预应力施工技术在大偏坡桥梁工程中的应用

来源:用户上传      作者:吴学伟

　　摘要：以贵州双龙航空港经济区双龙北线道路工程中的大偏坡桥梁作为研究案例，探讨预应力施工技术在桥梁工程中的具体应用。研究结果表明：工程经预应力施工技术施工后，取得了较为理想的施工效果。预应力施工技术能够有效提高工程的强度性能，避免竣工后的桥梁开裂问题。
　　关键词：预应力，市政道路桥梁，施工，应用
　　中图分类号：U445.57 文献标志码：A 文章编号：2095-5383（2020）01-0037-03
　　Abstract：Taking the large slope bridge engineering in the north route of Shuanglong Airport Economic Zone in Guizhou as a case study，the concrete application of prestressing construction technology in bridge engineering was discussed in this paper. The research results show that after the project is constructed by prestressing construction technology，the ideal construction effect has been achieved. The prestressing construction technology can effectively improve the strength performance of the project and avoid bridge cracking，which is worth promoting.
　　Keywords：prestressing force，municipal road and bridge，construction，application
　　預应力施工是工程施工时在承重结构内部中加入预拉应力筋的一种施工方法，在工程竣工投入使用后，能够抵消一部分来自外界的压力，从而达到减轻载荷及增加桥梁稳定性的目的。本文结合工程实例，对预应力施工技术的具体应用展开讨论，希望能够有效地提高工程强度，避免桥梁开裂的问题，取得较为理想的施工效果，并为类似工程提供参考。
　　1 工程概况
　　本工程是位于贵州双龙航空港经济区双龙北线道路工程中的大偏坡桥梁，桥梁起点桩号为k5+346，终点桩号为k5+888，全桥长542 m，双幅6车道，单幅桥梁宽16 m，共由6联桥梁组成，左幅跨径布置为40×2 +（32.5+37.5）+（40+70+40）+（32.5+37.5）+40×2+40×2=530 m，右幅跨径布置为40×2+32.5×2+（40+70+40）+37.5×2+40×2+40×2=
　　530 m，工程运用了预应力施工技术，箱梁断面采用单箱双室。以下以工程中的预应力施工技术作为研究核心，着重探讨其技术的施工路径。
　　2 预应力施工技术在大偏坡桥梁工程中的应用
　　2.1 预留孔道
　　在本工程预应力施工中，圆型钢束管道为金属波纹管，在施工前通过全面测量，确定了波纹管孔道的尺寸和实际位置，为降低后期预应力张拉的摩擦力要保证孔道平顺，并在端部预留出相应的垂直孔道。预应力管道通过定位钢筋进行固定连接，使其紧固在模板中的设计位置上，避免在混凝土浇筑时发生位移和变形，定位筋间距控制在0.5 m左右。预应力台座正立面，如图1所示。
　　在波纹管接头的位置，采用大直径级别的同材质、同类型管道进行连接，其长度控制在连接管道内径的5～8倍，保证连接的紧固性，避免在混凝土浇筑时发生转动或者位移，进而更好地保证预应力桥梁施工质量。管道端部用纱布堵死，避免在混凝土浇筑时发生渗漏。在具体连接过程中，要尽量避免焊接火花落在波纹管道中，并对波纹管道的质量进行检查，如果存在裂缝及时更换或用胶带包捆处理，避免发生渗漏浆液，混凝土浇筑完成后，可立即抽出塑料管导管，并穿入钢绞线[1]。
