張乾吉

【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)所具有的高抗裂能力、高抗?jié)B性能以及高剛度、高強(qiáng)度等特點(diǎn)使得預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)路橋施工中得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代公路交通建設(shè)工程越來(lái)越多，公路路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)在這樣的市場(chǎng)條件下得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。文中就路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述。

【關(guān)鍵詞】：路橋施工?預(yù)應(yīng)力技術(shù)?應(yīng)用?混凝土

1引言

橋梁是一種架設(shè)于江河或者湖海之上，供行人與車(chē)輛來(lái)往交通的一種建筑物。到目前為止，橋梁建設(shè)已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展代表之一。當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展推動(dòng)這社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)我國(guó)的建筑施工行業(yè)同樣提出了更高的要求。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是目前橋梁建設(shè)施工過(guò)程中最常使用的一種技術(shù)，其在橋梁施工的過(guò)程中有著十分重要的作用。因此，對(duì)其開(kāi)展深入的探討有著重要的研究意義和價(jià)值。

2預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁運(yùn)用中的優(yōu)勢(shì)

預(yù)應(yīng)力在橋梁建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，與其他技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。預(yù)應(yīng)力屬于外界力，作用在橋梁的整體結(jié)構(gòu)上，而非橋梁的某一部分，而且預(yù)應(yīng)力在施工時(shí)，作為單獨(dú)的工序進(jìn)行，與橋梁內(nèi)部的其他材料之間沒(méi)有作用力，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和施工工作。預(yù)應(yīng)力具有獨(dú)特的抗滑、抗裂的特點(diǎn)，從而也具有防滲的特點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力能夠抵抗橋梁內(nèi)部的張拉應(yīng)力，從而保證橋梁的完整性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)橋梁的可靠度。從橋梁的后期維修方面來(lái)看，所有的橋

梁在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，都會(huì)有出現(xiàn)問(wèn)題的可能，免不了要進(jìn)行維修。在進(jìn)行維修時(shí)，橋梁的主體結(jié)構(gòu)，尤其是結(jié)構(gòu)框架是不能進(jìn)行改動(dòng)的，只能對(duì)這些部位進(jìn)行修繕?；炷羶?nèi)部鋼結(jié)構(gòu)之間的作用力的修繕是橋梁維修的重點(diǎn)，隨著預(yù)應(yīng)力的使用，在維修時(shí)，其優(yōu)勢(shì)就會(huì)明顯的顯現(xiàn)出來(lái)。在維修預(yù)應(yīng)力橋梁時(shí)，維修人員可以忽略混凝土內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)的作用力，只考慮外部的預(yù)應(yīng)力對(duì)橋體結(jié)構(gòu)的作用，保證對(duì)橋梁整體的維護(hù)，減少對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的改動(dòng)，保證橋梁整體的完整性和可靠性。

3預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

在橋梁施工時(shí)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用要根據(jù)工程的特征來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終施工過(guò)程將預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行落實(shí)，確保橋梁的質(zhì)量。

3.1預(yù)應(yīng)力施工的管理

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是橋梁施工工序中重要的一部分，所以要對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土施工進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)還要對(duì)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行控制，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的規(guī)劃，確保預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量。對(duì)于預(yù)應(yīng)力施工的管理一定要科學(xué)合理，在科學(xué)的管理基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制材料，根據(jù)施工設(shè)計(jì)的要求，對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn)，保證材料質(zhì)量的合格。

3.2預(yù)應(yīng)力混凝土的設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力混凝土的設(shè)計(jì)方案要結(jié)合橋梁的施工方案來(lái)進(jìn)行，不僅要考慮到橋梁的承載能力和正常情況下的使用，還要考慮到在施工中對(duì)預(yù)應(yīng)力材料的施工工藝和驗(yàn)收方法。在進(jìn)行施工驗(yàn)收時(shí)，首先檢查的就是橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全情況，其次檢查結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力水平是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣才能夠保證施工中預(yù)應(yīng)力鋼筋處在受拉狀態(tài)，控制混凝土截面的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，使最終的施工效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但是，在預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)方面，還要注意對(duì)荷載撓度計(jì)算的嚴(yán)格控制，將撓度參數(shù)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，絕對(duì)不可以超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍，這樣才能夠確保橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土的工程質(zhì)量。

