新建橋梁體外預(yù)應(yīng)力工藝探究

文 / 江西省交通工程集團(tuán)建設(shè)有限公司 陳海榮

在新建橋梁工程項目施工中，必須對提高新建橋梁工程項目的質(zhì)量以及安全性予以充分重視。文章以橋梁體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)為研究背景，在論述體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用優(yōu)點以及局限性的同時，對體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的組成以及工藝過程進(jìn)行了探討，以期望通過論述后能夠給類似工程借鑒。

引言

對于新建橋梁工程項目而言，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用是橋梁項目建設(shè)中常見的一項技術(shù).通過該技術(shù)的應(yīng)用能夠達(dá)到新建橋梁項目工程進(jìn)度以及質(zhì)量的要求，對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的工藝過程進(jìn)行分析，了解技術(shù)要點可以掌握技術(shù)方案，對推進(jìn)橋梁工程的建設(shè)有著很重要幫助。

體外預(yù)應(yīng)力的優(yōu)缺點

體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的主要優(yōu)勢就是速度快、成本低、施工質(zhì)量高且易于維護(hù)管理，所以很多工程都會優(yōu)先選擇使用體外預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)，具體來說包含下述幾個方面：①施工方便。體外索套管的設(shè)置以及調(diào)整更加方便，梁體結(jié)構(gòu)的澆筑施工更加方便、簡單，所以施工工期是比較短的。②自重比較小。因為腹板結(jié)構(gòu)的厚度都是從施工便捷性而不是強度方面考慮的，所以體外預(yù)應(yīng)力橋梁工程因為預(yù)留管道比較少，所以腹板厚度較小。③維修比較方便。體外索設(shè)置環(huán)節(jié)，混凝土截面的外部，保證現(xiàn)場使用的過程中，確保測試體外索的性能以及變形方面更加便捷，根據(jù)運行

的狀態(tài)確定具體的張拉或者更換體外索的形式。④體外索只需要在錨固區(qū)、轉(zhuǎn)換區(qū)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，摩阻損失比較小，從而保證預(yù)應(yīng)力施工的效果和質(zhì)量符合要求。雖然體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)有著如下的優(yōu)勢，但是也有下述幾個方面的缺點：一是耐腐蝕、耐火的效果較差；二是體外索只能通過進(jìn)行錨固區(qū)和轉(zhuǎn)向塊與梁體連接，要做好該位置的特殊設(shè)計；三是體外索、錨頭容易失效，會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的喪失，必須加強錨頭的防腐蝕處理。四是極限條件下體外預(yù)應(yīng)力量的抗彎能力會小于粘結(jié)梁的結(jié)構(gòu)，且會因為延性不足而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞的問題。

體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的組成體外預(yù)應(yīng)力索、管道

體外預(yù)應(yīng)力索在選擇的過程中，要結(jié)合具體的結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)重要性以及等級等方面因素確定，必須綜合分析性能、腐蝕程度等。體外預(yù)應(yīng)力索的主要組成結(jié)構(gòu)就是鋼絞線束與管道。在結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕問題后，處于惡劣的條件下，需要使用外包PE 防護(hù)的單根無粘結(jié)環(huán)氧涂層鋼絞線的形式，可以提高耐腐蝕效果。較之其他的鋼絞線形式對比分析，這種鋼絞線材料的外徑比較大。體外索的套管就是達(dá)到防腐蝕、保護(hù)的效果，所以其必須具備如下的特點：①強度性能合格，在制作、運輸、安裝、灌注混凝土等環(huán)節(jié)不會產(chǎn)生損壞的問題。②預(yù)應(yīng)力的長度要連續(xù)，密封性合格，防潮、防雜質(zhì)效果好。③化學(xué)穩(wěn)定性較高，具備耐高溫、耐低溫、抗老化的效果。

體外預(yù)應(yīng)力索的錨固系統(tǒng)

體外索通常是錨固在橫梁或者橫隔板中，有些則是直接錨固在腹板和頂板、底板內(nèi)角的位置上。錨固橫梁的主要特性是三邊支撐的深梁結(jié)構(gòu)，在局部設(shè)置承壓的錨固塊形式，利用深梁和局部承壓同時起到作用，保證錨固力直接傳輸?shù)较淞焊拱?、頂板以及底板上。錨固凸塊的作用就是實現(xiàn)局部承壓，使用類似牛腿結(jié)構(gòu)直接把錨固力傳輸?shù)脚c之連接的箱梁板壁上。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)內(nèi)錨具是結(jié)構(gòu)的核心，和粘結(jié)體內(nèi)的全廠范圍內(nèi)粘結(jié)力對比，體外預(yù)應(yīng)力索只能在特定的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向點與錨固點與結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，可以直接把預(yù)應(yīng)力傳輸?shù)狡渌Y(jié)構(gòu)上，所以對于錨具的要求較高，如果錨具失效，會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

