公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用分析

李建華

（芒市交通運(yùn)輸局，云南 芒市 678400）

0 引言

在當(dāng)前我國路橋事業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，通過對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用往往能夠有效提升公路橋梁工程的施工質(zhì)量。近年來，隨著我國預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的逐步成熟，為合理規(guī)避公路橋梁工程項(xiàng)目施工中的常見問題，可通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)來對相關(guān)問題進(jìn)行解決，借以達(dá)到提升路橋工程施工安全、在一定程度上減輕自重、節(jié)約建設(shè)成本，并盡可能減少裂縫。

1 公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 高效節(jié)能

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用具有高效性以及節(jié)能性的優(yōu)勢，其高效、節(jié)能的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①在進(jìn)行降低荷載設(shè)計(jì)的過程中采用高強(qiáng)度的材料進(jìn)行施工，明顯在自重比的降低方面相較傳統(tǒng)材料占據(jù)上風(fēng)，可實(shí)現(xiàn)對于施工用料的有效降低，另外，有效增強(qiáng)了橋梁的抗裂能力以及抗疲勞能力，在一定程度上使得后期維護(hù)以及修繕的費(fèi)用得到了有效降低，不僅節(jié)約了原材料，滿足了當(dāng)前國家倡導(dǎo)的綠色、低碳建設(shè)理念，同時還有效為施工單位節(jié)約了建設(shè)成本。②通過對預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用還能有效提升建筑材料的可塑性，使其在路橋工程項(xiàng)目外觀的設(shè)計(jì)方面能夠發(fā)揮其主要功用，保證公路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目的外部形象能夠與周遭的施工大環(huán)境相得益彰，實(shí)現(xiàn)建筑的協(xié)調(diào)之美。同時，這一技術(shù)的應(yīng)用范圍往往沒有過多的局限性，預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅適用于不同構(gòu)造的建筑工程，而且還能在不同結(jié)構(gòu)的建筑體系中進(jìn)行突破和創(chuàng)新，具有一定的創(chuàng)新性，確保了工程施工高效進(jìn)行[1]。

1.2 有效提升建筑構(gòu)件的穩(wěn)定性

在路橋工程建設(shè)的過程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可對構(gòu)件的穩(wěn)定性起到提升的作用。由于在施工中勢必會運(yùn)用大量的建筑構(gòu)件來進(jìn)行操作，而建筑構(gòu)件間往往會由于受到不良操作導(dǎo)致連接不穩(wěn)，致使工程整體的穩(wěn)定性大打折扣。通過利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)往往能夠有效增強(qiáng)構(gòu)件與構(gòu)件之間的拉力，有效避免連接失誤現(xiàn)象，對混凝土裂縫現(xiàn)象也能起到規(guī)避作用。一般混凝土的裂縫現(xiàn)象往往存在于跨度較大且建筑構(gòu)造較長的公路橋梁工程項(xiàng)目的施工中，由于我國當(dāng)前的諸多交通建設(shè)工程往往具備跨度大且長度長的特征，為此，在當(dāng)前我國公路橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)往往得到了廣泛的應(yīng)用。這一技術(shù)能夠促進(jìn)混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的提升，使其即使出現(xiàn)裂縫依然能夠進(jìn)行快速修復(fù)，為鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定性提供了有效的技術(shù)保障[2]。

2 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力鋼材的選擇在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用中是一項(xiàng)十分重要的工序，預(yù)應(yīng)力鋼材質(zhì)量的高低往往直接決定了公路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量的優(yōu)劣。一般情況下，在大型公路橋梁工程的施工中會經(jīng)常用到冷拉鋼絲以及低馳鋼絲等鋼材質(zhì)建筑材料，由于低馳鋼絞線不僅造價低而且外形美觀，因此，屬于較為常用的預(yù)應(yīng)力鋼建筑材料[3]。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨具的應(yīng)用

