公路桥梁施工中的预应力技术分析①

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　　摘   要：随着我国的交通运输事业不断发展，作为重要交通枢纽的公路桥梁的施工质量受到重视。为保障群众的出行安全，公路桥梁的安全性必不可少，而在众多施工技术之中，预应力技术便具有独特的优势保证建筑结构的稳定性。本文阐述了预应力技术的概念，分析预应力技术施工具体应用，旨在普及预应力技术在公路桥梁施工中的作用，为相关的施工人员提供参考，促进在公路桥梁工程中的发展。
　　关键词：公路桥梁  预应力技术  优势  具体应用
　　中图分类号：U448.14                              文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（b）-0024-03
　　我国市场经济稳步发展的同时也推动了交通运输事业的发展进步，重要交通枢纽功能的公路桥梁工程便是其中关键的一个部分，其质量好坏直接影响了人们的交通出行，一定程度上还促进市场经济的增长。在公路桥梁工程中，预应力技术因其材料成本低、施工时间短、稳固性强等优势逐渐受到设计、施工的推广应用。本篇阐述了公路桥梁中的预应力技术，分析其优势及具体应用，探讨它在公路桥梁工程中的实际应用价值。
　　1  预应力技术分析
　　预应力技术常用于混凝土结构，指在结构受荷载之前，预先对其施加压力，改善结构的使用性能，提高构件的剛度，推迟裂缝的产生，且增加结构的耐久性。预应力是在公路桥梁的工程建设无外界压力下，结合工程具体施工情况，在其外通过人为施加钢筋的压力。此种技术应用于公路桥梁建设中，主要是通过浇筑混凝土试块，分析试块的承载情况从而确定其结构承载力，有效保证建筑结构的稳固性[1]。采用预应力技术，增强了构件与构件之间的联系，如同加箍的木桶，产生拉应力，在受弯构件施加预应力就会产生与荷载作用变形相反的变形，为构件多施加一道防护，增强其稳固性。
　　2  目前我国公路桥梁施工中预应力技术的应用现状
　　在我国的目前的公路桥梁施工中，绝大多数均采用的预应力技术，且推广范围较广，主要应用的内容为解决诸如波纹管堵塞等一类的问题，即应用解决混凝土浇筑过程中常见的问题。该问题对于整体的施工流程而言，影响相对而言比较严重，会导致后期实行预应力钢绞线穿束时出现困难，且在张力预应力时会导致钢绞线实际的伸长同预期出现差距，进而导致施工流程受到阻碍出现延长工期的现象，此外，也造成了施工中的不必要人力资源、材料资源的不必要浪费，导致施工成本进一步的增加[2]。但造成堵管的因素比较多，且大部分是由于施工的过程中未按照相关的规范来进行，导致波纹管定位的偏差和偏折。
　　3  预应力技术的具体应用
　　3.1 在公路桥梁下部结构中的应用
　　随着高速公路建设的发展，高标准的桥梁不断涌现，预应力技术除广泛应用于桥梁上部结构之外，也逐步应用于下部结构当中，更多的高速公路从双向四车道变为双向六车道甚至更多车道，路面越来越宽，这就导致盖梁横桥向越来越长，需要更多的桥墩来对盖梁进行支撑，才能满足相应的受力要求，而预应力盖梁能很好地解决这个问题，通过给盖梁施加预应力，从而增加承载能力，增强结构受力性能和抗裂性能，同时也增加了桥梁整体稳定性。施工过程中，施工工人需结合桥梁的实际情况，按照设计合理地对盖梁施加预应力，一般分两次或三次进行预应力张拉，在梁板架设后再进行最后一次预应力张拉，因此在施工过程中需要随时进行合理的调整，结合其建筑结构特点，观察其构件的联系、普通配筋和预应力筋、预埋筋、张拉槽之间的相对位置和实际荷载能力，应变性地做出相应措施，提高建筑结构的抗压能力和荷载能力[3]。同时，由于预应力盖梁施工属高空作业，施工中应加强预应力孔道安装、预应力筋就位等质量和安全管理;若两次张拉的时间间隔过长，必须处理好预应力筋的防锈问题。
　　3.2 在钢筋混凝土架构中的应用
