王 振
中鐵六局集團(tuán)路橋建設(shè)有限公司,山西晉中 030600
跟傳統(tǒng)的路橋施工工藝相比較,預(yù)應(yīng)力在道路橋梁施工中的發(fā)展速度確實(shí)是異常驚人的。最近幾年,在理論的計(jì)算方面、檢測(cè)試驗(yàn)方面以及設(shè)備材料方面等都形成了一整套完整的體系,既優(yōu)化了工藝流程,也優(yōu)化了技術(shù)措施。在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁上的應(yīng)用將會(huì)更加成熟,其中可能存在的個(gè)別問(wèn)題也會(huì)得到完滿的解決,應(yīng)用前景非常廣闊。
所謂的預(yù)應(yīng)力也是預(yù)加力,主要就是在構(gòu)件受到荷載之前,要先施加一個(gè)跟即將受到荷載的力的方向相反的力,這個(gè)力度不但可以進(jìn)一步的消除即到來(lái)的荷載,還能在很大程度上提高構(gòu)件的抗裂性以及相應(yīng)的耐久性,增加其剛度和強(qiáng)度,而且還能非常明顯的改善諧振以及彈性變形等。在一些承重的關(guān)鍵部位應(yīng)用預(yù)應(yīng)力的時(shí)候,我們站在經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來(lái)進(jìn)行分析,不但可以節(jié)約道路橋梁建設(shè)過(guò)程中的混凝土跟鋼材,還在一定程度上減輕了橋梁自身的重量,最重要的是節(jié)省了很多建設(shè)方面的資金。除此之外,在橋梁的橋梁的抗裂、抗?jié)B透以及抗干裂等方面也得到了很好的應(yīng)用。事實(shí)上,預(yù)應(yīng)力在道路橋梁過(guò)程中的施工并沒(méi)有想象中的神秘,預(yù)應(yīng)力的施工還是比較簡(jiǎn)單一些的。結(jié)合上述技術(shù)優(yōu)勢(shì),使得預(yù)應(yīng)力在我國(guó)建筑工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用,也可以說(shuō),在我國(guó)道路橋梁建設(shè)和使用的時(shí)候,預(yù)應(yīng)力很好的提高了道路橋梁的使用壽命,為保障交通發(fā)揮了非常重要的作用。
在上個(gè)世紀(jì)80 年代中期,由我國(guó)自主研發(fā)成功的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼筋涂包設(shè)備,還有單根鋼絞線張拉錨固設(shè)備等配套技術(shù),此外還有無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程等,都在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展。在過(guò)去的幾十年間,無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),得到了很好的推廣與應(yīng)用,一些具備代表性的項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生,基本達(dá)到了國(guó)際上的先進(jìn)的技術(shù)水平。
上個(gè)世紀(jì)中后期,就我國(guó)而言,預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋張拉錨固技術(shù)發(fā)展非常迅速,先后研制出了多項(xiàng)中低強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力砼筋張拉錨固技術(shù)。其中有高強(qiáng)度的鋼絲錨體系,還有一些螺絲端桿技術(shù)等等,這些技術(shù)都是國(guó)際領(lǐng)先的水平。一直到了八十年代中后期,又培養(yǎng)出了很多高水準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)方面的人才,通過(guò)這些人員的努力,研制成了預(yù)應(yīng)力砼鋼絞線群錨張拉錨固體系,進(jìn)一步解決了預(yù)應(yīng)力施工中的一些關(guān)鍵性的技術(shù),這些都是在國(guó)際上比較先進(jìn)的技術(shù)。
在道路橋梁建設(shè)過(guò)程中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)也不只是局限在路橋的結(jié)構(gòu)中,有的還被很好的運(yùn)用到道路橋梁的加固和維修、山體邊坡等的加固與維修,還有一些在大型構(gòu)件中得到提升,運(yùn)用在頂推施工等多個(gè)方面。在道路橋梁中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù),不但能夠很好的節(jié)約道路橋梁施工所運(yùn)用的材料,還能相應(yīng)的減輕自重,不斷增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)的抗?jié)B透方面的能力,加大抗裂的水平,不斷降低道路橋梁結(jié)構(gòu)的主要拉應(yīng)力,還有一些豎向的剪力,使得結(jié)構(gòu)剛度得到提高,還具備一些特點(diǎn),包括施工的工藝比較方便快捷、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)也相對(duì)比較安全等。
因此,在我國(guó)道路橋梁建設(shè)過(guò)程中,預(yù)應(yīng)力技術(shù)運(yùn)用的非常廣泛。特別是隨著我國(guó)大力開(kāi)發(fā)交通設(shè)施建設(shè)的潮流中,應(yīng)用預(yù)應(yīng)力來(lái)增加道路橋梁的承載能力,還能相應(yīng)的提高道路橋梁的使用年限,具備非常重要的意義。