　　波纹管应设压浆孔，并在最高点合理布置排气孔，在最低点的位置则要合理布排水孔，且为保证排气和排水的效率，内径不能小于20 mm，管道和管道之间的连接尽量采用金属扣件或塑料扣件。管道在模板中完成安装，并设置端盖，避免雨水或者其他杂物进入管道内。
　　2.2 预应力筋制作及安装
　　预应力筋制作和安装是预应力施工技术在市政道路桥梁工程中应用的重中之重，对后续施工有很大影响。因此，选择的预应力筋要符合国家规定的技术规范，并具有出厂合格证和质量说明书。在进场前还要进行全面检查，确认达到设计要求后才能将其应用在施工中。具体而言，可以从以下几个方面入手：
　　第1，在混凝土浇筑之前，先把钢绞线穿入波纹管中。
　　第2，为满足后续施工要求，在钢绞线下料时，必须按波纹管的设计长度和张拉设备的长度要求进行合理下料。通常情况下，为满足施工要求，钢绞线下料的长度应超出设计长度5～10 cm，下料钢筋应采用砂轮机切割。
　　第3，钢绞线切割完成后，按照施工要求和施工工序理顺摆放，并且相同孔道要进行整束穿过操作。
　　第4，为保证提升穿束的效率，避免发生钢绞线堵塞，在穿束时要采用人工辅助机械设备牵引穿束的方法，保证束端部的平顺性，避免在穿束过程中发生刮破管壁的问题。
　　第5，穿束完成后，还要对垫板喇叭口进行堵塞操作，避免在混凝土浇筑时，溢流出的混凝土浆液进入波纹管管道，喇叭口外部的钢绞线应当用透明胶带多密封处理，避免混凝土进管道污染钢绞线[2]。 　　2.3 张拉
　　在预应力张拉之前，需要对钢绞线进行全面检验，检验内容包括：钢绞线的质量、性能、规格、尺寸、抗拉强度等，确保各项钢绞线的各项参数和指标都符合要求后，才能进行张拉操作。后张预应力筋断丝、滑移限制情况如表1所示。
　　根据预应力筋的抗拉强度和工程施工特性，选择与之相适的张拉设备，确定张拉应力。在进行锚具安装时，要先检查锚垫板上的气孔是否通畅，如果存在堵塞情况，则要进行疏通，检查预应力管道中是否存在漏浆粘结预应力筋的问题，如果存在则要及时清理，把钢绞线上所附的杂质清理干净后再进行安装。在进行限位板安装时，要注意工作锚孔定位的精度[3]。预应力施工技术在市政道路桥梁工程中应用时，钢绞线直径公差都存在一定的差异，在具体应用过程中，需要结合张拉的实際情况，选择合理的限位尺寸。
　　当预应力梁体的强度达到设计强度90%以上，且养护时间不低于7 d，才能进行预应力钢束张拉，在张拉时要尽量采用2段同时张拉的方法，伸长量误差控制在±6%之间，钢绞线张拉锚下的控制力
　　σk=1 395 MPa，按照编号张拉的顺序进行两端对称张拉[4]。
　　2.4 预应力筋张拉程序及顺序
　　在本工程预应力张拉过程中，初始应力值调整为6，应当是张拉控制应力σcon的10%～25%，伸直值应当在初始应力时就进行测量，除量测实际伸长值之外，还应到加上初应力的推算伸长值，具体计算公式如下：
　　ΔLS表示预应力筋张拉的实际伸长值，mm，ΔL1表示从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值，mm，ΔL2表示初应力以下的推算伸长值，mm，在本工程应力中，ΔL2采用相邻级的伸长值。
　　当预应力达到相对稳定值后才能进行锚固，如果在施工中采用了夹片式锚具，则当夹片锚固后，要保证顶部的平齐性，相互之间的错差控制在2 mm以下，深处锚具外部的高度应当控制在4 mm以下。锚固张拉完并经过检验合格后，才能切除端部多余的预应力筋，切割时要采用专业的砂轮锯进行切割，不能采用电弧切割，避免损伤。切割完成后预应力筋的外漏长度应当控制在30 mm以下，但不能低于预应力筋的1.5倍，预应力筋张拉完成后，还要对混凝土做封锚处理，如果需要长期外漏在空气中，则要做防锈蚀处理，避免发生较大腐蚀[5]。