　　应用良好适度的预应力技术，在公路桥梁的混凝土架构中具有重要作用，尤其是解决钢筋混凝土凝固后产生裂缝的情况，通过在施工前增加受拉区域的抗拉能力，有效控制住裂缝的出现。将预应力技术应用于钢筋混凝土结构中，施工前向受拉区域施加压力，钢筋产生拉伸自动回缩，减少混凝土的拉伸，提高混凝土的抗压能力，从而减少裂缝的产生，提高整体施工质量和施工进度[4]。
　　3.3 在钢筋混凝土路面上的应用
　　预应力技术在我国的工程建设中广泛发展，在钢筋混凝土路面上的应用也逐渐增多。类似于钢筋混凝土架构的使用情况，在钢筋混凝土路面上的投入使用因受到多方面的影响，还需考虑路面的环境、温湿度及荷载情况。想要有效减少路面上裂缝的产生情况，采用预应力技术对路面进行约束，研究分析混凝土裂缝与环境、温度等影响因素之间的关系，采取更加合理的应对措施，原本施工的基础上施加预应力技术增加合理的纵向预应力来约束路面，减少并推迟了裂缝的产生，技术更为简明有效，混凝土路面施工的效果也更好[5]。
　　3.4 在多跨度连续梁中的应用
　　多跨度连续梁施工是公路桥梁工程中的常见施工项目，其结构较为复杂，主要包括正弯矩和负弯矩两个弯矩区。正弯矩区主要位于桥梁跨中，负弯矩区则主要分布在桥梁支座上，达到相辅相成的作用力关系。在实际多跨度连续梁的实际施工过程中，施工管理人员应在施工前根据工程建设的具体情况提前做好预案工作，以便及时应对施工过程中出现的突发情况。施工管理人员应首先确定好连续桥梁的设计抗弯能力，结合桥梁的抗弯能力，严格按照设计图纸预应力筋置放于其负弯矩处，再按设计及规范要求施加预应力;采取科学合理的预应力技术，有效提升多跨度连续梁的抗剪能力，提高公路桥梁工程的安全性，减少安全事故发生的风险性[6]，使公路桥梁工程的整体施工质量进一步提升，及时应对施工过程中的影响因素及问题，节约施工的经济成本和时间成本。 　　4  预应力技术的不足与应用策略
　　预应力技术在公路桥梁建设中存在明显的优势，但同样也存在一定的缺陷，预应力技术在应用中也会存在一些问题。堵管便是公路桥梁施工中常见的一个问题。若施工人员在施工过程中未将管道的接头处理好，忽视管壁出现的细微问题，或混凝土施工过程中振动棒导致波纹管破损而流入混凝土，亦或波纹管在混凝土浇筑过程中被挤压变形导致预应力钢筋无法穿过，将直接导致施工质量问题。另外不同钢筋的承载力不同，也会限制预应力技术的应用。且预应力技术施工要求较高，施工人员的技术水平及认知也会导致预应力技术的运用存在一定的局限性。为有效应对这些问题，提高公路桥梁的施工质量，可按以下措施进行参考和改进。
　　4.1 钢筋制作及安装、孔道安装定位
　　为保证钢筋加工精度，应采用数控钢筋加工设备进行制作;钢筋焊接时，注意搭接长度，应先将接头按规定的角度折弯，再焊接，以保证两接合钢筋轴线一致，不允许先焊再弯。
　　轴心受拉和小偏心受拉构件不应采用绑扎接头。受力钢筋的 连接接头应设置在内力较小处，并应错开布置。梁体的最大应力 处禁止设置接头。配置在接头长度区段内的受力钢筋，其接头的截面面积占总截面面积的百分率应符合规范要求。
　　钢筋安装应做到“数量足够、间距均匀、位置准确”，安装完成后，钢筋应直顺、无局部弯折。应严格按设计坐标进行孔道定位，并采用井字架或U型卡固定，确保孔道定位准确、牢固;曲线段应加密固定，每50cm设置一道定位筋。孔道接长应采用大一号的管道作接头管，接头管的长度宜30～50cm，两端用胶带缠绕密封严密，以防漏浆;砼浇筑前，应使用塑料撑管穿波纹管，以防止砼澆筑时管道变形。砼养生时，应封闭孔口，以防水和其他杂物灌入孔道。
　　4.2 混凝土浇筑有效施工
　　混凝土浇筑前，对模板、钢筋、波纹管、锚垫板、预埋件等各个部位进行全面检查，合格后方可进行混凝土浇筑。浇筑砼时应对砼的均匀性和坍落度等性能进行检测。
　　砼振捣要密实，且避免发生过振或漏振。砼振捣时，要避免振动器碰撞预应力管道、预埋件、模板，对锚垫板后钢筋密集区应认真、细致振捣，确保锚下砼密实。
