預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的計(jì)算應(yīng)用

盧大虎 修水縣交通運(yùn)輸局

1 前言

現(xiàn)階段預(yù)應(yīng)力技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在公路橋梁工程中，對(duì)切實(shí)保障工程建設(shè)效果，增強(qiáng)施工期間的技術(shù)可控性意義重大。但在預(yù)應(yīng)力技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，由于實(shí)際操作較為復(fù)雜，還需要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算分析，找尋出工程各建設(shè)要點(diǎn)，制定出專項(xiàng)可行的工程施工方案，為推動(dòng)我國(guó)公路橋梁工程現(xiàn)代化發(fā)展建成奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工計(jì)算中的應(yīng)用

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的當(dāng)前背景下，公路橋梁工程施工技術(shù)日漸完善，各類公路橋梁工程層出不窮，構(gòu)成了完整的城市交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)[1]。在公路橋梁工程實(shí)施過程中，借助預(yù)應(yīng)力技術(shù)計(jì)算手段可以切實(shí)優(yōu)化工程實(shí)際設(shè)計(jì)方案，切實(shí)保障公路橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能與抗?jié)B透能力，延長(zhǎng)工程整體全生命周期。

同時(shí)，對(duì)公路橋梁工程進(jìn)行周密的預(yù)應(yīng)力計(jì)算，也能夠保障橋梁整體抗彎性能，增強(qiáng)公路橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)整體荷載承受力，降低工程建設(shè)于后期運(yùn)營(yíng)期間各類病害問題發(fā)生幾率，對(duì)保障行車安全意義重大。

通過做好公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力計(jì)算工作，還可以對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工期間能夠引發(fā)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)開裂等問題的各類因素，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土施工方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。

由此可見，在公路橋梁工程中使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為公路橋梁工程計(jì)算要點(diǎn)，對(duì)從根本上提高工程整體建設(shè)水平，保障工程建設(shè)期間的質(zhì)量及效率意義重大。

3 公路橋梁工程施工案例

本文以某公路橋梁工程為例。為確保工程整體建設(shè)質(zhì)量與實(shí)際設(shè)計(jì)要求相符，需做好優(yōu)化預(yù)應(yīng)力計(jì)算工作，對(duì)施工決策內(nèi)容進(jìn)行不斷優(yōu)化[2]。具體而言，該公路橋梁工程為三跨變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，主跨長(zhǎng)度為80m、邊跨為46m，邊主跨比例為0.575，全長(zhǎng)共172m。

在該公路橋梁工程中，橋面主要是雙幅分離式結(jié)構(gòu)，單幅橋面的凈跨度為20m，兩墻面之間的間距為1m。同時(shí)，橋墩為單墩結(jié)構(gòu)，斷面呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)寬高分別為14m、3.5m與25m。

公路橋梁工程上部結(jié)構(gòu)橋面及下部橋墩結(jié)構(gòu)均采用了C50混凝土材料，預(yù)應(yīng)力鋼束為Srand1860。

4 公路橋梁工程施工期間的預(yù)應(yīng)力計(jì)算環(huán)節(jié)

4.1 箱梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力計(jì)算

該公路橋梁工程箱梁結(jié)構(gòu)主要為單箱單式斷面，箱梁頂板寬度為20m、底板寬度14m，支點(diǎn)處的梁高為4.44m~5.33m。設(shè)梁高位5m，即高跨比為1∶16。在計(jì)算間梁底下緣結(jié)構(gòu)時(shí)，可以依照二次拋物線曲線變化進(jìn)行設(shè)計(jì)。如公路橋梁施工中箱梁頂板厚度為27.5cm、底板厚度為54cm、跨中長(zhǎng)度為27cm。

