后張法預應力橋梁施工技術(shù)研究

任波

【摘 要】我國近些年來經(jīng)濟快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展速度明顯加快。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國公路建設(shè)也得到了長足的進步。預應力混凝土結(jié)構(gòu)由于自身優(yōu)異的力學性能在交通工程中被廣泛的應用到橋梁工程中。但是由于預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼筋長時間處于高應力狀態(tài)，所以，預應力鋼筋在使用過程中更加易于銹蝕。一旦鋼筋出現(xiàn)銹蝕斷裂等現(xiàn)象，預應力混凝土結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)不可逆的損壞，并會對結(jié)構(gòu)的耐久性以及安全性造成極大的損害。結(jié)合對預應力混凝土結(jié)構(gòu)進行相應的理論研究并結(jié)合實際工程經(jīng)驗，針對后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁中的使用，針對施工技術(shù)方面進行了以下幾點研究：（1）針對現(xiàn)有的后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)原理進行相應的理論研究，并對不同的預應力結(jié)構(gòu)的特點進行相應的特點分析；（2）在原有的理論基礎(chǔ)上引入對真空壓漿技術(shù)進行相應的研究，特別是針對HDPE在真空壓漿技術(shù)中的配套應用進行研究。（3）結(jié)合實際工作經(jīng)驗，總結(jié)出在實際施工中消除孔道和漿液中的氣泡的施工方法，并提出如何保證漿體的密實度、強度以及飽滿度。

【關(guān)鍵詞】后張法 預應力混凝土結(jié)構(gòu) 橋梁施工技術(shù) 真空壓漿技術(shù) HDPE

1 概述

隨著我國交通工程的快速發(fā)展，后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)被大范圍的應用到橋梁建設(shè)中去。后張法技術(shù)的大規(guī)模推廣也加速了我國橋梁工程的發(fā)展速度。雖然我國橋梁工程發(fā)展速度迅速且接近國際領(lǐng)先水平，但是由于在施工過程中由于技術(shù)管控的問題，導致我國大量后張法預應力橋梁在未達到壽命期期限便出現(xiàn)了大量諸如漏漿、裂縫等病害。

后張法預應力結(jié)構(gòu)最早在我國使用是在制作預應力屋架等結(jié)構(gòu)上面[1]，隨著技術(shù)的逐漸進步，我國的后張法預應力結(jié)構(gòu)開始在橋梁工程方面廣泛應用[2]。歐美國家為了緩解后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)中鋼材料的腐蝕程度[3]，首先開始在預應力結(jié)構(gòu)中大量采用深加工的鋼絞線、鋼絲繩等高強度材料[4]。并隨之加大預應力管束的密封性，通過采用保證壓漿密實、設(shè)置鋼筋網(wǎng)等措施保證鋼材與空氣的接觸，從而保證鋼筋銹蝕程度滿足使用要求[5]。

2 預應力混凝土結(jié)構(gòu)研究

預應力混凝土結(jié)構(gòu)主要通過利用高強度鋼材料對混凝土受拉區(qū)施加拉應力來保彌補混凝土結(jié)構(gòu)在抗拉強度上的缺陷[6]。不同的預應力混凝土結(jié)構(gòu)在受力結(jié)構(gòu)上存在著較大的差異，且對施工方法與技術(shù)有著較大的影響。

2.1 預應力混凝土結(jié)構(gòu)類型研究

隨著工程技術(shù)的發(fā)展，預應力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展為多種類型，不同類型根據(jù)設(shè)計與施工的特征影響，在承載力與耐久性方面具有不同的力學性質(zhì)。根據(jù)理論研究，我們可以認為預應力混凝土結(jié)構(gòu)可以分為以下幾類：

（1）先張法預應力砼結(jié)構(gòu)與后張法預應力砼結(jié)構(gòu)：根據(jù)張拉力施加的時間可以將混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)分為先張與后張兩種結(jié)構(gòu)。但是由于自身施工技術(shù)限制，后張法由于不需要永久性張拉臺座，所以在實際施工過程中比先張法更加具有環(huán)境適應優(yōu)勢。

（2）外部預應力砼結(jié)構(gòu)與內(nèi)部預應力砼結(jié)構(gòu)：根據(jù)預應力來源部位可以將預應力混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)分為外部預應力結(jié)構(gòu)與內(nèi)部預應力結(jié)構(gòu)。施工過程中通過對超靜定結(jié)構(gòu)施加外力，可以對結(jié)構(gòu)有效的施加預應力。

（3）體外預應力砼結(jié)構(gòu)與體內(nèi)預應力砼結(jié)構(gòu)：根據(jù)預應力鋼絞線在混凝土結(jié)構(gòu)中的位置可以將預應力混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)分為體外預應力與體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)。在大跨徑橋梁工程中，體內(nèi)外結(jié)合預應力混凝土結(jié)構(gòu)可以更加有效地適應橋梁荷載形式。

2.2 后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝研究

由于后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中施工簡便，不需要永久性的張拉臺座被廣泛用于橋梁施工。根據(jù)多年現(xiàn)場施工經(jīng)驗對后張法預應力混凝土施工技術(shù)進行一下幾點總結(jié)：

（1）構(gòu)件檢查與清理：在進行預應力混凝土結(jié)構(gòu)施工前，必須對結(jié)構(gòu)的外觀與尺寸進行嚴格檢車，并對預應力管道進行嚴格的清理，保證構(gòu)建外觀尺寸滿足設(shè)計要求，保證孔道干燥清潔。

