劉 勇 （安徽省引江濟(jì)淮工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)即在結(jié)構(gòu)中先施加應(yīng)力，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)看，預(yù)應(yīng)力的材料規(guī)劃、錨固、內(nèi)部應(yīng)力控制等都需要規(guī)劃在一個(gè)合理的程度之內(nèi)，然后讓混凝土構(gòu)件能夠在荷載作用下不發(fā)生開(kāi)裂。我國(guó)從解放初期就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工進(jìn)行研究，包括斜拉橋、懸索條、T形梁等都是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。引江濟(jì)淮工程自南往北由引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送段組成，其中引江濟(jì)巢末端有小合分線河道輸水?？缫瓭?jì)巢、江淮溝通段預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)形式主要為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（剛構(gòu)），跨河主橋跨徑布置為（72+120+72）m 或（75+130+75）m，引橋多為30m箱梁；跨小合分線、江水北送段輸水河渠橋梁主要為20m預(yù)應(yīng)力T梁。同類型橋梁數(shù)量較多，為保證橋梁順利施工，有必要對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行探討分析。

1 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)理論

1.1 預(yù)應(yīng)力變化

對(duì)于張拉控制應(yīng)力的變化趨勢(shì)分析，在構(gòu)件的抗裂性能相同的情況下可以減少鋼使用量，且混凝土中預(yù)壓應(yīng)力增大的情況也能得到相應(yīng)控制。但需要考慮到鋼絲束可能出現(xiàn)的斷絲情況。由于鋼絲受到的應(yīng)力不完全相同，按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，對(duì)于張拉控制應(yīng)力進(jìn)行了明確要求，并設(shè)置了相關(guān)的安全系數(shù)，根據(jù)鋼束質(zhì)量、混凝土出現(xiàn)脆裂的可能性等相關(guān)參數(shù)來(lái)進(jìn)行控制。

但是在實(shí)際的施工過(guò)程中，受限于施工材料性能、環(huán)境因素與技術(shù)條件的差異，預(yù)應(yīng)力變化損失情況不可避免。雖然這一數(shù)據(jù)的變化對(duì)于結(jié)構(gòu)承載能力的影響程度較小，但對(duì)于不同荷載下的性能影響卻非常明顯。無(wú)論是反拱、變形還是開(kāi)裂荷載，都會(huì)存在相應(yīng)的損失。一般情況下可以針對(duì)橋梁施工的具體要求來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)計(jì)算，如果沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，則按照前文所提到的規(guī)范要求來(lái)計(jì)算構(gòu)件截面應(yīng)力、鋼束控制應(yīng)力與錨具變形、接縫等相關(guān)參數(shù)。

1.2 混凝土預(yù)應(yīng)力變形

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的變形情況一部分是因?yàn)轭A(yù)加力的作用產(chǎn)生的變形，另一部分則是因?yàn)楹奢d作用而出現(xiàn)撓度變化。在荷載作用下，構(gòu)件變形也可以按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，而構(gòu)件的抗彎剛度也會(huì)隨著荷載的變化而變化。隨著荷載的增加，撓度在增加速度上有著更明顯的趨勢(shì)，所以在計(jì)算的過(guò)程中，可以進(jìn)行直接雙線性法來(lái)簡(jiǎn)化曲線，并最終計(jì)算出在荷載作用下的變形情況。

在預(yù)拱度的設(shè)置方面，如果預(yù)應(yīng)力引起的變形能夠具備一定的余量，就需要考慮到向下的預(yù)拱度。如果跨徑較大時(shí)，則會(huì)因?yàn)楹爿d的作用引起程度更大的變形。所以，預(yù)拱度可以被考慮成為用于抵消塑性變形的合理方式，并使用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，預(yù)應(yīng)力鋼束的長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)值可以選擇2.0的標(biāo)準(zhǔn)。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的相關(guān)研究

2.1 材料與設(shè)備規(guī)劃

從材料與設(shè)備類型來(lái)看，包括鋼絞線、錨具、夾具、連接器等。

按照《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》及《預(yù)應(yīng)力混凝土用錨具、夾具和連接器》的相關(guān)要求，除了在進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)對(duì)其規(guī)格進(jìn)行檢查之外，都應(yīng)該確定質(zhì)量與參數(shù)要求。例如當(dāng)鋼絞線的應(yīng)力松弛性能或最大力總伸長(zhǎng)率不符合技術(shù)要求時(shí)，則需要從未進(jìn)行試驗(yàn)的材料中繼續(xù)選擇不合格的材料進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)[1]。在錨具、夾具與連接器的檢驗(yàn)工作中，應(yīng)該圍繞外觀、硬度與錨固能力三個(gè)方面展開(kāi)。尤其是在錨固能力的檢驗(yàn)方面，當(dāng)靜載錨固性能試驗(yàn)的結(jié)果不能滿足技術(shù)要求時(shí)，則需要重新進(jìn)行檢驗(yàn)。如圖1所示的錨具。

圖1 錨具示意圖

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼束的安裝過(guò)程

安裝環(huán)節(jié)的首要工作是進(jìn)行預(yù)拉力鋼束的下料工作。在構(gòu)件長(zhǎng)度與錨具長(zhǎng)度確定之后，按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，如果預(yù)應(yīng)力鋼束的長(zhǎng)度小于25m，可直接在一端張拉，反之，則可以在兩端張拉。兩者的公式表達(dá)如下：

