預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用

馬朝輝 閔春亭

摘要：經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越發(fā)完善，路橋工程的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中也因此得到了更加廣泛的應(yīng)用，在提高路橋工程施工質(zhì)量和穩(wěn)定性方面發(fā)揮著積極作用。文章從預(yù)應(yīng)力技術(shù)的內(nèi)涵出發(fā)，結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和討論，希望能夠?yàn)橄嗨乒こ痰氖┕そㄔO(shè)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù);路橋施工;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）12-0174-02

前言

新時(shí)期，我國(guó)的交通運(yùn)輸事業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，公路橋梁等基礎(chǔ)工程不斷完善，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著不容忽視的作用。公路橋梁工程不僅關(guān)系著我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)恼w效率，也關(guān)系著交通安全和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，其本身投資巨大，施工周期長(zhǎng)，在施工階段存在很多可能對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素，需要采取有效措施來(lái)保證施工效果。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到路橋施工中，能夠?qū)τ泻?yīng)力進(jìn)行抵消，保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

1預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

預(yù)應(yīng)力技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)講就是對(duì)應(yīng)力進(jìn)行提前控制的一種特殊技術(shù)，可以通過(guò)預(yù)先向結(jié)構(gòu)施加應(yīng)力的方式，對(duì)結(jié)構(gòu)中存在的會(huì)對(duì)工程質(zhì)量和安全產(chǎn)生影響的應(yīng)力進(jìn)行抵消，從而保證工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展于上世紀(jì)五十年代，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，在路橋工程領(lǐng)域得到了應(yīng)用，多數(shù)體現(xiàn)在混凝土工程中，在提升混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性和抗?jié)B性等方面發(fā)揮著積極作用。

對(duì)于現(xiàn)代路橋工程而言，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種比較常見(jiàn)的技術(shù)，能夠減少施工中結(jié)構(gòu)承受的荷載，實(shí)現(xiàn)受力均衡，通過(guò)抗拉強(qiáng)度補(bǔ)償?shù)姆绞?，減少和消除受力不均勻引發(fā)的開(kāi)裂問(wèn)題。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到路橋工程中，一是能夠提升結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)具備良好的抗壓性能和抗?jié)B性能，降低結(jié)構(gòu)自重，避免開(kāi)裂問(wèn)題，在保證橋梁安全運(yùn)行的同時(shí)，也可以延長(zhǎng)其使用壽命;二是預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠從受拉和受彎兩個(gè)方面，通過(guò)合理施加預(yù)應(yīng)力的方式，對(duì)原本的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，保證施工安全;三是預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以對(duì)路橋工程整體的受辦情況進(jìn)行改善，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，減少鋼筋的使用，以此來(lái)降低成本消耗。

2預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用準(zhǔn)備

以某道路橋梁工程為例，對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和討論。該橋梁橫跨河流，全長(zhǎng)1.2km，采用雙向六車(chē)道設(shè)計(jì)，寬度達(dá)到35m（如圖1）。在對(duì)橋梁工程進(jìn)行施工的過(guò)程中，因?yàn)槠浔旧砜缍容^大，為了保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全，采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，這里對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)備和具體應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，希望能夠保證橋梁的施工質(zhì)量。

2.1鋼絞線選擇

預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選擇對(duì)于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用影響巨大，在路橋工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線會(huì)直接影響工程整體的施工質(zhì)量，鋼絞線的質(zhì)量與橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性密切相關(guān)。現(xiàn)階段，在預(yù)應(yīng)力技術(shù)中比較常見(jiàn)的鋼絞線有幾種，一是普通鋼絞線，二是矯直回火性鋼絞線，三是低松弛性鋼絞線，對(duì)比這幾種鋼絞線，低松弛性鋼絞線的應(yīng)用范圍最廣，能夠?qū)崿F(xiàn)與工程整體的有效配合，耐用性強(qiáng)且成本低廉。在對(duì)鋼絞線進(jìn)行選擇的過(guò)程中，還需要關(guān)注其空間位置，制定出切實(shí)可行的施工方案，因?yàn)殇摻g線本身的抗拉性能、空間位置以及路橋結(jié)構(gòu)等都會(huì)影響鋼絞線最終的使用效果，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要做好綜合考慮，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，從保證鋼絞線荷載力的角度，還需要對(duì)轉(zhuǎn)折位置、墩頂導(dǎo)向槽乃至轉(zhuǎn)向橫肋端部進(jìn)行適當(dāng)打磨，保證曲率與平滑度都可以滿足工程施工要求。