（2）張拉采用分階段、分批次張拉：預應力張拉作為預應力混凝土結(jié)構(gòu)施加預應力的主要工序，必須嚴格控制，保證預應力按照分階段，分批次施加到混凝土結(jié)構(gòu)上，嚴禁直接張拉至極限應力。

（3）合理設(shè)置張拉順序：在張拉過程中，必須嚴格按照設(shè)計要求安排張拉順序，保證張拉過程中混凝土結(jié)構(gòu)受力平衡。嚴禁不經(jīng)計算直接進行張拉。

（4）嚴格把控模板支架質(zhì)量：模板與支架的質(zhì)量直接決定了預應力混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑質(zhì)量，為了保證預應力混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量必須對模板與支架質(zhì)量進行嚴格管控。在進行縮短值計算時，可以按照每米梁縮短長度為0.2mm計算。

3 預應力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)研究

3.1 HDPE材料波紋管應用研究

在后張法預應力結(jié)構(gòu)中成孔材料作為預應力體系的主要組成結(jié)構(gòu)，直接決定了預應力混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。如果在施工過程以及使用過程中成孔材料出現(xiàn)損壞，將會將混凝土結(jié)構(gòu)直接暴露出來。傳統(tǒng)施工中后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)的主要成孔材料主要為鋼材，但是在使用過程中由于受到水害的影響，直接導致鋼材銹蝕最后使得預應力系統(tǒng)損壞。所以針對這一現(xiàn)象，HDPE材料波紋管具有以下幾點明顯的優(yōu)點：

（1）防腐性能好：HDPE材料由于自身性質(zhì)特點直接決定了。

（2）絕緣性能好：由于預應力管道內(nèi)存在大量液態(tài)氫氧化鈣溶液這些氫氧化鈣溶液由于電解作用會直接導致管道內(nèi)產(chǎn)生大量的雜散電流，這些雜散電流會加速鋼筋的銹蝕。采用HDPE管道可以由于自身絕緣作用減緩電解銹蝕的產(chǎn)生。

（3）抗疲勞性能優(yōu)越：根據(jù)長期工作經(jīng)驗總結(jié)與實驗結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，HDPE材料管道的抗疲勞性能明顯優(yōu)于金屬管道。

3.2 后張法預應力混凝土壓漿技術(shù)研究

后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)在預應力張拉結(jié)束后，需要對管道進行相應的壓漿處理，漿液壓制效果直接決定了預應力筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的力學性能能否滿足設(shè)計要求。根據(jù)多年施工經(jīng)驗，關(guān)于管道壓漿提出了以下幾點施工技術(shù)建議：

（1）嚴格控制壓漿施工工序，在將灌漿接頭與孔道連接后必須立即關(guān)閉閥門，且接頭螺紋部分應當纏繞具有防漏防滲作用的生膠帶，生膠帶纏繞應當搭接平鋪，不得有破損，保證無漏漿溢漿現(xiàn)象；

（2）在進行正式壓漿之前，應當對真空泵進行試驗。保證真空泵以及壓漿系統(tǒng)各部位不得存在漏漿漏氣等現(xiàn)象。壓漿前必須派專人檢查接頭處等易漏漿部位的接頭情況，保證密封情況良好后在進行壓漿施工。

（3）灌漿過程中應當嚴格保證真空泵真空度達到-0.06—0.09MPa之間，壓漿應當持續(xù)到漿液從上方排氣孔中溢出，無氣泡出現(xiàn)時方可進行封堵停止壓漿。壓漿過程中必須嚴格控制真空泵真空度，不得出現(xiàn)波動以及真空度不足等現(xiàn)象。

4 結(jié)論與展望

通過對不同的預應力混凝土結(jié)構(gòu)進行相應的理論分析，并針對常年工作經(jīng)驗總結(jié)，對后張法進行了相應的技術(shù)總結(jié)。采用改進后的橋梁后張法預應力混凝土施工技術(shù)進行施工會增加1%的造價，但可以節(jié)省預應力鋼材成本約2%，經(jīng)過成本分析可以發(fā)現(xiàn)總體成本有效下降10%。既可以節(jié)約成本也可以提高使用期限。在施工中可以通過利用HDPE管道以及嚴格控制管道壓漿將真空度控制在經(jīng)驗值附近可以有效地提高工程質(zhì)量。

參考文獻：

[1]田倩，劉加平，孫偉，費志華.后張有粘結(jié)預應力混凝土灌漿料的變形行為及機理分析[A].中國硅酸鹽學會2003年學術(shù)年會水泥基材料論文集（下冊）[C]，2003年.

[2]田倩，孫偉，劉加平，繆昌文.后張有粘結(jié)預應力混凝土灌漿材料的變形行為及機理分析[A].中國硅酸鹽學會2003年學術(shù)年會論文摘要集[C]，2003年.

[3]陳磊，彭先，楊芝.超早強工程搶修灌漿料的研究與應用[A].混凝土外加劑及其應用技術(shù)[C]，2004年.

[4]王紹義.上海后張預應力新材料的開發(fā)和應用[A].第八屆后張預應力學術(shù)交流會論文集[C]，2004年.

[5]王國杰.高強度自密實混凝土及其與鋼筋粘結(jié)錨固性能的試驗研究[D].福州大學，2002年.

[6]FIP State of Report，“Precast Concrete Piles，” [J].Structural EngineerssTrading Organization， London， 1986.