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,混凝土裂縫是其中一個(gè)很難防范的毛病,這也是道路橋梁施工質(zhì)量方面的通病,尤其是在道路橋梁中的一些大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,非常容易出現(xiàn)裂縫。這個(gè)時(shí)候就需要在道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力這項(xiàng)技術(shù),能很好的避免結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件過(guò)早的出現(xiàn)一些裂縫,這樣的預(yù)防效果非常的明顯。具體來(lái)說(shuō),在道路中的應(yīng)用就是在加載道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的構(gòu)件之前,要給其受拉區(qū)的混凝土預(yù)先施加一些壓力,也就是在混凝土的受拉的這個(gè)區(qū)域范圍之內(nèi),來(lái)進(jìn)行鋼筋的張拉,之后通過(guò)鋼筋自身的回縮力,使得混凝土受拉區(qū)預(yù)先受到鋼筋所給于的部分壓力。在這個(gè)時(shí)候,因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)或者是構(gòu)件在收到一些外力荷載所給于的拉力的時(shí)候,就要先抵消手拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力,這樣才能使得混凝土受到拉力。通過(guò)這幾個(gè)步驟就可以有效的限制混凝土的伸長(zhǎng),這樣做的目的就是為了延緩混凝土可能出現(xiàn)的裂縫或者是減少裂縫的出現(xiàn)。
對(duì)于道路橋梁來(lái)說(shuō),由于其跨度相對(duì)比較大,構(gòu)件的受彎能力的要求也相對(duì)比較高,這些基本的特點(diǎn)就決定了其受彎的結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件都是一些大型的鋼筋混凝土T 型梁,也可以是箱梁。然后在道路橋梁中鋼筋混凝土梁的部分受拉區(qū)域的混凝土拉應(yīng)力所受到的壓力比較大,而且受壓區(qū)混凝土的壓力也比較大,為了使結(jié)構(gòu)和部分構(gòu)件能夠很好的滿足其受彎能力的要求,這樣的成本是非常高的。如果采用碳纖維片粘貼的方法,通過(guò)這種方式來(lái)加固路橋鋼筋混凝土梁,利用碳纖維自身所具備的高度,加上施工工藝相對(duì)不是特別復(fù)雜,在發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在碳纖維片中相應(yīng)的采取了預(yù)應(yīng)力技術(shù)之后,能夠更好的發(fā)揮其自身的特點(diǎn),這樣就能非常有效的提高道路橋梁中鋼筋混凝土梁的性能。所以,在眾多的道路橋梁加固工程施工中,預(yù)應(yīng)力碳纖維片的應(yīng)用也變得越來(lái)越廣泛。
要在道路橋梁施工中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力,混凝土路面上的應(yīng)用是不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié),這也是在最近幾年才流行起來(lái)并迅速普及開(kāi)來(lái)的一項(xiàng)舉措。這項(xiàng)舉措的應(yīng)用原理跟預(yù)應(yīng)力在道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用基本是差不多的,也是通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置對(duì)混凝土的路面進(jìn)行相應(yīng)的約束,這樣能夠達(dá)到延緩裂縫出現(xiàn)的目的,做的好的情況下還能杜絕裂縫的出現(xiàn)。事實(shí)上,要在道路橋梁混凝土路面中更好的運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù),要重視前期的研究工作,通過(guò)對(duì)交通負(fù)荷的研究,溫度、適度等條件的變化可能導(dǎo)致的路面混凝土板底的摩擦約束等因素仔細(xì)的分析和研究,這樣才能使得道路橋梁的混凝土路面施工更加合理化,在這基礎(chǔ)上施加一些縱向的預(yù)應(yīng)力來(lái)減少混凝土路面的橫向收縮。當(dāng)前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟化。
在道路橋梁施工過(guò)程中,一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是多跨連續(xù)梁的施工,這對(duì)于路橋的整體安全性能具有非常重要的作用。就當(dāng)前情況來(lái)看,多跨連續(xù)梁在道路橋梁施工中的應(yīng)用也變得非常廣泛。對(duì)于多跨連續(xù)梁來(lái)說(shuō),包含的有正彎矩區(qū),還有一個(gè)是負(fù)彎矩區(qū)。對(duì)于正彎矩區(qū)來(lái)說(shuō)位于跨中,而負(fù)彎矩區(qū)位于支座處。在抗彎能力上,多跨連續(xù)梁具備非常好的額效果,當(dāng)然其抗剪能力也不例外。當(dāng)?shù)缆窐蛄旱膹?qiáng)度沒(méi)有達(dá)到相關(guān)需求的時(shí)候,就需要通過(guò)多跨連續(xù)梁進(jìn)行再次的加固。而且在多跨連續(xù)梁應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的時(shí)候,要多面的考慮周?chē)氖┕きh(huán)境,面對(duì)突發(fā)問(wèn)題要做好積極的處理。
