陶 旭

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，全國道路建設(shè)投資力度日益加大，特別是高級道路的投資和建設(shè)，興建眾多的道路橋梁。由于預(yù)應(yīng)力橋梁施工工藝可以很好的節(jié)約材料、提高橋梁安全因素和橋梁力學(xué)性能、增加駕駛舒適感，從而廣泛用于公路橋梁工程中。

1 工程概況

貴州省清鎮(zhèn)至織金高速公路土建工程，本合同段路基總長509.268 m，橋梁工程總長2 270.732 m。橋梁結(jié)構(gòu)物混凝土21.35萬m3，鋼筋29 993 t。鋼絞線3 809 t。精扎螺紋881.8 t。還有鋼筋混凝土蓋板涵，波紋管涵等。橋梁有三岔河大橋，是貴州省重點(diǎn)工程之一。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝

本工程三岔河大橋箱梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土先張法施工工藝，是在混凝土澆筑前拉伸鋼筋，并臨時固定在臺座上，然后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度后，放張預(yù)應(yīng)力筋，使預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮借助預(yù)應(yīng)力筋與混凝土間的粘接傳送預(yù)應(yīng)力，使構(gòu)建混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在生產(chǎn)時，為了便于脫模，在鋪放預(yù)應(yīng)力筋前，對臺座即模板應(yīng)先刷隔離劑，待隔離劑干燥后，才可鋪放預(yù)應(yīng)力筋。隔離劑應(yīng)有良好的隔離效果，又不損害混凝土與鋼絲的粘接力。如果預(yù)應(yīng)力筋有油污時，一定要清除干凈。預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用小車牽引鋪放，如有鋼絲需要接長時，可將兩根鋼絲相互搭接，用20—22號鐵絲綁扎，綁扎長度對冷拔地攤鋼絲不小于40 d，對高強(qiáng)刻痕鋼絲不得小于80 d.對預(yù)應(yīng)力鋼絲鋪放需要接長時，可采用套筒連接器。

圖1 先張法張拉預(yù)應(yīng)力筋

(1)由于三岔河大橋箱梁預(yù)應(yīng)力布置較密，決定采用多根程組張拉，張拉時，先調(diào)整各預(yù)應(yīng)力筋的初應(yīng)力初應(yīng)力值一般為張拉力的10%，預(yù)應(yīng)力筋張拉時，先張拉到比設(shè)計要求的控制應(yīng)力大些，入105σcon這叫超張拉。采用超張拉的目的，主要是為了減少預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛損失，預(yù)應(yīng)力筋的松弛損失指鋼筋受到一定張拉力后，在長度保持不變的條件下，鋼筋的應(yīng)力隨時間的增長而降低的現(xiàn)象。此降低值即為松弛損失。鋼筋應(yīng)力松弛損失，在最初幾分鐘內(nèi)可完成損失總值的40%～50%，所以預(yù)應(yīng)力張拉程序采取超張拉5%σcon，并持荷2 min，再回到σcon則可大大減少應(yīng)力松弛損失。

(2)預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力大小直接影響預(yù)應(yīng)力效果，影響到構(gòu)件的剛度。如控制預(yù)應(yīng)力過高，鋼絲易斷裂，構(gòu)件反拱也大，同時預(yù)應(yīng)力筋處于高應(yīng)力狀態(tài)，會使構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的荷載與破壞荷載接近。先張法預(yù)應(yīng)力筋的的張拉控制應(yīng)力和最大超張拉應(yīng)力值，不宜超過下表數(shù)值。

表1 先張法張拉控制應(yīng)力和最大超張拉應(yīng)力值

張拉多根預(yù)應(yīng)力鋼絲時，為了檢驗(yàn)張拉后各鋼絲內(nèi)力是否一致，是否達(dá)到設(shè)計要求的應(yīng)力，可采用鋼絲內(nèi)力測定儀抽查鋼絲的預(yù)應(yīng)力值。其偏差不得大于或小于構(gòu)件全部鋼絲預(yù)應(yīng)力總值的5%。