體外預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)向裝置

體外索轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計是通過體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的受力條件要求進(jìn)行設(shè)計的，為體外索除了錨固端之外和梁體結(jié)構(gòu)直接聯(lián)系的形式。轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)主要包含轉(zhuǎn)向塊與轉(zhuǎn)向器的兩個部分。體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，轉(zhuǎn)向塊的作用是把體外力筋在跨徑內(nèi)保持相應(yīng)的形狀，并且把其傳輸?shù)酱怪狈至ι?，除了錨固結(jié)構(gòu)之外，體外預(yù)應(yīng)力筋是跨內(nèi)唯一和混凝土存在關(guān)聯(lián)的部件，是體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的核心部件。轉(zhuǎn)向器是直接支撐體外索的結(jié)構(gòu)部分，主要是埋設(shè)到轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的彎管部位上，所以能夠讓體外索直接轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向彎管應(yīng)該達(dá)到牢固、精確的要求，保證梁體鋼筋連接更加穩(wěn)定。

體外預(yù)應(yīng)力索的防腐系統(tǒng)

在具體的使用環(huán)節(jié)，體外索的防腐蝕方式選擇要做好如下幾個方面的分析：運行環(huán)境、體外索是否要再次進(jìn)行張拉、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)特點、經(jīng)濟(jì)價值等。如果海洋、工業(yè)污染大氣等比較惡劣的環(huán)節(jié)，可以選擇多種防腐蝕措施，以滿足使用的要求。如果使用比較簡易且容易更換的體外預(yù)應(yīng)力筋的結(jié)構(gòu)形式，則防腐蝕等級應(yīng)該選擇較低的等級；對于不能更換的體外預(yù)應(yīng)力筋，必須采取長效的防腐蝕處理措施，完全達(dá)到運行的要求。

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土橋梁建設(shè)中的應(yīng)用體外索安裝

混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工的7d后，即可進(jìn)行穿束施工，此時要執(zhí)行施工工藝順序的要求，先進(jìn)行底層穿束施工，然后逐步的延伸到最高層，避免鋼束纏繞而導(dǎo)致張拉質(zhì)量受到影響。

在項目施工中，通過人工導(dǎo)引、單根鋼絞線穿束的作業(yè)方式。①檢查。根據(jù)實際情況進(jìn)行轉(zhuǎn)向器的調(diào)節(jié)，目測走勢變化，保證直線段部分達(dá)到平滑、順直的標(biāo)準(zhǔn)，曲線段要符合流暢的標(biāo)準(zhǔn)，不能有死彎或者損壞的問題。還要做好端頭和接頭的全面檢查，保證結(jié)構(gòu)的性能合格，接頭性能符合要求。②導(dǎo)引。在第一根鋼絞線穿束施工中，應(yīng)該保證到入口和梁內(nèi)都有相關(guān)的監(jiān)控人員，確保在人員指揮之下完成各項穿束作業(yè)，保證鋼絞線能夠準(zhǔn)確的進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)。③反穿。反向牽引鋼絞線直接到后端錨具的位置上，首先要預(yù)留足夠的長度，并且需要安裝夾片，最后是錨固。④反復(fù)進(jìn)行上述工序施工，直到每束25 根鋼絞線全部穿束施工完畢。鋼絞線穿束作業(yè)是從上到下逐步進(jìn)行的，且要做好編號控制。穿索根據(jù)孔位逐一進(jìn)行布置，達(dá)到相互對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是經(jīng)過分絲板、束梳器進(jìn)行，不能有鋼絞線交叉的問題。

體外索懸浮張拉

該項目應(yīng)用的是單索懸浮張拉作業(yè)方式，兩側(cè)采用對稱的方式，上下游同位、同時張拉施工。在每一根鋼束張拉施工開始前，需要從上到下逐一進(jìn)行編號，按照編號順序張拉。