在機(jī)械錨固環(huán)節(jié)與摩阻錨固施工環(huán)節(jié)之中往往會設(shè)計(jì)到針對預(yù)應(yīng)力錨具的選擇和應(yīng)用，正確精準(zhǔn)的選擇往往能夠有效提升公路橋梁建設(shè)的施工品質(zhì)。在進(jìn)行摩阻錨固時，往往需要通過對加工預(yù)應(yīng)力鋼材，使之發(fā)揮其錨旋作用達(dá)到緊實(shí)狀態(tài)；而進(jìn)行機(jī)械錨固環(huán)節(jié)時，則應(yīng)結(jié)合具體的施工現(xiàn)場進(jìn)行操作，通過建設(shè)出良好的錨定作業(yè)環(huán)境，來完成錨固作業(yè)。選用適應(yīng)工程具體施工環(huán)境的預(yù)應(yīng)力錨具往往能夠有效促進(jìn)施工環(huán)節(jié)的合理推進(jìn)。

2.3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在大型路橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)的過程中，往往會受到諸多內(nèi)部因素以及外部因素干預(yù)，例如；氣溫的變化以及承重的增大等，于是致使鋼筋混凝土裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)。為有效規(guī)避這一問題，在路橋鋼筋混凝土架構(gòu)建設(shè)的過程中往往會應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，尤其是在鋼筋混凝土架構(gòu)正式投入應(yīng)用前。預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用不僅能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)進(jìn)行試壓操作，對其進(jìn)行有效的張拉，使其提前對鋼筋壓力得到有效感知，而且在路橋鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)中合理利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)往往還能起到對混凝土裂縫病害的預(yù)防。通常情況下，碳纖維材料在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用中非常普遍，在我國近兩年持續(xù)強(qiáng)調(diào)碳達(dá)峰以及碳中和的大環(huán)境下，碳纖維材料的應(yīng)用被各大建筑單位廣泛應(yīng)用，這一材料不僅質(zhì)量較輕，同時還兼具強(qiáng)度較高的屬性，對于施工中原材料的重量問題能夠起到很好的解決作用，另外，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工的初始階段，為有效提升加固作業(yè)質(zhì)量，在進(jìn)行加固的過程中往往需要粘貼碳纖維片來對拉應(yīng)變和壓應(yīng)變進(jìn)行增加，從而提升結(jié)構(gòu)內(nèi)部原始內(nèi)力、有效加固結(jié)構(gòu)，大大降低了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫現(xiàn)象，有效提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這一原理往往同樣被應(yīng)用在混凝土路面建筑中，以下不再贅述。

2.4 公路橋梁鋼筋混凝土澆筑中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)在當(dāng)前路橋工程建設(shè)的過程中仍舊是建設(shè)的主旋律，混凝土的裂縫病害在施工中以及工程的最終使用中比較常見，為對其進(jìn)行良好的規(guī)避，在進(jìn)行路橋鋼筋混凝土澆筑時應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。其作用機(jī)制往往在于，由于鋼筋的回縮力比較好，會將回縮力傳遞到受拉位置，于是這一部分的混凝土結(jié)構(gòu)收到壓力，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)域就會發(fā)揮其主要功用，此時，混凝土結(jié)構(gòu)具備的預(yù)應(yīng)力可以起到對外界壓力的防御效果，這有力學(xué)特征的應(yīng)用往往能夠減少混凝土澆筑中裂縫病害的產(chǎn)生。值得注意的是，在公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)工程施工完畢后，應(yīng)對其結(jié)構(gòu)的荷載、形式、承載力、剛性以及穩(wěn)定性等方面進(jìn)行驗(yàn)收，以混凝土底板拆除為例，在建設(shè)中針對底模進(jìn)行拆除時，混凝土的強(qiáng)度應(yīng)滿足以下要求，詳見表1。

表1 底模拆除時的混凝土強(qiáng)度要求

3 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的主要問題

3.1 錨具的尺寸問題

在橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)的過程中，絕大多數(shù)施工單位都能夠按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，不過在某些具有一定技術(shù)爭議的施工部分，不同的施工方采用的應(yīng)對處理方式則不盡相同，在錨具尺寸的處理方面就存在一定的分歧，極少數(shù)過分追逐經(jīng)濟(jì)效益的施工單位往往在板梁結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力箱梁底板的具體應(yīng)用中采取減小界面尺寸的處理方式進(jìn)行操作。如此一來，由于技術(shù)發(fā)展的成熟度不夠往往會出現(xiàn)鋼絞線受力不均的現(xiàn)象，加上扁孔自身較小的基本屬性，不僅導(dǎo)致了孔道壓漿的順暢度受到影響，同時，使得壓漿的密度和質(zhì)量受到影響。

