程家輝

（北京城建北方集團(tuán)有限公司，北京101300)

0 引言

在當(dāng)前的市政橋梁工程中，橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接影響著使用安全以及使用壽命的長(zhǎng)短，我國(guó)很多地區(qū)的橋梁因?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了裂縫或坍塌等情況，故本文對(duì)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的作用與價(jià)值進(jìn)行論述，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)對(duì)市政橋梁的穩(wěn)定起到了十分重要的作用。在市政橋梁工程施工中，施工人員必須從系統(tǒng)化的角度，科學(xué)使用市政橋梁的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，并建立其應(yīng)用體系，以保證市政橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量和安全。

1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)介紹

1.1 預(yù)應(yīng)力的概念

預(yù)應(yīng)力是指在結(jié)構(gòu)受到荷載前的預(yù)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)的預(yù)壓應(yīng)力，使受拉區(qū)的混凝土承受外部荷載的內(nèi)力而產(chǎn)生的壓力，從而消除因外部負(fù)荷而造成的全部或部分的張應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)改善結(jié)構(gòu)的目的，避免對(duì)結(jié)構(gòu)造成損傷。

1.2 施加預(yù)應(yīng)力的方法

在建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力的施工方法有以下幾種：一是電加熱拉伸；二是機(jī)械張拉法。機(jī)械張拉法又分為兩類：一是先張法，即先拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，再灌注混凝土，通常用于小跨度預(yù)應(yīng)力梁板；二是后張拉法，這種方法的適用范圍更廣[1]。

1.3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 優(yōu)點(diǎn)分析

首先，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是一種改善結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的工程技術(shù)，可以使橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎、抗拉、抗剪能力得到有效提高，結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能穩(wěn)定性可得到良好的保障。其次，如果在市政橋梁工程中采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，可以在一定程度上調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力，使橋梁的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固、整體性更高。因此，對(duì)于橋梁工程而言，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)具有十分重要的作用和意義，特別是對(duì)于跨徑大的橋梁施工，采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)就更顯得十分必要，它不僅可以降低橋梁自重，還可改善橋梁施工質(zhì)量。

1.3.2 缺點(diǎn)分析

盡管預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用于橋梁施工更具優(yōu)越性，但從現(xiàn)階段施工技術(shù)水平來(lái)看，此技術(shù)應(yīng)用仍存在不足，這些缺點(diǎn)并不針對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，但對(duì)于其建造過(guò)程中的難度提出了一定的要求[2]。

首先，如果預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)沒(méi)有在橋梁建設(shè)中得到合理應(yīng)用，那么不僅會(huì)造成橋梁工程出現(xiàn)安全隱患，還會(huì)導(dǎo)致工程成本增加，甚至無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的出行需求。其次，利用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)建造橋梁，將比常規(guī)的施工方式更困難，許多細(xì)節(jié)的控制，對(duì)于混凝土這種施工材料來(lái)說(shuō)，尤其對(duì)性能方面有很高的要求，同時(shí)，對(duì)橋梁工程的建設(shè)，若在橋梁施工過(guò)程中沒(méi)有注意預(yù)應(yīng)力，就不能確保橋梁整體建設(shè)水平，甚至造成項(xiàng)目發(fā)生安全事故，這是當(dāng)前預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)推廣應(yīng)用過(guò)程中所碰到的最大難題。

2 市政橋梁工程中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用方向

2.1 在市政橋梁加固施工中應(yīng)用

在市政橋梁工程中，加固施工一直是備受關(guān)注的問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力加固不僅可以加強(qiáng)市政橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且可以最大限度地減少混凝土的變形，提高其承載力（即強(qiáng)度），從而獲得較好的抗壓應(yīng)力[3]。在此基礎(chǔ)上，在橋梁上采用預(yù)加應(yīng)力，也就是用壓應(yīng)力來(lái)消除張應(yīng)力，可達(dá)到更好的加固效果。

2.2 在市政橋梁彎矩構(gòu)件加工中應(yīng)用

彎矩結(jié)構(gòu)是市政橋梁的關(guān)鍵部件，它對(duì)橋梁的壽命長(zhǎng)短有很大的影響，市政橋梁的彎矩結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力。在市政橋梁工程中，由于受力過(guò)大，會(huì)造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷裂、損壞，從而降低結(jié)構(gòu)的使用壽命以及影響橋梁的使用壽命。同時(shí)，可以利用預(yù)應(yīng)力方法進(jìn)行彎矩構(gòu)件的成形工藝，這樣可以有效地降低或消除彎矩加工過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和壓應(yīng)力，保證構(gòu)件的強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)的總體質(zhì)量。

