(yǎng)護至設計強度等級的75%以上，放松預應力鋼筋，借助于混凝土與預應力筋的粘結，使預應力混凝土構件獲得符合設計要求的預應力值。

施工流程：臺座施工→鋪設、張拉預應力筋→臨時固定→澆筑混凝土→養(yǎng)護至75%設計強度以上→放松預應力筋

2、后張法施工

后張法施工制作混疑土構件時，先在預應力筋的位置預留孔道，混凝土達到規(guī)定的設計強度后，穿入預應力筋，張拉設備同時開始張拉預應力筋，并將預應力筋通過錨具描固在構件的兩端，最后進行孔道灌漿。

施工流程：臺座施工→綁扎鋼筋→安裝波紋管→安裝模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護→張拉壓漿

2.1、后張法工藝

2.1.1、孔道留設

孔道留設是后張法預應力混凝土構件制作中的關鍵工序之一。為保證預應力筋線性能滿足設計的線性，要對預應力孔道進行精確定位，根據(jù)預應力筋的布置計算出平縱橫三維坐標進行精確定位，直線段定位筋間距不得大0.8m，曲線段定位筋間 距 不得大于0.5m。定位筋通常采用U型圓鋼制作并固定在普通鋼筋上。

注意事項：

當構造物主筋與孔道位置發(fā)生干擾時，應盡量少截斷主筋并在截斷處采取局部補強措施。成孔用管道應密封良好，接頭應嚴密且不得漏漿;對于孔道較長且呈拋物線性孔道為了保證后期壓降密實及空氣能及時排處因在最高點設置通氣（灌漿）孔，并埋設通氣管。

2.1.2、下料

鋼絞線下料長度計算應考慮如下因素：孔道長度、工作錨厚度、穿心式千斤頂長度、工具錨長度。

鋼絞線下料時嚴禁采用電弧焊或氧割下料剪短。

2.1.3、穿束

1、先穿筋：在砫澆筑前穿筋，省力、占用工期、摩擦大易生銹。

2、后穿筋：在砫澆筑后穿筋，不占用工期、摩擦小、不易生銹、穿筋困難。

3、設施方法及特點

人工法：適用于長度不大于60米的曲線預應力筋。

卷揚機法：長度大于80米預應力筋，每次2～3根鋼絞線，速度快，效率高。

穿筋機法：大型橋梁與構筑物單根穿鋼絞線，效率高。

2.1.4、張拉

2.1.4.1、準備工作

1、混凝土強度檢驗（強度、齡期、彈性模量）;

2、構件端部清理 ： 清理焊渣毛刺、石全殘渣;

3、搭設操作平臺;

4、安裝張拉設備及描具;

2.1.4.2、張拉方式

1、一端張拉

（1）、適用千長度30米的直線預應力筋;

（2）、適用于錨固損失長度Li≥L（筋全長）的曲線;

（3）、適用于長度L>30米的直線預應力筋;

2、兩端張拉

適用于描固損失長度Li≤L（筋全長）的曲線

3、分批張拉

適用于多束或多根預應力筋的構件應進行分批張拉，并且應對稱進行

4、注意事項

張拉順序的確定：圖紙中有說明的按圖紙說明施工，無說明時應該對稱張拉;先長束，后短束。還應綜合考慮到盡量減少張拉設備的移動次數(shù)。

5、數(shù)據(jù)復核

通過復核理論伸長量與實際測量的伸長量進行對比，偏差值不得超過±6%。

后張法預應力鋼絞線在張拉過程中，主要受到以下兩方面的因?素影響：

（1）、管道彎曲影響引起的摩擦力;

（2）、管道偏差影響引起的摩擦力;

《公路橋梁施工技術規(guī)范》（JTG/TF50-2011）中關于伸長值△L的計算按照以下公式：

△L---各分段預應力筋的理論伸長值（mm） ;

Pp---各分段預應力筋的平均張拉力（N） ;

L---預應力筋的分段長度（mm）;

Ap---預應力筋的截面面積（mm）;

Ep---預應力筋的彈性模量（Mpa）;

2.1.5、預應力施工安全注意事項

1、鋼絞線嚴禁電焊打火用做地線或高溫燒烤，嚴禁電割和氧割。

2、高壓油管使用前作耐壓實驗，不合格的不能使用。

3、油壓表安裝必須緊緊滿扣，不得漏油。

4、 油路中有壓力時，嚴禁拆卸油管系統(tǒng)部件，發(fā)生高壓油路滲油時， 停止加壓，及時修理。

5、 張拉時，千斤頂后面不準站人，也不得踩踏高壓油管。

6、 張拉時發(fā)現(xiàn)張拉設備運轉聲音異常，立即停機檢查維修。

7、 張拉時千斤頂升壓或降壓速度緩慢、均勻，切忌突然加壓卸壓。

8、 張拉作業(yè)平臺應安全穩(wěn)固，采取必要的措施固定千結構之上。

9、張拉加力時不得敲擊碰撞張拉設備，油表要妥善保護避免受震。

10、夜間施工須保證良好的照明。

11、每班清點材料、機械、器具及廢棄物等，保持場地內(nèi)的整潔，做到工完、料凈、場地清。

四、總結

預應力施工時必須嚴格按照操作規(guī)程進行，嚴禁胡干、蠻干，出現(xiàn)不可逆的質量事故對結構安全將是災難性的，作為我們廣大技術人員來說必須熟練掌握相關工藝和質量控制標準。

參考文件：

[1]屠月輝，以預應力技術促進結構混凝土可持續(xù)發(fā)展，《金屬制品期刊》，2009

[2]陶永建，道橋施工中預應力的應用及存在問題的解決，《四川建材期刊》，2020

[3]裴闖，淺談公路小箱梁預制施工技術，《建筑·建材·裝飾期刊》，2018

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