3.3預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉工藝

預(yù)應(yīng)力筋的張拉包括兩個(gè)步驟，分別為預(yù)緊張拉和高應(yīng)力張拉。在進(jìn)行張拉時(shí)，要注意鋼絞線不能纏繞，預(yù)緊張拉的效果會(huì)直接關(guān)系到鋼絞線的張拉效果，所以要對(duì)預(yù)緊張拉進(jìn)行嚴(yán)格控制。在進(jìn)行預(yù)緊張拉時(shí)，要注意控制好預(yù)緊力的大小，力度不當(dāng)有可能造成鋼絞線發(fā)生纏繞或者位置發(fā)生改變。一般情況下，預(yù)緊力控制在設(shè)計(jì)拉力的15%，可以保證鋼絞線的位置不發(fā)生改變。在進(jìn)行預(yù)緊張拉后，不能立刻進(jìn)行高應(yīng)力張拉，必須先要測(cè)量橋梁構(gòu)建

的尺寸，檢查灌漿孔和排氣孔是否符合標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還必須對(duì)孔道的位置、混凝土的澆筑質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證孔道內(nèi)部暢通無(wú)堵塞等，這些小的問(wèn)題若不注意，也會(huì)導(dǎo)數(shù)、至鋼絞線張拉失敗。同時(shí)，對(duì)于張拉過(guò)程中需要用到的儀表、設(shè)備等要進(jìn)行統(tǒng)一的檢驗(yàn)，保證設(shè)備工作正常，儀表讀數(shù)準(zhǔn)確。

3.4預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析

預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析非常重要，在進(jìn)行分析時(shí)，一定要注意對(duì)結(jié)構(gòu)的每一部分截面進(jìn)行檢查，如果這些截面的應(yīng)力沒(méi)有符合標(biāo)準(zhǔn)要求，就要對(duì)改動(dòng)鋼束的布局，進(jìn)行多次的嘗試，直到每個(gè)截面的應(yīng)力符合標(biāo)準(zhǔn)要求為止。所以，預(yù)應(yīng)力錨具、預(yù)應(yīng)力鋼筋以及預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最后都要通過(guò)預(yù)應(yīng)力來(lái)決定其效用。此外，預(yù)應(yīng)力的損失計(jì)算通常包括瞬時(shí)的損失計(jì)算和后期的損失計(jì)算。瞬時(shí)的損失計(jì)算主要是計(jì)算在錨固之前鋼束錨產(chǎn)生的損失數(shù)值，但是在后張預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)中，還考慮了預(yù)留孔和鋼束之間的摩擦阻力的損失，兩種技術(shù)中考慮的計(jì)算范圍不一致。后期的損失計(jì)算主要是計(jì)算鋼束錨在國(guó)定之后產(chǎn)生的應(yīng)力損失。造成后期應(yīng)力損失的原因有混凝土收縮、鋼束松弛和后期預(yù)應(yīng)力束張拉導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力減小的損失等。

3.5施工技術(shù)的管理

在進(jìn)行橋梁工程施工時(shí)，要注意灌漿和封錨兩個(gè)施工工序的操作規(guī)范，要嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土灌漿時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋處在高應(yīng)力的狀態(tài)，還要對(duì)永久性的施工工序采取保護(hù)措施，所以在施工過(guò)程中，要在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后，及時(shí)進(jìn)行灌漿。在灌漿時(shí)，混凝土要分布均勻，密實(shí)飽滿，混凝土中水和水泥的比例要符合要求。在灌漿前，模板內(nèi)要保持干凈，并且在灌漿前灑水，使模板保持濕潤(rùn)。

4預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的最主要問(wèn)題

應(yīng)用預(yù)應(yīng)力于公路橋梁工程的施工時(shí)，特別容易被一些外界因素干擾，所以在施工過(guò)程中碰到問(wèn)題是難以避免的，甚至可能影響到公路橋梁工程的施工進(jìn)程。在預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁工程中可能會(huì)遇到如下問(wèn)題：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中張拉前的縫隙問(wèn)題、預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道的堵塞問(wèn)題、公路橋梁工程施工中預(yù)應(yīng)力會(huì)受到后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的張拉力控制問(wèn)題、波紋管堵塞的影響，預(yù)應(yīng)力超長(zhǎng)束的張拉工藝問(wèn)題等。公路橋梁工程中的預(yù)應(yīng)力超長(zhǎng)束張拉工藝問(wèn)題是指在公路橋梁施工過(guò)程中為了保證施工連續(xù)梁中每跨預(yù)應(yīng)力束的張拉應(yīng)兩端對(duì)稱(chēng)，而波紋管堵塞會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的鋼絞線無(wú)法予以通過(guò)，從而影響到張拉的預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長(zhǎng)情況。在公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工中的后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，要對(duì)張拉力情況作具體控制。另外在實(shí)際工程中，具體控制的方式應(yīng)根據(jù)每束張拉力的不同進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。