2.3 在多跨連續(xù)市政橋梁施工中應(yīng)用

多跨連續(xù)橋是我國(guó)市政橋梁中最重要的一種結(jié)構(gòu)形式。由于其本身的特性，多跨連續(xù)橋梁的結(jié)構(gòu)存在一定的正、負(fù)力矩，正、負(fù)彎矩是橋梁的最大值。因此，在市政橋梁中，正、負(fù)彎矩是決定其穩(wěn)定性的重要因素。在多跨連續(xù)橋梁中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，能有效地提高其抗剪承載能力，并能提高其穩(wěn)定性。因此，可以降低結(jié)構(gòu)的開裂概率，改善結(jié)構(gòu)的抗彎性，提升結(jié)構(gòu)的安全性。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政橋梁工程中的應(yīng)用

3.1 科學(xué)選擇材料

在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼絞線和波紋管是主要的結(jié)構(gòu)材料，其質(zhì)量的好壞將直接影響到預(yù)應(yīng)力混凝土的施工質(zhì)量，所以有關(guān)部門要對(duì)材料進(jìn)行質(zhì)量控制。在施工之前，必須對(duì)市政橋梁工程有充分的了解，根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇適當(dāng)?shù)慕ú?，并選擇適合且性價(jià)比好的材質(zhì)，如低松弛鋼絞線等，不但成本低，而且具有使用方便、美觀大方、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，可以廣泛采用這種新型預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)。同時(shí)，施工前要嚴(yán)把各種物資關(guān)以及預(yù)應(yīng)力鋼筋的成批驗(yàn)收，保證各項(xiàng)材料符合市政橋梁工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[4]。

3.2 鋼絞線的安置

在預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，鋼絞線放置至關(guān)重要，由于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)本身所具有的特點(diǎn)，使得鋼絞線在橋梁建設(shè)過(guò)程中必須按照規(guī)定的方式來(lái)安裝，通常在市政橋梁工程中采用先張法放置鋼絞線。而由于橋梁結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，且其所處環(huán)境條件惡劣，因此，對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼絞線安置過(guò)程中及后期養(yǎng)護(hù)等方面必須予以足夠重視。另外，需要注意的是，施工前，首先要結(jié)合橋梁工程實(shí)際，選用合適的鋼絞線，對(duì)于有一定長(zhǎng)度要求和較高承載力的橋梁來(lái)說(shuō)，最好選用高強(qiáng)度鋼材制成的鋼絞線作為主要受力構(gòu)件。在施工過(guò)程中，盡可能使鋼絞線放置現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定，若鋼絞線需要架設(shè)于水中，則要使用臨時(shí)支架并做好防護(hù)措施。同時(shí)，為避免鋼絞線被銹蝕，應(yīng)盡量避免鋼絞線直接和土壤接觸，施工人員可以用布或者其他物質(zhì)把鋼絞線和土壤分開，如圖1 所示。

圖1 市政橋梁工程

3.3 混凝土的澆筑

在預(yù)應(yīng)力施工中，混凝土澆筑是其中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。市政橋梁工程建設(shè)期間，通常采用全面分層的方法，二次鼓搗澆筑混凝土。由于混凝土自身具有一定的收縮性，所以在對(duì)其施加應(yīng)力之前必須先將之冷卻到室溫以下，才能保證其強(qiáng)度與耐久性能。在澆筑前，施工人員要嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間（通常為2min），以及在攪拌期間使用的水量，并對(duì)泵的設(shè)備和管道等進(jìn)行定期的檢查和保養(yǎng)，以確保完全干燥后，結(jié)構(gòu)整體的硬度與規(guī)整度可以符合要求，避免由于故障導(dǎo)致整體工程不能順利進(jìn)行[5]。澆筑完畢后，施工單位要對(duì)整個(gè)排水管進(jìn)行全面檢查，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定對(duì)閥門進(jìn)行關(guān)閉。同時(shí)，如果出現(xiàn)漏漿情況，應(yīng)立即進(jìn)行處置，連續(xù)灌漿一般為2～3min，在管內(nèi)壓力達(dá)到某一水平，保證工程順利進(jìn)行后，可將注漿閥關(guān)閉。