其中，為構(gòu)件孔道長(zhǎng)度，l1為工作錨厚度，l2為千斤頂長(zhǎng)度，l3為工具錨厚度。下料過(guò)程中建議使用砂輪切割機(jī)來(lái)進(jìn)行切割，不得使用電弧切割。如果在切割前存在機(jī)械損傷情況，那么需要按照預(yù)應(yīng)力束的長(zhǎng)度進(jìn)行分批切割，然后利用標(biāo)簽來(lái)區(qū)分具體的長(zhǎng)度與部位。

另外，在預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)入波紋管之前，需要按照錨板的排列類型進(jìn)行編束，考慮到施工時(shí)的技術(shù)簡(jiǎn)便要求，可以選擇金屬波紋管按照預(yù)應(yīng)力鋼束的長(zhǎng)度要求來(lái)截取相應(yīng)的長(zhǎng)度，接口處需要裹緊，減少水漿滲透的可能性[2]。另外，在預(yù)應(yīng)力束穿管完畢后還應(yīng)該保障安裝的合理性。例如P型固定端的制作，如圖2所示。

圖2 P型固定端制作模式

按照工程要求，對(duì)于混凝土的澆筑步驟應(yīng)該以底板、腹板、頂板的順序來(lái)展開(kāi)，按照施工圖紙與技術(shù)要求來(lái)對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行綁扎，并結(jié)合應(yīng)力鋼束曲線來(lái)采取固定安裝模式。安裝環(huán)節(jié)需要避免反復(fù)彎曲而產(chǎn)生的管壁變形，且需要將鋼筋骨架與定位鋼筋焊接在一起。另外，安裝就位環(huán)節(jié)中還需要保障其重疊，沿著長(zhǎng)度方向設(shè)置好定位鋼筋。另外，如構(gòu)造鋼筋和管道互相干擾時(shí)，則應(yīng)該對(duì)鋼筋進(jìn)行調(diào)整，并保障管道位置的準(zhǔn)確程度。

安裝結(jié)束后的保護(hù)工作應(yīng)該考慮將開(kāi)口進(jìn)行密封，從而防止?jié)駳膺M(jìn)入。另外，需要進(jìn)行全面檢查，重點(diǎn)巡查可能出現(xiàn)損壞的管道，并且在混凝土澆筑前，將管道上本身存在的損壞區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)修復(fù)。

2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑

澆筑應(yīng)該保持上文所提到的底板、腹板、頂板的順序。在材料選擇上水泥的水化熱比應(yīng)該保持較低的水平，例如礦渣硅酸鹽水泥。骨料方面則按照混凝土配合比的要求，選擇碎石、粗骨料，并維持混凝土的可泵性。外加劑的選擇方面需要考慮水泥水化作用下的水含量，所以在保障和易性不變化的前提下加入合理含量的減水劑，并控制單位用水量，可以在一定程度上減少水泥用量。

實(shí)際澆筑過(guò)程中與混凝土接觸的一面需要涂刷脫模機(jī)，按照結(jié)構(gòu)的形狀與鋼筋布置方案，按要求分層進(jìn)行，下層混凝土初凝前需要將上層混凝土澆筑完畢。澆筑結(jié)束后可以使用薄膜法進(jìn)行掩護(hù)工作，并按照規(guī)定留置試塊作為試驗(yàn)備用[3]。

2.4 鋼束張拉

對(duì)于長(zhǎng)度小于25m的預(yù)應(yīng)力鋼束采用一段張拉，需要考慮到孔道摩擦阻力與管道的曲率半徑與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系，同時(shí)應(yīng)考慮到鋼束回縮可能產(chǎn)生的應(yīng)力損失。因此在實(shí)際的技術(shù)控制中，考慮到錨具變形與接縫處的預(yù)應(yīng)力損失情況，損失會(huì)沿著構(gòu)件長(zhǎng)度進(jìn)行減少，最大值在張拉端區(qū)域。如果趕緊回縮值太大，那么預(yù)應(yīng)力損失值同樣較大，此時(shí)可以通過(guò)張拉后的錨固工作來(lái)抵消損失，或是選擇會(huì)縮量相對(duì)更小的錨具進(jìn)行控制。對(duì)于長(zhǎng)度大于25m的鋼束，張拉時(shí)應(yīng)采用2臺(tái)以上的千斤頂實(shí)施對(duì)稱張拉，當(dāng)張拉至控制應(yīng)力時(shí)，還需要保證千斤頂有足夠的持荷時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

在橋梁的施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用需要進(jìn)行合理規(guī)劃與組織施工。文章結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)的理論基礎(chǔ)，介紹了具體的施工技術(shù)方案，保障工程滿足質(zhì)量要求，具有一定的應(yīng)用合理性，為引江濟(jì)淮工程跨河預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁順利實(shí)施提供技術(shù)支持。在未來(lái)的橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用范圍也會(huì)增加，并隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬來(lái)促進(jìn)規(guī)?；?，朝著高強(qiáng)度、輕質(zhì)量的方向發(fā)展。