胡安冉

（棗莊市政工程股份公司，山東 棗莊 277800）

解析預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用

胡安冉

（棗莊市政工程股份公司，山東 棗莊 277800）

現(xiàn)階段整個社會對路橋工程建設(shè)質(zhì)量均給予了有史以來的最高程度的重視，國家相關(guān)行政管理機構(gòu)亦對路橋行業(yè)建設(shè)實施了更為全面、嚴格及規(guī)范的標準。筆者緊密聯(lián)系當今路橋工程建設(shè)中所遇到的各類問題及相關(guān)的工程實例深入闡釋一下關(guān)于在路橋建設(shè)行業(yè)中的預(yù)應(yīng)力施工工藝的運用策略。

路橋項目；橫梁；張拉處置；工藝方案；應(yīng)用技術(shù)

我國交通領(lǐng)域中的路橋工程建設(shè)的強力推進，一段時期以來促使了我國的路橋工程項目建設(shè)總量持續(xù)擴增，施工規(guī)模不斷擴大，由此也展示出相關(guān)的預(yù)應(yīng)力施工工藝在路橋施工中的關(guān)鍵作用。故科學、完整地應(yīng)用好預(yù)應(yīng)力技術(shù)是優(yōu)化和保障路橋工程建設(shè)質(zhì)量的首選策略。

1.預(yù)應(yīng)力施工工藝的概念

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是為了促進工程建設(shè)質(zhì)量的優(yōu)化工作而在20世紀50年代興起并得到廣泛運用的最先進型路橋建造工藝。由于它在當今的路橋工程領(lǐng)域中獲取了廣泛的運用，在20世紀80年代又在經(jīng)歷了相關(guān)工程技術(shù)管理者的進一步完善之后而被大量運用于路橋項目建設(shè)中，而且在大量的路橋項目建設(shè)實踐中已完整展示了此類施工工藝的獨特功能，之后此項新施工工藝被快速地在國際路橋工程建設(shè)領(lǐng)域推廣開來。

路橋項目建設(shè)中所應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力施工工藝重點是應(yīng)用在其鋼筋水泥結(jié)構(gòu)體的提前制作環(huán)節(jié)中，依照相異區(qū)間的鋼筋水泥構(gòu)架所對應(yīng)的應(yīng)力維度分布及強度水平而制作出來的承受著加載應(yīng)力的鋼筋水泥構(gòu)架來具體平衡整體或局部的鋼筋水泥應(yīng)力，能夠?qū)摻钏鄻?gòu)體的服役周期大范圍地延長。此種預(yù)應(yīng)力型鋼筋水泥構(gòu)體的制作程序包括先張工藝及后張工藝，此二類制作工藝是依照相異的施工地域環(huán)境及制作目標而實施的基本制作模式。

在路橋預(yù)應(yīng)力構(gòu)架的制作中，有時可能發(fā)生由于預(yù)應(yīng)力型鋼絞線被切除且喪失后續(xù)張拉應(yīng)力之后所產(chǎn)生的錨下實際預(yù)應(yīng)力欠缺現(xiàn)象。運用哪一類流程實施張拉工序值得探究分析。依照具體工程案例，依托構(gòu)建運算模型對整體錨板及含有連接平面的錨板展開應(yīng)力狀況分析，經(jīng)過比較分析可知：所利用的張拉工序的操作流程是有效的，并實施好中橫梁區(qū)間的強度設(shè)計，可給其他路橋項目建設(shè)的施工工序開展提供經(jīng)驗。

2.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用實例分析

2.1工程概況

華北地區(qū)某個在建大橋結(jié)構(gòu)中的橫梁選取預(yù)應(yīng)力型鋼絞線持續(xù)張拉，一頭錨固，一頭張拉，其鋼絞線選用14束直徑為Фs15.4mm高強度低松弛無黏結(jié)型鋼絞線，其擬定的抗拉等級基準fpk=1858MPa，操作張拉預(yù)應(yīng)力是1412MPa，14束/根Фs15.4mm，一束張拉應(yīng)力是2297.6kN。鋼絞線的長度是8.625m，計算其理論伸長值是58.2mm。