3.4 預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)

在國(guó)內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是經(jīng)常使用的橋型，由于其具備良好的整體性能、抗震性，尤其當(dāng)主梁的變形撓曲線較平坦時(shí)，橋面伸縮縫處通常只設(shè)置兩道。而且，這種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)通常采用OVM、XYM 系統(tǒng)，其頂板縱向上的鋼束均為水平、垂直向彎曲的組合空間曲線，在腹板的上部支承處設(shè)有錨固點(diǎn)，從而盡可能地將基片的鋼束固定于齒板附近。此外，由于箱梁頂板與齒板間沒(méi)有固定連接部位，而是通過(guò)設(shè)置錨具實(shí)現(xiàn)其可靠固連，該頂板的布束使預(yù)應(yīng)力具有最大的拉力，可以在較大的范圍內(nèi)產(chǎn)生更大的機(jī)械作用。

因此，更短的傳力路徑貫穿了整個(gè)剖面，在箱形梁翼緣與基座間設(shè)置了若干個(gè)斜拉索，從而有效地解決了該問(wèn)題。同時(shí)，如果基板上的鋼筋按S 形定位，則可以有效地減少由于中心錨固點(diǎn)產(chǎn)生的側(cè)向作用力[6]。

3.5 選擇合適的鋼絞線

在橋梁工程還沒(méi)有動(dòng)工前，必須充分了解城市道路、橋梁的面積、規(guī)模、橋梁結(jié)構(gòu)、建設(shè)經(jīng)費(fèi)等相關(guān)信息。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)工程數(shù)據(jù)加以分析、加工，以及根據(jù)工程計(jì)劃、設(shè)計(jì)需要選擇合適的鋼絲繩，在鋼絞線的選用上，要講究經(jīng)濟(jì)、便利、美觀、實(shí)用和其他因素。低松弛度鋼絞線的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉、實(shí)用性較強(qiáng)，已被越來(lái)越多地用于城市道路橋梁工程；另外，在鋼絞線的選用上，在市政公路橋梁工程中，要充分考慮到松弛比與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，并且根據(jù)城市道路、橋梁的實(shí)際需求，選用適當(dāng)?shù)某叽绾蜕扉L(zhǎng)比，以保證其質(zhì)量、規(guī)格滿足橋梁的使用要求，圖2 為低松弛度鋼絞線細(xì)節(jié)圖。

圖2 低松弛度鋼絞線細(xì)節(jié)圖

3.6 準(zhǔn)確分析預(yù)應(yīng)力影響

在城市道路、橋梁建設(shè)等領(lǐng)域，無(wú)論工程規(guī)模大小，都需要對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。施工人員在不同情況下，需要對(duì)預(yù)應(yīng)力資料進(jìn)行處理，與市政道路橋梁項(xiàng)目進(jìn)行假定檢驗(yàn)，并布置總體結(jié)構(gòu)圖，全面地分析橋梁的預(yù)應(yīng)力；另外，要制定相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，并結(jié)合橋梁建設(shè)的實(shí)際條件來(lái)對(duì)應(yīng)急預(yù)案的可靠性進(jìn)行分析，以保證市政道路橋梁工程建設(shè)效率整體得到提升[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是當(dāng)今橋梁工程中應(yīng)用最廣泛的一種方法，其在市政橋梁工程中發(fā)揮著重要的作用。由于預(yù)應(yīng)力混凝土的施工技術(shù)及施工工藝較為復(fù)雜，技術(shù)上具有較高的專業(yè)性，因此，在工程建設(shè)過(guò)程中，必須有相應(yīng)的專業(yè)操作人員嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)范來(lái)落實(shí)技術(shù)動(dòng)作。盡管目前的橋梁施工中還有很多問(wèn)題，但相信隨著相關(guān)技術(shù)與材料構(gòu)件的逐漸升級(jí)與優(yōu)化，在不久的將來(lái)，此項(xiàng)技術(shù)的操作過(guò)程難度將降低，同時(shí)造價(jià)成本也將得到縮減，為橋梁工程建設(shè)過(guò)程的效率與質(zhì)量提升提供更多支持。