連續(xù)澆筑梁結(jié)構(gòu)主要采用了對(duì)稱懸臂澆筑的方式，從0號(hào)梁段用掛籃對(duì)稱澆筑到跨中合攏，梁體結(jié)構(gòu)的累計(jì)懸臂長(zhǎng)度為38m[3]。公路橋梁工程中，全橋中長(zhǎng)主跨跨中合攏梁段為一個(gè)，邊跨合攏兩段為兩個(gè)。

為切實(shí)保障工程施工效果，需要保障兩個(gè)邊跨的現(xiàn)澆梁長(zhǎng)度為4m。主墩墩頂箱梁施工期間，需要著重分析橋梁整體的受力特征、變形情況，通過在向量?jī)?nèi)部設(shè)置柔性橫隔板，使箱梁結(jié)構(gòu)整體力學(xué)性能與實(shí)際設(shè)計(jì)要求相符。

4.2 荷載參數(shù)計(jì)算

在公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力荷載參數(shù)計(jì)算過程中，需要做好跨中與邊跨鋼束計(jì)算、截面面積計(jì)算、頂板鋼束計(jì)算、孔道直徑計(jì)算、張拉力損失計(jì)算等工作。重點(diǎn)關(guān)注混凝土彈性壓縮預(yù)應(yīng)力損失量。分析公路橋梁工程建設(shè)期間的可變作用，如汽車荷載作用、溫度作用、支座沉降作用等。細(xì)致分析工程施工期間的不同工況，要求各支座還需要考慮支座沉降值。

4.3 計(jì)算分析模型

為從根本上提升公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力計(jì)算水平，還需要構(gòu)建起預(yù)應(yīng)力分析模型。將公路橋梁整體結(jié)構(gòu)劃分為61個(gè)節(jié)點(diǎn)與58個(gè)單元。

依據(jù)公路橋梁工程主橋梁段實(shí)際劃分情況，要求計(jì)算模型內(nèi)每一個(gè)懸澆段就確定為一個(gè)單元。兩個(gè)T構(gòu)懸臂需要各自劃分為9個(gè)梁段，要求懸臂的總長(zhǎng)度為38m。結(jié)合工程施工期間的不同情況，可以注重分析混凝土澆筑后預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉變化以及橋梁臨時(shí)產(chǎn)生的荷載變化。

4.4 預(yù)應(yīng)力體系

公路橋梁工程縱向預(yù)應(yīng)力鋼束被設(shè)置在了頂部、底板束、腹板束等部位，其設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力為1395MPa[4]。頂板橫向預(yù)應(yīng)力沿軸線為每60cm，布置一束設(shè)計(jì)張拉的噸位為586kN，使用扁錨體系錨固與兩端張拉的方式。在實(shí)際施工期間，豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)當(dāng)使用精軋螺紋粗鋼筋確保實(shí)際設(shè)計(jì)后的鋼筋總體上拉噸位達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，以便切實(shí)保障工程施工期間的質(zhì)量及效率。

5 公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析

5.1 公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力模擬

在公路橋梁工程實(shí)際施工期間，需要采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)橋梁整體的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行分析?；诠窐蛄汗こ滔淞航Y(jié)構(gòu)，利用軟件模擬的方式開展對(duì)稱懸臂澆筑工作，在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)托架使兩邊跨能夠同時(shí)施工。

5.2 公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

對(duì)公路橋梁工程施工階段預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)極限狀態(tài)時(shí)橋面板與底板的拉應(yīng)力超過了3MPa[5]。但由于此種極限狀態(tài)不會(huì)頻繁發(fā)生，因此可判定公路橋梁工程相關(guān)結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力性能符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求。在公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，因橋梁混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的受彎及受拉性比較差，還需要采用預(yù)應(yīng)力機(jī)組的方式增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)中的彎拉性能，增強(qiáng)工程整體受力水平。

將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在公路橋梁工程施工計(jì)算過程中，能夠使設(shè)計(jì)與施工人員更加清楚地了解到預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在工程施工中占據(jù)了重要地位，觀測(cè)預(yù)應(yīng)力鋼筋在張拉一直到錨固期間的受力以及變形狀態(tài)，從而對(duì)現(xiàn)有公路橋梁工程施工方案進(jìn)行不斷完善。