3 預(yù)應(yīng)力在公路橋梁中的應(yīng)用

在目前這個階段，一般選擇都用預(yù)應(yīng)力筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞絲、松弛鋇絲、回火預(yù)應(yīng)力鋼絲等作為預(yù)應(yīng)力鋼材。其中松弛鋼絞線是新型預(yù)應(yīng)力鋼材，它具有質(zhì)量可靠、快速、高效等特點(diǎn)，這些質(zhì)量特性使建筑構(gòu)件變的更薄、更堅固，可以產(chǎn)生視覺上的美感。它被廣泛應(yīng)用于世界各地大型項(xiàng)目，如公路、核電站以及大橋中。建設(shè)道路橋梁中，預(yù)應(yīng)力鋼絲可以節(jié)約鋼材的使用，可減少道路橋梁的建設(shè)成本，從而實(shí)現(xiàn)利益最大化。此外，在這個過程中使用預(yù)應(yīng)力鋼絞絲，其表面狀態(tài)、松弛度、伸長率也被考慮在里面。

(1)后張法混凝土結(jié)構(gòu)使用的錨具在道路橋梁建設(shè)中一般可以分為兩種類型，即機(jī)械錨固型和摩擦型。前者最佳操作的條件是用機(jī)械方法形成的。此錨具通常適用于集群式高強(qiáng)鋼絲，預(yù)應(yīng)力使錨具損壞相對較小，而且可以簡單連接。后者摩擦型主要是靠錨具把預(yù)應(yīng)力鋼材擰緊后形成錨旋。這類錨具被廣泛的應(yīng)用而且范圍很廣。具有大噸位、錨力不斷改變的特點(diǎn)，但這種錨具的預(yù)應(yīng)力重復(fù)張拉比較困難。

(2)在橋梁上，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一般有兩種設(shè)計體系，即XYM和OVM體系。都使用橫向和垂直彎曲相結(jié)合的空間曲線的方式安放頂板縱向鋼束。此外，我們的布局:大多數(shù)的錨固都放在了頂部的承托上面，盡量在齒板處錨固底板鋼束。它具有以下優(yōu)點(diǎn):力臂長度能夠最大的延伸，使力臂產(chǎn)生力學(xué)作用程度最強(qiáng)，在整個截面上分散預(yù)應(yīng)力的傳輸路徑和聚集在腹板頂部承托，不僅簡化了梁的大小設(shè)計，還簡化了齒板的結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員就使用這種方法。

4 公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝

4.1 鋼絞線空間位置的控制

導(dǎo)向槽及錨固端橫梁的中跨橫肋確定鋼絞線的位置，而等效負(fù)荷的大小是由絞線拉應(yīng)力確定的。如果墩頂導(dǎo)向槽或中跨橫肋在施工中產(chǎn)生位移，將使鋼絞線的必須承受較大的壓應(yīng)力，所以明確墩頂固定端橫梁處的墊板嵌入位置是必要的，而且導(dǎo)向槽中跨橫肋的生產(chǎn)要符合圖紙的要求，不但端部磨光，還要保證彎曲的曲率半徑，以確保在張拉絞線時尾部不被卡住或擠壓。

4.2 鋼絞線的下料和穿索

加強(qiáng)道路和橋梁，我們通常需要固定板和鋼管注漿，則往往會產(chǎn)生粘結(jié)部分。所以在下料時要將粘結(jié)處絞線上油脂清洗和清潔PE層。事前要考慮到穿束時絞線下垂的磨損，還要考慮到其伸長的影響，而使兩端的伸長率一致。以使兩端的粘結(jié)力基本相同。然而，此方法在現(xiàn)實(shí)中的位置和長度是難以控制。在鋼絞線的穿入時，由于其長度較長，并在中間還要裝大量的導(dǎo)向槽和中跨橫肋，使許多鋼絞線不能在梁中進(jìn)行整束穿索，通常的做法是采用單穿索 有效的預(yù)應(yīng)力常常受到鋼絞線的纏繞影響，所以還要確保在全長的范圍內(nèi)絞線不會纏繞。對于鋼絞線、板孔、密封蓋孔等在施工中要編號，并采用單穿索的方法，將鋼絞線穿為一束，絞線的位置對應(yīng)的膠墊來定，張拉完成后，檢測鋼絞線的纏繞情況。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長率:ΔL=(PpL)/(ApEp)