3.2 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)量問題

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用會涉及預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)量問題，在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿時有效應(yīng)用這一技術(shù)，不僅能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力筋起到良好的保護(hù)作用，避免預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，而且還能使得橋梁結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力筋共同協(xié)作，使得結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)定性。然而在實(shí)際的應(yīng)用中，往往存在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)量達(dá)不到相關(guān)部門規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)這一現(xiàn)象，壓漿密實(shí)度不夠且漏灌、漏漿的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重威脅著橋梁的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 實(shí)際混凝土強(qiáng)度

在近現(xiàn)代的路橋工程建設(shè)中，通常會用到摻加早強(qiáng)劑的方式來對預(yù)應(yīng)力混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行提升，一般在進(jìn)行澆注混凝土之后，張拉預(yù)應(yīng)力即開始進(jìn)行操作。加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度需要足夠的時間作為加強(qiáng)前提，一般情況下，強(qiáng)度的增長要比彈性模量的增長要快一些，由于上述情況的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致混凝土在早期出現(xiàn)較大的形變，于是提前張拉預(yù)應(yīng)力就會造成預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象的加劇，從而影響到橋梁梁體的荷載力，一旦橋梁梁體結(jié)構(gòu)荷載力不足往往就會產(chǎn)生裂縫的病害現(xiàn)象。另外，一小部分的測量工程人員在施工現(xiàn)場進(jìn)行測算時沒有利用實(shí)際混凝土強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，于是導(dǎo)致了相關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)誤差，為施工帶來不利影響，甚至有可能造成未來事故路段的產(chǎn)生。

3.4 后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與張拉力控制

預(yù)應(yīng)力橋梁在建設(shè)中一旦沒有做好后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與張拉力的科學(xué)控制，勢必會影響到橋梁總體的建設(shè)質(zhì)量。在具體的實(shí)踐中，進(jìn)行張拉作業(yè)的過程應(yīng)對張拉力以及預(yù)應(yīng)力筋伸長量這兩個方面進(jìn)行同時控制，并且要堅(jiān)持以張拉力作為主要控制內(nèi)容，要保持張拉力和伸長量的指標(biāo)以及效果的一致性。在進(jìn)行這一操作時，張拉施工人員的綜合素質(zhì)顯得尤為重要，專業(yè)的張拉人員在這一過程中能夠做到高質(zhì)量完成操作，然而經(jīng)驗(yàn)不足、專業(yè)能力不夠的張拉施工人員往往極易在施工的過程中出現(xiàn)一系列地操作失誤，進(jìn)而引發(fā)張拉力出現(xiàn)高低不均的現(xiàn)象。在多束張拉的過程中往往更容易操作失誤。

4 公路橋梁施工過程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的問題及改進(jìn)措施

4.1 張拉前的裂縫問題

遇到溫差較大的施工環(huán)境往往會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生裂縫問題，在鋼筋混凝土構(gòu)件的施工中，裂縫這一病害現(xiàn)象十分常見。為此，面對張拉前的裂縫問題相關(guān)的施工人員不僅要對預(yù)制施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況進(jìn)行全方位地勘查和了解，與此同時，還應(yīng)對構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行有效控制，于是對于施工人員的專業(yè)素質(zhì)提出了較高的要求，要求施工人員應(yīng)具備專業(yè)的業(yè)務(wù)能力，針對混凝土張拉前的裂縫病害做好有效的規(guī)避和管控。