工程施工作業(yè)過程：2014年8月17日對某一在建大橋結(jié)構(gòu)中的兩道中部橫梁14根鋼絞線實施張拉工序，期間對隨時出現(xiàn)的問題進行處理。其中出現(xiàn)橋體結(jié)構(gòu)的中部橫梁所連接的鋼絞線張拉應(yīng)力存在缺陷問題。

存在張拉力欠缺的原因：直徑為Фs15.4mm的高強度低松弛無黏結(jié)型鋼絞線單束張拉應(yīng)力是194.8kN，作業(yè)工地管理人員錯把張拉應(yīng)力定值到140.6kN，造成施工現(xiàn)場把張拉環(huán)節(jié)的整體張拉應(yīng)力錯誤地取值為1701kN，其僅相當于擬定張拉應(yīng)力值2412.5kN的70.51%，鋼絞線整體實際伸長量較之前設(shè)計的理論伸長量短15.8mm。針對此缺陷情況，施工隊立即進行了現(xiàn)場處置。

2.2張拉施工方案的確定

由于新型預(yù)應(yīng)力型鋼筋混凝土施工技術(shù)是一類最先進的路橋項目建設(shè)工藝，在它的試驗應(yīng)用環(huán)節(jié)中對于其制作階段所使用的鋼筋、水泥等工料都給出了很嚴格的規(guī)范標準。以保障實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的真正利用成效。

此工藝過程的張拉機理和預(yù)先所擬定的總體張拉作業(yè)過程一樣，而且在張拉結(jié)束之后其預(yù)應(yīng)力鋼絞線不致于出現(xiàn)回縮情況而導致其預(yù)應(yīng)力的欠缺，其實際操作過程如下：

①在所用千斤頂前部區(qū)間利用內(nèi)徑為17.4cm，外徑為27cm的46號碳鋼材料制作工件錨抱箍部件，其抱箍部件長度為18cm，鋼體抱箍外圍平衡設(shè)置出20個螺栓穿孔，其螺栓穿孔利用Ф24mm超強螺絲來連接這一鋼體抱箍及固定錨，超強型螺絲強度指標13.1mm。其后部鋼體抱箍的規(guī)格與前部規(guī)格品質(zhì)一致。

②傳力鋼棒選用直徑為18.2cm實心46號碳鋼部件。和前、后頂部抱箍螺栓相連接，前、后部包含和鋼棒螺栓連接深度為9cm。

③在實施張拉工序之前，其前頭的鋼體抱箍和剛結(jié)束澆筑工序的梁體水泥之間縫隙利用4個Ф9cm實心鋼體棒按等邊型三角形狀設(shè)置，以此來作為其結(jié)構(gòu)的支撐架。

④固定錨外圍利用剖光設(shè)備進行人工整體研磨，并加工出20只和Ф24mm的超強度螺絲接觸面，接觸面研磨深度掌握在6mm，出于確保超強螺絲及固定錨連接面可滿足張拉過程剪切應(yīng)力需求，在研磨過程中要將20個連接表面上下交叉，上下兩列完整研磨出10個接觸表面（實施張拉工序中對于固定錨的研磨過程，經(jīng)過和固定錨供貨方溝通，固定錨生產(chǎn)方明確表示其對固定錨的工作品質(zhì)不會產(chǎn)生負面作用）。

3.結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力參數(shù)模擬測試

為了確保錨固裝置的持久性及穩(wěn)固性，對此分隔型立交中部橫梁的橫向隔板在經(jīng)歷張拉工序后的預(yù)應(yīng)力承載性能變化展開全面分析，且由此擬定出確保錨固裝置持久及穩(wěn)固性的有效化施工方案。

3.1完整型錨板參數(shù)模擬測試

3.1.1運算模型構(gòu)建

①工程材料特征

固定錨板選取45號碳型鋼材料制做而成，45號碳型鋼材料的機械性能參數(shù)為：彈性系數(shù)Es=2.2×1022Pa；剪應(yīng)力改變系數(shù)Gs=80×112Pa；實體密度ρs=7.90×102kg/m3。