　　在预应力混凝土灌注过程中，指定专人检查模板、钢筋，发现螺栓及楔子、支撑等松动应及时拧紧和打牢。发现漏浆应及时堵严，钢筋和预埋件如有变化移位及时调整保证位置正确。
　　4.3 预应力混凝土张拉施工
　　制订张拉专项方案时，不得采用图纸假定的弹性模量值计算理论伸长值。因每批次预应力筋（每盘均有编号及弹性模量）实际弹性模量不同（即不是固定值），故应根据每批次每盘预应力筋实际弹性模量计算理论伸长值，以免无异常情况，因张拉时量测的实际伸长值超出假定的理论伸长值±6%，而编造虚假张拉记录。
　　θ的取值（从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和），应区分预应力筋曲线孔道是平弯、竖弯还是平、竖弯叠加。张拉时间应实行强度和龄期双控，不宜过早张拉，以免因砼收缩徐变导致预应力损失过大;正、负弯矩预应力束的张拉顺序应严格按设计要求进行。设计无规定时，应遵循先长束，后短束，对称均衡原则。
　　锚头部位砼出现裂纹时，应立即停止张拉，查明原因。
　　4.4 孔道压浆强度
　　浆液压入梁体孔道之前，应首先开启压浆泵，使浆液从压浆嘴排出少许，以排空压浆管路中的空气、水和稀浆。当排出的浆液流动度和搅拌罐中的流动度一致时，方可开始压入梁体孔道。
　　压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应自下而上压浆;对结构或构件中以上下分层设置的孔道，应按先下层后上层的顺序进行压浆。同一孔道的压浆应连续进行，一次完成。压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次一一打开和关闭，使孔道内排气通畅。
　　4.5 实际施工中预应力损失
　　由于预应力混凝土生产工艺和材料的固有特性等原因，预应力筋的应力值从张拉、锚固直到构件安装使用的整个过程中不断降低。预应力损失一般由两部分组成，即瞬时损失和长期损失。其中，瞬时损失包括摩擦损失、锚固损失（包括锚具变形和预应力筋滑移）和混凝土弹性压缩损失。长期损失包括混凝土的收缩、徐变和预应力钢材的松弛等三项，它们需要经过较长时间才能完成。在进行具体施工时，诸如应力钢筋与孔道壁之间的摩擦、锚具变形、预应力筋松弛或滑移、混凝土收缩和徐变等，均会导致预应力出现不同程度的损失，这些损失是不可避免的，但可通过采用相应的施工措施（如尺量选择变形小的锚具和夹具，选用内缩量小的预应力筋;加强振捣，提高混凝土密实性;加强混凝土养护，以减少混凝土收缩等）或是超拉张来降低其预应力的损失，以此来充分保障预应力的结构质量。
　　5  结语
　　预应力技术运用于公路桥梁的施工中既有其明显高于普通施工技术的优势，同时也存在一些不足，在实际施工过程中，只要严格按照设计及规范进行施工，预应力技术既能保证公路桥梁的施工质量，同时可缩短时间和物力成本，有利于我国公路桥梁工程的蓬勃发展。
　　参考文献
　　[1] 樊江勇.公路桥梁施工中的预应力技术分析[J].居业，2017（1）：107.
　　[2] 张小帅.公路桥梁施工中的预应力技术分析[J].交通世界，2017（23）：33-34.
　　[3] 甄巧.公路桥梁施工中预应力技术分析[J].交通世界，2018（9）：59.
　　[4] 胡俊茂.公路桥梁施工中预应力技术分析[J].门窗，2017（11）：90.
　　[5] 何川.预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用与分析[J].冶金丛刊，2017（10）：12-13.
　　[6] 杜伟永.公路桥梁施工中对预应力技术的有效应用[J].城市建设理论研究：电子版，2017（12）：172-173.
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