4.2 后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力控制的問題

一旦在張拉作業(yè)的過程中沒有按照相關(guān)部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，勢必會影響到張拉力控制的精準(zhǔn)度，對橋梁質(zhì)量的建設(shè)產(chǎn)生威脅。通常來講，張拉作業(yè)會同時對預(yù)應(yīng)力伸長量以及張拉力進(jìn)行控制，將張拉力作為控制中心，以伸長的具體數(shù)值來對張拉力進(jìn)行校對以及核準(zhǔn)。在進(jìn)行后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力的控制時，一般會用到15 級油壓來對張拉力進(jìn)行有效計(jì)量，不過在實(shí)際操作的過程中，由于受到千斤頂未經(jīng)計(jì)量標(biāo)定就開始張拉以及相關(guān)張拉施工人員的專業(yè)度不夠等一系列因素的影響，往往會導(dǎo)致在具體的張拉力計(jì)量中存在一定的偏差。一旦遇到張拉較多的現(xiàn)象，而每束張拉力又不盡相同，于是導(dǎo)致彈性取值的模糊以及預(yù)應(yīng)力筋伸長值的不確定性，進(jìn)而導(dǎo)致后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力無法在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化控制。面對這一問題，應(yīng)從施工人員的專業(yè)性方面著手，在提升施工團(tuán)隊(duì)總體施工水平的基礎(chǔ)上，有效保證后張預(yù)應(yīng)力計(jì)算指標(biāo)的精準(zhǔn)度，從而實(shí)現(xiàn)對其質(zhì)量的有效管控。

4.3 預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的控制

針對路橋工程項(xiàng)目建設(shè)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的合理化控制這一層面來講，針對預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的有效控制是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，良好的管控往往能夠?qū)?xiàng)目質(zhì)量起到有效的提升作用，為有效提高管控效果應(yīng)從以下3 點(diǎn)入手進(jìn)行管控：①有關(guān)施工團(tuán)隊(duì)以及其中的施工、設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合過往經(jīng)驗(yàn)以及項(xiàng)目本身的實(shí)際狀況來進(jìn)行有效的合理化設(shè)計(jì)，尤其是針對預(yù)應(yīng)力鋼束分布圖的擬定，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多方會審，有效保證設(shè)計(jì)圖紙的可行性。②針對橋梁總體結(jié)構(gòu)的模面應(yīng)全面檢查，在保證預(yù)應(yīng)力技術(shù)管理體系有效建立的前提下，加強(qiáng)對相關(guān)設(shè)計(jì)以及施工人員的有效管理，只有以人為本，從人的角度出發(fā)，才能真正做到對預(yù)應(yīng)力效應(yīng)實(shí)現(xiàn)真正意義的科學(xué)控制。③在施工中，一旦出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力與路橋工程結(jié)構(gòu)荷載力之間存在巨大差異的情況，為保證其分布的合理性，應(yīng)及時對預(yù)應(yīng)力鋼束的布局狀況來做出合理調(diào)整，同時，還應(yīng)再次檢查橫面預(yù)應(yīng)力的實(shí)際情況。

4.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道的堵塞問題

孔道的堵塞問題在路橋工程建設(shè)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的過程中十分常見，一旦出現(xiàn)這一現(xiàn)象往往會直接影響到工程的建設(shè)周期以及質(zhì)量等等，有效保證預(yù)應(yīng)力孔道的順暢性應(yīng)從以下兩個方面出發(fā)。一方面，應(yīng)針對阻塞部位通過坐標(biāo)定位等方式進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并選用慢速鉆孔的方式進(jìn)行處理，從而繞開主筋，為施工的靈活性進(jìn)行托底，同時，還能使得鋼絞線能夠自由伸長；另一方面，處理堵塞現(xiàn)象過后應(yīng)對孔口進(jìn)行科學(xué)化封堵，從而提高孔道的使用率，為工程的穩(wěn)定性提供一定的保障。

5 結(jié)語

在路橋工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)早已得到了廣泛應(yīng)用，在我國交通運(yùn)輸事業(yè)繁榮發(fā)展的今天，起到了重要的技術(shù)支撐作用，只有不斷在實(shí)踐中總結(jié)出相關(guān)問題，并以創(chuàng)新發(fā)展的思維來進(jìn)行解決和處理，才能不斷對路橋工程建設(shè)水平起到真正意義上的促進(jìn)作用，為我國交通事業(yè)的發(fā)展略盡綿薄之力。