黏結(jié)型鋼絞線，擬定抗拉等級指標fpk=1859MPa，實際張拉過程應(yīng)力指標為1389MPa，單束鋼筋張拉應(yīng)力是194.8kN。

②整體錨板參數(shù)模型構(gòu)建

依照錨板結(jié)構(gòu)圖紙，選取對應(yīng)工程數(shù)學有限元型系統(tǒng)軟件構(gòu)建整體錨板的有限元型數(shù)學模型。

3.1.2負載及周邊區(qū)域狀況模擬

①負載情況模擬

外徑Фs15.3mm的高強度低松弛無黏結(jié)型鋼絞線單束張拉應(yīng)力是194.2kN，把每根張拉應(yīng)力依照靜力均衡狀況來均勻分布并施加于錨固板眼內(nèi)的受力區(qū)域上。實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力負載結(jié)構(gòu)數(shù)學模擬。

②邊界狀況數(shù)學模擬

在固定錨板和錨固墊板連接面區(qū)域內(nèi)，設(shè)置立體三維方向位置固定，為了讓模型處于靜定狀態(tài)，再強化平面位移約束。

3.1.3整體錨板模型數(shù)值運算結(jié)果

設(shè)置負載之后運算得出的整體錨板的應(yīng)力結(jié)構(gòu)分布云立體圖。預(yù)置應(yīng)力張拉工序之后整體錨固工具的應(yīng)力分布方式基本是-12.1MPa（承壓）～-189MPa（承壓），重點置于承壓情況；考察1/3截面及1/5截面應(yīng)力分布立體云圖，可得此處截面錨固工具的應(yīng)力狀態(tài)分布是-11.6MPa（承壓）～-197MPa（承壓），基本置于承壓環(huán)境；剖析4/5截面應(yīng)力分布云圖可得：這一截面錨固工具基本應(yīng)力結(jié)構(gòu)分布為-47.2MPa（承壓）～-182MPa（承壓）。由此可得，在預(yù)應(yīng)力型鋼束經(jīng)張拉工序處置之后，整體錨固板的應(yīng)力結(jié)構(gòu)分布為-11.6MPa～-198MPa（承壓），基本是處于承壓格局，低于45號鋼材的屈服型應(yīng)力界限360MPa。

3.2計算模型建立

依照張拉操作方案，將固定錨外圍利用磨光設(shè)備人工均勻式研磨20個與Ф24mm超強螺栓銜接面，銜接面研磨深度控制在6mm，為了保證高強螺栓和工作錨接觸面能承受張拉剪切力要求，打磨時20個連接面前后錯開，前后兩排均勻打磨10個接觸面。兩排連接面間距8mm。

3.3兩類錨板數(shù)值計算結(jié)果比較分析

從以上內(nèi)容可知，采用該張拉施工方案對此分隔式立交橋兩道中橫梁18束鋼絞線進行張拉工序處置后，含連接面的錨板的應(yīng)力最大為216MPa，低于45號鋼屈服應(yīng)力356MPa，受力性能仍能夠滿足設(shè)計及規(guī)范要求，說明選取的張拉方案是可行的。

此中橫梁所施加的預(yù)應(yīng)力體系證明是成立的，但中橫梁預(yù)應(yīng)力體系錨具因開鑿連接面而增大了其應(yīng)力負荷，鑒于該梁體目前的施工狀態(tài)，決定采取加強中橫梁處橋面配筋的方式再予以加強，以改善中橫梁的受力性能。

結(jié)語

總之，在路橋施工過程中應(yīng)當對工程質(zhì)量進行嚴格地控制，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用就是一種十分有效的控制方案。在施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用不但可以抬高工程質(zhì)量，同時還能夠提高施工效率，節(jié)約工程成本，提高施工企業(yè)單位的市場競爭力。

[1]何宏偉.預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于路橋施工中的分析[J].科技傳播，2013（1）：98.

[2]趙青山.探究路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2015（3）：126.

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