因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)失效或者經(jīng)受過(guò)損傷,導(dǎo)致無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)的安全,也不能滿足正常的要求,就需要進(jìn)行加固處理。一般來(lái)說(shuō),對(duì)道路橋梁加固所采取的需哦是就是改變道路橋梁的結(jié)構(gòu)性能,還有的是加大道路橋梁構(gòu)件的強(qiáng)度,這樣能夠很好的提高道路橋梁的承載能力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)道路橋梁加固的目的。在橋梁加固施工過(guò)程中,可以采取兩種方法,一種方法是改變構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力,還有一種方法是進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力的加固。在這兩個(gè)方法中,第一種加固方法就是不斷加強(qiáng)構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力,加大其拉應(yīng)力,這樣一來(lái),構(gòu)件在承載的是夠,就會(huì)不斷加大其應(yīng)變力,這樣就加固了道路橋梁。第二種方式也就是體外預(yù)應(yīng)力,這是后張預(yù)應(yīng)力的一種,基本屬于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。這種方法主要是采用那些強(qiáng)度比較高的鋼筋或者型鋼,在被加固的構(gòu)建體外增加一個(gè)拉桿,也可以增加一個(gè)撐桿,撐桿或者拉桿加固能夠適用于受拉構(gòu)件的加固上,不但提高了構(gòu)件的承載力,還能相應(yīng)的提高截面的剛度,使得加固后構(gòu)件界面的抗裂能力得到相應(yīng)的提高。而且可以把預(yù)應(yīng)力通過(guò)體外筋的端部來(lái)向混凝土部位來(lái)傳達(dá),這樣一來(lái),預(yù)應(yīng)力對(duì)于減少橋梁的自重非常有效,通過(guò)進(jìn)一步提高道路橋梁的承載力,來(lái)相應(yīng)的減少預(yù)應(yīng)力的損失。此外,在道路橋梁加固工程中,模版是其中一個(gè)重要的工序,所謂模版加固就是在原來(lái)的箱梁的基礎(chǔ)上在內(nèi)測(cè)澆筑20 厘米厚度的混凝土,在加固腹板中施加一個(gè)豎向的預(yù)應(yīng)力,這個(gè)豎向的預(yù)應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為Rby=750MPa。
在道路橋梁施工過(guò)程中,由于混凝土澆筑的時(shí)候進(jìn)行野蠻作業(yè),還有的是沒(méi)有做好相應(yīng)的保護(hù)與跟進(jìn)工作,這些因素都可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的鋼筋管道出現(xiàn)不同程度的堵塞現(xiàn)象,還導(dǎo)致了穿預(yù)應(yīng)力的鋼筋的時(shí)候沒(méi)有辦法很好的通過(guò),有的即便是通過(guò)也會(huì)在一定程度上影響張拉的效果。在張拉的時(shí)候,預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)際上的伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度跟理論計(jì)算出來(lái)的長(zhǎng)度會(huì)存在比較大的出入,這就給道路橋梁施工的成本產(chǎn)生了影響,還影響了施工的工期,給施工帶來(lái)了麻煩。這就需要認(rèn)真研究預(yù)應(yīng)力鋼筋管道堵塞,盡可能的減少堵塞。要求在施工過(guò)程中務(wù)必按照相應(yīng)的規(guī)范來(lái)進(jìn)行管道的安裝,還要對(duì)管道進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)確的定位,要采取相應(yīng)的措施來(lái)避免其產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象,也不能出現(xiàn)扭曲和松動(dòng)現(xiàn)象。在混凝土澆筑的時(shí)候,也要禁止野蠻施工現(xiàn)象出現(xiàn),進(jìn)一步控制好抽芯的具體時(shí)間,這樣就保證既不會(huì)在混凝土沒(méi)有達(dá)到桂東的強(qiáng)度的時(shí)候就開(kāi)始抽芯,也不會(huì)因?yàn)槌樾緯r(shí)間沒(méi)把握好導(dǎo)致拔不出的現(xiàn)象以及把橡膠抽拔管拔斷的現(xiàn)象。
一般來(lái)說(shuō),在國(guó)內(nèi)現(xiàn)澆大苦熬度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁地板預(yù)應(yīng)力采用的是一端張拉的工藝,這兒所說(shuō)的大跨度也就是3 跨到5 跨,每個(gè)跨度為30m 到50m。我們打個(gè)比方,加入某個(gè)箱梁橋總共為5 跨,假如第一聯(lián)的跨度為66m,第二聯(lián)的跨度為88米,第三聯(lián)的跨度為150 米。采用一端張拉的方式把一束鋼絞線拉直的話,就需要0.3-0.4AK 的拉力,這么多的孔道需要跨越多個(gè)箱梁橫隔板,需要實(shí)驗(yàn)之后才能確定其孔道摩擦阻力。根據(jù)國(guó)外一些相關(guān)的規(guī)定,我們可以看出,在跨度大于或者等于30 米以上的預(yù)應(yīng)力的橋梁,都要求采用的是兩端對(duì)稱(chēng)的拉張工藝,這樣才能更好的保證跨中有效的預(yù)應(yīng)力跟橋梁在橫載作用下建立所需要的抵抗彎矩。不然就可能導(dǎo)致跨中承載能力不足而出現(xiàn)正截面的裂縫。根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查資料表明,在我國(guó)已經(jīng)通車(chē)的公路橋梁中,基本都出現(xiàn)過(guò)因?yàn)閺埨に噯?wèn)題而產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。