4.1結(jié)構(gòu)混凝土張拉有關(guān)的問(wèn)題

為了提升預(yù)應(yīng)力的混凝土強(qiáng)度，當(dāng)前采用最廣泛的方式就是通過(guò)向使用的混凝土加入早強(qiáng)劑的方法，在張拉預(yù)應(yīng)力之前向混凝土澆注3d后進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土張拉。但是該方法最大的弊端是強(qiáng)度模量和增長(zhǎng)彈性之間的增長(zhǎng)不同步。具體表現(xiàn)為增長(zhǎng)強(qiáng)度較快，增長(zhǎng)彈性模量很慢進(jìn)而造成無(wú)法保證增長(zhǎng)混凝土強(qiáng)度的時(shí)間。由于過(guò)早地張拉預(yù)應(yīng)力增加預(yù)應(yīng)力的損失，致使混凝土變形率增大，橋梁的承載力降低，甚至使橋梁出現(xiàn)了裂縫。另外使用當(dāng)場(chǎng)試塊檢測(cè)出的早期的等級(jí)替代當(dāng)場(chǎng)實(shí)際的混凝土強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，仍然會(huì)造成偏差。實(shí)際的測(cè)量結(jié)果表明出現(xiàn)事故的混凝土強(qiáng)度都低于當(dāng)時(shí)測(cè)試得出的強(qiáng)度。

4.2結(jié)構(gòu)張拉力控制

就目前而言，部分預(yù)應(yīng)力的施工對(duì)施工工藝的要求不夠規(guī)范，尤其沒(méi)有對(duì)張拉力進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而造成了預(yù)應(yīng)力橋梁質(zhì)量的不穩(wěn)定。通常情況下張拉力是主要的，預(yù)應(yīng)力中的伸長(zhǎng)筋量控制張拉工藝的使用，使用伸長(zhǎng)檢驗(yàn)張拉力的大小。由于通常計(jì)量張拉力采取1.4級(jí)的油壓，個(gè)別時(shí)候，張拉千斤頂時(shí)還沒(méi)有計(jì)量標(biāo)明，直接造成了無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量張拉力。另外部分工作人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊培訓(xùn)在工作時(shí)不夠?qū)Ｗ?，?yán)重的還會(huì)把表讀錯(cuò)，導(dǎo)致了較大誤差的產(chǎn)生。另外在大量束張拉的過(guò)程中，每束的張拉力是不同的，彈性的模量的取值很混亂，很難保證對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值的測(cè)試是完全準(zhǔn)確的，實(shí)際操作時(shí)難以將伸長(zhǎng)量的誤差控制在6%范圍之內(nèi)。

5提高預(yù)應(yīng)力體系的耐久性成為新的發(fā)展主題

我國(guó)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究與發(fā)展每一時(shí)期主題不同。在20世紀(jì)80年代末、90年代初，主題為提高預(yù)應(yīng)力鋼材的生產(chǎn)質(zhì)量，特別是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲與預(yù)應(yīng)力鋼絞線的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)幾年的努力，幾大主要生產(chǎn)廠分別引進(jìn)了國(guó)外的生產(chǎn)線與生產(chǎn)技術(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼材的質(zhì)量得到了控制與保證。由于預(yù)應(yīng)力工程的增多，特別是高速公路的迅速建設(shè)發(fā)展，錨具需求量大，生產(chǎn)廠家迅速增多。但有些錨具生產(chǎn)廠工藝落后，原材料來(lái)源也較雜，此階段生產(chǎn)的錨具質(zhì)量良莠不齊，錨具靜載組裝件試驗(yàn)結(jié)果反映的問(wèn)題較多。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，工程質(zhì)量監(jiān)督的嚴(yán)格、市場(chǎng)準(zhǔn)入制度的引入，最近幾年，錨具質(zhì)量已得到普遍提高，錨具檢測(cè)合格率較高，施工現(xiàn)場(chǎng)張拉出現(xiàn)滑絲等現(xiàn)象已不多見(jiàn)。最近2年，提高預(yù)應(yīng)力體系的耐久性成為新的發(fā)展主題。