　　此外，在预应力张拉过程中，受到多种因素的共同影响，容易发生钢筋断裂或者滑丝等问题，从而影响预应力施工质量，为避免此类问题的发生，应当切实做好以下几点：
　　第1，在预应力张拉前，需要先对张拉设备、锚具、预应力筋等进行全面检查，发现问题及时处理，以保证张拉效果。
　　第2，及时矫正千斤顶和游标卡尺，保证预应力张拉数值的准确性，确保其时刻处于良好的工作状态，避免发生误差超标现象。
　　第3，保证各项锚具尺寸的正确性，提升加工精度。对锚环、锚塞的尺寸进行全面检查，预应力筋在使用之前，还要进行合理检查，确认达到设计要求后才能应用到施工中。
　　第4，保证锚具安装位置的精度，锚环等必须和孔道中心线垂直，且锚具的各个中心线都要和孔道中心线相互重合[6]，以保证施工的质量。
　　第5，如果在冬季施工，尤其是外界温度比较低时，钢丝的性能会发生不同程度的变化，如：钢丝的伸长率会有所减少，弹性模量则有所提升，因此，需要做相应的处理，或者避免冬季施工，在正常温度下进行预应力施工。
　　2.5 孔道压浆及封端
　　当预应力张拉锚固结束之后，要立即进行孔道压浆处理，并尽量在48 h内完成压浆操作，否则需要进行钢筋锈蚀操作，在进行后张拉预应力孔道压降过程中，必须采用专用的压降材料做压降处理。在选择水泥时，可采用稳定性高、强度等级不低于
　　42.5 MPa的普通硅酸盐水泥。外加剂和水泥之间要具有较强的相容性，并且不能含有氯盐、硝酸盐等。减水剂应当采用高效减水剂，并且满足GB 8076—2008《混凝土外加剂规范》中的要求，保证减水效率在20%以上，在进行孔道压降处理中，每个工作要预留出3组尺寸为40 mm×40 mm×160 mm的试件，洒水养护28 d后进行抗压强度、抗折强度试验。当孔道压浆结束后，还要及时对锚固端进行封闭保护和防腐处理。进行封锚的锚具，应当在完成压浆后对梁端混凝土进行凿毛处理，并把周围对混凝土浮浆凿出清洗干净，重新浇筑封锚混凝土。封锚选择的混凝土强度，应当不低于构件的强度。
　　3 预应力施工的质量保证措施
　　在将预应力施加到锚固后封端的过程中，要避免操作人员于锚具的正前方活动。张拉的时候，无论对于伸长值的测量，抑或工具锚的拆卸，都要确保工作人员处在千斤顶的侧面，防止非施工人员出现在张拉区域之内。由张拉开始至孔道压浆完成，在这整个过程中要避免对锚具、钢绞线进行敲击[7]。张拉的时候如果存在着张拉设备运转声音不正常的问题，则要进行停机检查及维修。最后，要保证最大油压之下5 min之内不得出现漏油，否则要尽快进行维修。
　　4 结语
　　本文结合工程实例，分析了预应力施工技术在市政道路桥梁工程中的应用，分析结果表明，预应力施工技术具有目前市政道路桥梁施工应用的主流技术，具有非常广泛的应用前景，但预应力施工技术工序比较多，任何一道工序发生问题，都会影响总体施工质量。因此，在采用此项技术时必须严格按照相应的规范和工艺进行施工，才能最大限度地保证施工质量。
　　参考文献：
　　[1]张升茂.预应力技术在道路桥梁施工中的应用研究[J].工程建设与设计，2019（10）：153-154.
　　[2]林宇辉.预应力技术在公路桥梁施工中的优化应用策略[J].绿色环保建材，2019（4）：118，121.
　　[3]朱建平.预应力技术在大跨连续梁施工中的应用[J].建筑施工，2019（4）：596-599.
　　[4]李梅.道路桥梁施工中预应力的应用[J].工程技术研究，2019，4（2）：213-214.
　　[5]齐同晓.混凝土桥梁预应力施工技术研究[J].长沙航空职业技术学院学报，2019（1）：74-76.
　　[6]沈高.箱梁预应力智能张拉施工技术[J].南通职业大学学报，2018（4）：101-104.
　　[7]徐猛.阐述道路桥梁预应力混凝土施工技术[J].绿色环保建材，2018（12）：135-136.
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