通過精準(zhǔn)計(jì)算出公路橋梁工程施工時(shí)間的預(yù)應(yīng)力鋼筋伸長(zhǎng)值，對(duì)公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力能夠產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變效果進(jìn)行控制，切實(shí)保障工程整體施工質(zhì)量。

6 公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力實(shí)際施工要點(diǎn)

6.1 公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力鋼筋的安裝要點(diǎn)

為充分發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力技術(shù)在提高公路橋梁工程整體建設(shè)水平中的重要作用，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，明確預(yù)應(yīng)力施工要點(diǎn)，優(yōu)化現(xiàn)有施工方案。

首先，重點(diǎn)關(guān)注公路橋梁施工期間的鋼筋安裝過程。預(yù)應(yīng)力技術(shù)可切實(shí)保障工程實(shí)際建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)工程有序開展。在工程施工中需要依照更為嚴(yán)格的要求安裝鋼筋，避免預(yù)應(yīng)力筋在安裝期間出現(xiàn)破損等問題，增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)整體的力學(xué)性能[6]。在預(yù)應(yīng)力筋安裝期間，還需要注重控制鋼束的伸長(zhǎng)值，要求相關(guān)工作人員對(duì)此數(shù)值進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，選擇適宜的鋼筋材料。

其次，安裝公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)，需嚴(yán)格檢查橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)波紋管，出現(xiàn)質(zhì)量問題及損壞的波紋管需要直接棄用，避免其對(duì)工程后期整體建設(shè)質(zhì)量造成不利影響。

6.2 公路橋梁工程混凝土澆筑控制要點(diǎn)

在公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，還需要做好混凝土澆筑工作，控制粘結(jié)段長(zhǎng)度，注重考慮到鋼絞線穿束期間的張拉伸長(zhǎng)值，使橋梁預(yù)應(yīng)力筋兩端的粘結(jié)段數(shù)值能夠基本保持一致。

在橋梁孔道灌漿施工期間，需要確保預(yù)應(yīng)力筋施工質(zhì)量檢驗(yàn)合格，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行按數(shù)計(jì)算與實(shí)時(shí)分析，使最后計(jì)算出的應(yīng)力指標(biāo)能夠在混凝土受力性能設(shè)計(jì)期間發(fā)揮出重要參考作用。

6.3 結(jié)合施工要求開展預(yù)應(yīng)力施工工作

要求公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工工作應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際施工要求開展。如在箱梁施工過程中，可以借助比例法與規(guī)范化確定施工期間的鋼絞線材質(zhì)，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。結(jié)合預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果控制預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值，確保該預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)相符。

7 結(jié)束語

總而言之，通過將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在公路橋梁工程實(shí)際計(jì)算過程中，借助計(jì)算結(jié)果分析工程實(shí)際施工要點(diǎn)以及施工期間的注意事項(xiàng)，可以從根本上保障工程建設(shè)期間的綜合效益，控制工程內(nèi)部不穩(wěn)定因素，切實(shí)提高工程整體施工水平。為加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用效果，管理部門還需要切實(shí)提升技術(shù)人員專業(yè)水平，確保其能夠嚴(yán)格遵循預(yù)應(yīng)力技術(shù)計(jì)算流程，保障實(shí)際計(jì)算結(jié)果的全面性及精準(zhǔn)性。

當(dāng)前我國(guó)的科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)也影響著對(duì)公路橋梁的建設(shè)，使得公路橋梁的建設(shè)也得到了發(fā)展。除此之外，我國(guó)的城市建設(shè)也在成正比例的趨勢(shì)不斷發(fā)展，在這其中，預(yù)應(yīng)能力的施工得到廣泛的使用，這種技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁建設(shè)中會(huì)有良好的效果。