5.1 后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿料專(zhuān)用外加劑得到研制與應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度直接影響后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的耐久性。在20世紀(jì)80年代中期和90年代初期，歐洲幾座后張預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的倒塌暴露了因灌漿不密實(shí)、漏漿、水泥漿水灰比太大等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力降低以致整體結(jié)構(gòu)破壞的問(wèn)題。江蘇省建筑科學(xué)研究院和東南大學(xué)預(yù)應(yīng)力工程研究所共同研制開(kāi)發(fā)了JM-HF預(yù)應(yīng)力孔道灌漿專(zhuān)用外加劑，并于2002年底通過(guò)鑒定。其主要性能指標(biāo)如下：水灰比約為0.36;靜止2h的泌水率幾乎為零;不收縮;流錐小于18s;硬化后的漿體強(qiáng)度可達(dá)50MPa。灌漿試件剖管及實(shí)際工程應(yīng)用表明，采用JM-HF專(zhuān)用灌漿外加劑，能保證孔道灌漿質(zhì)量。

5.2 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿技術(shù)有了創(chuàng)新

這主要表現(xiàn)為采用真空輔助壓漿的預(yù)應(yīng)力孔道灌漿技術(shù)。在南京長(zhǎng)江二橋橋塔的上部拉索錨固段，小曲率半徑的環(huán)向預(yù)應(yīng)力孔道首次采用了香港VSL公司的真空輔助壓漿技術(shù)，既提高了孔道中水泥漿體的密實(shí)度，也提高了后張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的耐久性。

5.3 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)得到進(jìn)一步研究與推廣應(yīng)用

對(duì)比體內(nèi)預(yù)留孔道灌漿的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)為可隨時(shí)控制、調(diào)校索的應(yīng)力，檢查索的腐蝕。日本預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中體外預(yù)應(yīng)力索的應(yīng)用正逐漸擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)正開(kāi)始應(yīng)用。在大跨度空間預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)也已有一定的應(yīng)用量。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要研究熱點(diǎn)在索體和錨固系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向裝置，以及錨下應(yīng)力分析等。體外索的預(yù)應(yīng)力索體類(lèi)型有高密度塑料管內(nèi)穿入普通光面鋼絞線、環(huán)氧噴涂鋼絞線或環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線，管內(nèi)灌入水泥漿或油脂;鍍鋅鋼絞線索外包PE，擠塑成型;環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線成品索等。

6橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)與房屋預(yù)應(yīng)力技術(shù)交叉互補(bǔ)發(fā)展

（1）斜拉橋預(yù)應(yīng)力斜拉索的掛索技術(shù)有助于房屋大跨空間預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力拉索的掛索。

（2）懸索橋的承重索帶有穩(wěn)定索的貓道新技術(shù)有助于與市政工程大跨徑預(yù)應(yīng)力索桁架管道橋的技術(shù)互補(bǔ)。

（3）斜拉橋鋼箱梁橋節(jié)段安裝施工利用預(yù)應(yīng)力鋼索與同步控制千斤頂整體提升技術(shù)與大跨空間鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝的整體提升及整體水平滑移有相似和互補(bǔ)之處。

（4）預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋的連續(xù)頂推或牽引安裝技術(shù)與舊城改造中的已建房屋的移樓技術(shù)也有相似和互補(bǔ)之處，預(yù)應(yīng)力鋼絞線束可作牽引索，多臺(tái)千斤頂需同步控制。

預(yù)應(yīng)力作為一種手段，給予結(jié)構(gòu)和施工新的生命力。國(guó)際交流的加快，境外建筑設(shè)計(jì)師和工程承包商不斷進(jìn)入國(guó)內(nèi)建設(shè)市場(chǎng)，使預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展更快，應(yīng)用對(duì)象更多，應(yīng)用量更大。

7小結(jié)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中使用廣泛，發(fā)展快速，是橋梁工程中優(yōu)先使用的一種技術(shù)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠增強(qiáng)橋梁自身的抗裂性能，減輕橋梁結(jié)構(gòu)自重，增加橋梁跨度，提升橋梁的承載能力，延長(zhǎng)使用壽命等，預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)于橋梁的意義非常重要。但是預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工上具有一定的難度，在施工上還存在一些問(wèn)題，需要非常專(zhuān)業(yè)的操作才能完成。所以，在預(yù)應(yīng)力施工中，必須注意各個(gè)環(huán)節(jié)的施工流程，確保每一道工序都嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。經(jīng)過(guò)不斷

研究和經(jīng)驗(yàn)的積累，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的問(wèn)題一定會(huì)得到解決，使我國(guó)的橋梁建設(shè)水平大幅提高。

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