因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力在我國(guó)起步相對(duì)比較晚,當(dāng)前我國(guó)在道路橋梁施工過(guò)程中出現(xiàn)的不規(guī)范的行為相對(duì)比較多,特別是張拉控制不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯?wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)在施工中。在進(jìn)行張拉控制論計(jì)量的時(shí)候,很多施工工程采用的是1.5 級(jí)油壓來(lái)計(jì)量,這就導(dǎo)致了存在比較大的誤差,甚至一些工程在沒(méi)有對(duì)千斤頂進(jìn)行計(jì)量的情況下就投入張拉使用。還有一些張拉人員沒(méi)有接受專(zhuān)業(yè)的教育和培訓(xùn),只是臨時(shí)聘用,就可能導(dǎo)致張拉力時(shí)空現(xiàn)象的出現(xiàn),有的是張拉拉忽高忽低。尤其是在進(jìn)行多束張拉的時(shí)候,加上張拉控制的不是特別嚴(yán)謹(jǐn),每一束的張拉力都不相同,這就給預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常壞的影響。所以,要想使得道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量得到有效的控制,一個(gè)最根本的解決方式就是不斷規(guī)范施工,追求施工的科學(xué)性和專(zhuān)業(yè)性,采用相對(duì)比較專(zhuān)業(yè)的張拉人員,在設(shè)備上下功夫,堅(jiān)決獨(dú)立施工過(guò)程中出現(xiàn)不規(guī)范的行為。
由于自身存在的干縮問(wèn)題,加上溫差方面的原因,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就特別容易出現(xiàn)裂縫,特別是在道路橋梁的一些大型預(yù)應(yīng)力鋼筋結(jié)構(gòu)中,很多時(shí)候在進(jìn)行張拉之前就出現(xiàn)了裂縫,這樣就會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中根本沒(méi)有實(shí)現(xiàn)抗裂的目的。在張拉前出現(xiàn)的裂縫,一般來(lái)說(shuō)都不是特別均勻,而且寬度相對(duì)比較細(xì),大多數(shù)出現(xiàn)在表面并與短邊平行。所以,要盡可能的實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)效果,減少?gòu)埨翱赡艹霈F(xiàn)的裂縫。第一步就是要?dú)q預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制,避免構(gòu)件內(nèi)外出現(xiàn)比較大的溫差。具體來(lái)說(shuō),就是在高溫的時(shí)候使用低水化熱水泥,在低溫條件下采取相應(yīng)的保溫措施,可以適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)拆模的時(shí)間,這樣能夠使其緩慢的降溫。
對(duì)于道路橋梁中的預(yù)應(yīng)力混凝土路面進(jìn)行施工的時(shí)候,因?yàn)榛炷谅访婵赡墚a(chǎn)生的收縮和徐變過(guò)大,就有可能引發(fā)預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生損失,一般來(lái)說(shuō),都會(huì)給工程的質(zhì)量安全帶來(lái)非常嚴(yán)重的后果。所以,在我國(guó)大陸橋梁施工過(guò)程中,尤其是在道路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土路面施工工程中,不能通過(guò)采用其他外加劑的辦法來(lái)增加混凝土的和易性,因?yàn)檫@種方式非常不可取。可以采用那些強(qiáng)度比較大、水灰比較小的混凝土進(jìn)行施工。因?yàn)檫@些質(zhì)量比較高的混凝土具備自身的特點(diǎn),通過(guò)自身收縮以及徐變,就能很好的避免此類(lèi)現(xiàn)象的發(fā)生。
綜上所述,隨著改革開(kāi)放的不斷深入,我國(guó)的交通建設(shè)事業(yè)取得了突破性的發(fā)展,特別是道路橋梁建設(shè)更是突飛猛進(jìn)。在道路橋梁施工過(guò)程中,原有橋梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,加上負(fù)載量的不斷增加已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)在實(shí)行的橋梁標(biāo)準(zhǔn)。所以,要重視道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用,減少相關(guān)問(wèn)題的發(fā)生,保證道路橋梁建設(shè)施工質(zhì)量。
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