1.索懸浮張拉

懸浮張拉施工是比較普遍的施工方式，根據(jù)需要準(zhǔn)備錨具、限位、千斤頂、支撐架等結(jié)構(gòu)部分。張拉施工過程中，需要使用的千斤頂是8 臺單孔張拉千斤頂?shù)牟考?，必須保證兩側(cè)對稱、同時張拉施工，該方法的張拉次數(shù)比較多，設(shè)備拆裝極為簡單、靈活。

2.張拉工藝

在沒有張拉施工前，空載條件下活動兩個行程，主要的目標(biāo)是保證張拉時不會發(fā)生嚴(yán)重的問題。穿束之后即可進(jìn)行初步張拉，由人員指揮進(jìn)行。正式張拉前，單根鋼束張拉一次用時的情況下，如果確定使用單根張拉施工時，應(yīng)該確保鋼束兩側(cè)，上下游使用4 臺千斤頂同時、對稱的張拉施工。單根鋼束張拉施工必須由人員統(tǒng)一指揮，進(jìn)行同時張拉，確保現(xiàn)場施工效果合格。整個橋梁初張拉施工后即可進(jìn)行第二次張拉使用。張拉前要做好橋面標(biāo)高檢查，對于整個橋梁進(jìn)行全面監(jiān)控，二次張拉應(yīng)力短束增加90 kN，長束增加70 kN，同時進(jìn)行兩側(cè)張拉施工，結(jié)束后進(jìn)行標(biāo)高的測量檢測，各項數(shù)據(jù)符合要求。第三次張拉施工環(huán)節(jié)，也必須對稱張拉施工，在張拉時進(jìn)行夾片的檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在齒形磨損的情況，齒底環(huán)氧層磨損且沒有填滿，要及時更換，防止發(fā)生跑束的問題。最后一級張拉力控制按照技術(shù)參數(shù)設(shè)定，如果傳感器顯示參數(shù)發(fā)生變化，終止伸長量的檢測。張拉噸位達(dá)到設(shè)、監(jiān)控規(guī)定參數(shù)后：①保證油壓的穩(wěn)定；②檢測索力值，檢查是否正確；③安裝工作夾片，保證手動頂推套把夾片頂入到錨板結(jié)構(gòu)內(nèi)，適當(dāng)?shù)木o固處理；④回油，將拉力緩慢卸除。卸壓，直至降低到3MPa，檢測回縮量參數(shù)，測量結(jié)束后及時錨固處理。所有鋼絞線張拉施工結(jié)束后，調(diào)整工作夾片的平整度，兩側(cè)張拉環(huán)節(jié)要同時加載，保證兩側(cè)伸長值都在合理的范圍內(nèi)。

3.張拉力控制

鋼絞線張拉前必須進(jìn)行預(yù)張拉施工，避免出現(xiàn)垂度的情況。預(yù)張拉后要檢測鋼絞線的伸長值參數(shù)。鋼絞線在轉(zhuǎn)向器內(nèi)出現(xiàn)損失的情況，按照以往的工作經(jīng)驗，做好張拉力的控制，嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程的具體情況做出調(diào)整和控制，有效的補償張拉力，達(dá)到最佳的狀態(tài)。張拉力沒有達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，要及時做出調(diào)整，張拉后應(yīng)該檢測各項數(shù)據(jù)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行減振器和保護(hù)罩安裝。分析第一組鋼束張拉環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，計算每根索的補償應(yīng)力，讓后續(xù)張拉可以順利的進(jìn)行，對于提高張拉的質(zhì)量有一定的促進(jìn)作用。

防腐處理

索力調(diào)整結(jié)束后將鋼絞線切斷處理，此時預(yù)留長度要滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。安裝錨具保護(hù)罩，把出氣口制作為油脂的出油口。為了能夠徹底的解決錨具上部灌油過程中不會出現(xiàn)油脂不到位的問題，在保護(hù)罩安裝前需要涂抹一層防腐蝕油脂的表層，全部涂密實，并且進(jìn)行油口密封。最后是防銹漆涂抹，一般是涂抹兩道。

結(jié)語

綜合以上敘述，在新建橋梁項目施工階段，通過體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，可以提高橋梁項目的建設(shè)質(zhì)量對推進(jìn)整體工程的建設(shè)效果有著重要幫助。因此在此類工程開展環(huán)節(jié)，必須要掌握體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝的要點要求，作業(yè)人員按照工藝規(guī)范的原則以及方法進(jìn)行施工，這樣才能夠?qū)Ⅲw外孕育技術(shù)的效果發(fā)揮出來，達(dá)到橋梁工程項目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需要。