Pp為預(yù)應(yīng)力筋的平均張力;L為預(yù)應(yīng)力筋長度，Ap為預(yù)應(yīng)力筋的截面積，Ep為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量。

4.3 預(yù)應(yīng)力筋的張拉

在預(yù)應(yīng)力施工中的主要步驟為筋的張拉，預(yù)應(yīng)力筋的拉伸質(zhì)量如何將直接關(guān)系結(jié)構(gòu)的安全。具體操作時，先在拉伸前，定位其張拉使用的千斤頂，還要備好油表?；诙〝?shù)對千斤頂回歸方程推算，計算相應(yīng)張拉噸位的壓力值。然后安裝群錨錨具在鋼絞線束的兩端，再用千斤頂單根張拉。當(dāng)千斤頂定位時，安裝千斤的工具錨。然后按照程序?qū)ηЫ镯攦啥藦埨?，張力伸長值和極限伸長率根據(jù)千斤頂?shù)挠透组L度來計算出。當(dāng)拉伸應(yīng)力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)5min左右，才能回油放松。

5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用領(lǐng)域

從結(jié)構(gòu)上講，多跨連續(xù)梁分為兩種正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)。一般情況下，負(fù)彎矩在支座。如連續(xù)梁的剪切承載能力和抗彎能力難以達(dá)到要求時，加固處理須使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。碳纖維強(qiáng)度較高，其建筑程度相對簡單 正因?yàn)槿绱?，?gòu)件受彎補(bǔ)強(qiáng)措施應(yīng)用碳纖維進(jìn)行解決。但由于結(jié)構(gòu)混凝土具有初始的拉應(yīng)變和壓縮應(yīng)變。故壓力區(qū)混凝土接近極限壓力時，受彎構(gòu)件也就達(dá)到了極限承載能力。一般情況下，預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于加固道路橋梁，來加強(qiáng)構(gòu)件和改變特性，進(jìn)一步增強(qiáng)道路橋梁承載力，從而延長道路使用年限，滿足目前運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>

6 路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的控制措施

預(yù)應(yīng)力筋曲線形狀是控制要點(diǎn)，要保證標(biāo)高控制點(diǎn)的準(zhǔn)確定位、牢固，其他步驟不影響和破壞波紋管，保證標(biāo)高控制點(diǎn)曲線形狀的正確，當(dāng)其他步驟與預(yù)應(yīng)力筋嵌入發(fā)生矛盾時處理保證張拉應(yīng)力符合設(shè)計要求，在設(shè)計和規(guī)范的容許范圍內(nèi)伸長值變化。灌漿階段要保證灌漿測量量準(zhǔn)確，且孔道泥漿體充分。在工程作業(yè)時嚴(yán)格控制水量，對水泥漿要及時使用避免流動性能降低，不許通過加水來提高流動性。在漿體拌合時，嚴(yán)格控制水泥、添加劑和水的用量。攪拌機(jī)內(nèi)殘留漿體，不許一側(cè)出料一側(cè)進(jìn)料注漿。必須使用壓縮機(jī)將管道內(nèi)殘留在的灰塵或濕氣在壓漿前除去。

7 結(jié)束語

在目前道路橋梁工程建設(shè)當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是最通用、發(fā)展速度最快，最有潛力的技術(shù)學(xué)科。但因預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝較復(fù)雜，且需要專業(yè)性強(qiáng)。施工時仍然有一些問題。明確其工作程序，做好每道工序藝，從而有效保證道橋建設(shè)的質(zhì)量，促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。

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