2.2預(yù)應(yīng)力加固

預(yù)應(yīng)力加固是預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，如果將預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋工程加工施工中的作用切實(shí)發(fā)揮出來(lái)，則能夠顯著提高路橋工程結(jié)構(gòu)的承載能力，在保證安全的同時(shí)，延長(zhǎng)工程使用壽命，實(shí)施上，這也是將路橋工程應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的—個(gè)主要目的。在針對(duì)路橋工程進(jìn)行施工建設(shè)的過(guò)程中，提升其承載能力的方式有很多，如設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)層、改變結(jié)構(gòu)受力體系等，都是比較常用且有效的承載力提升方法。

2.3錨具的選擇

錨具在預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中同樣發(fā)揮著重要作用，通過(guò)錨具與鋼絞線的相互配合，就可以構(gòu)建起相對(duì)完整的預(yù)應(yīng)力體系，而如果錨具選擇不當(dāng)，必然會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生負(fù)面影響。在實(shí)踐中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用方式大致可以分為先張法與后張法兩種，不同方式對(duì)于錨具的需求不同，應(yīng)該做到具體問(wèn)題具體分析。先張法指在混凝土澆筑前進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，需要借助相應(yīng)的錨具，將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座或者鋼模上，然后進(jìn)行混凝土澆筑，待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)，在確認(rèn)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土足夠粘結(jié)的前提下，對(duì)其進(jìn)行放松，以此來(lái)完成預(yù)應(yīng)力的施加，不過(guò)這種方法為一般僅適用于中小型構(gòu)件的預(yù)制生產(chǎn);后張法與先張法的施工順序相反，需要先進(jìn)行混凝土的澆筑，在混凝土構(gòu)件留出相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋張拉孔道，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)，借助預(yù)留孔道穿入預(yù)應(yīng)力筋，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，借助錨具將張拉完成后的預(yù)應(yīng)力筋固定在構(gòu)件端部，最后在預(yù)留孔道內(nèi)灌注混凝土，確保預(yù)應(yīng)力筋能夠與構(gòu)件形成統(tǒng)一整體。在路橋工程中，預(yù)應(yīng)力的張拉采用的是后張法，因此錨具的選擇也應(yīng)該從后張法的要求出發(fā)，保證其作用的合理發(fā)揮。例如，可以選擇機(jī)械錨固類(lèi)錨具，通過(guò)機(jī)械加工，在預(yù)應(yīng)力鋼束端部形成相應(yīng)的錨碇條件，確保錨固作業(yè)的效果，無(wú)論是高強(qiáng)度鋼筋，還是集束型鋼絲，都可以選擇這種錨具，其本身連接誒方便，應(yīng)力損失小，可以在沒(méi)有進(jìn)行混凝土灌漿前，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的反復(fù)張拉和調(diào)整;可以選擇摩阻錨固性錨具，將預(yù)應(yīng)力鋼材“擠緊”后形成相應(yīng)的錨旋作用，錨力噸位大、品種多且穿索方便，應(yīng)用范圍廣，不過(guò)存在較大的錨具應(yīng)力損失，無(wú)法進(jìn)行重復(fù)張拉凹。

3預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用

3.1在現(xiàn)澆混凝土中的應(yīng)用

路橋施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要及時(shí)應(yīng)用在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，能夠發(fā)揮出非常積極的作用。在實(shí)踐中，應(yīng)該關(guān)注兩個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題：一是在進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土施工的過(guò)程中，應(yīng)該做好混凝土的振搗工作，優(yōu)先選擇垂直振搗的方式來(lái)，其不僅可以保證混凝土振搗的效果，也可以減少振搗過(guò)程中對(duì)于預(yù)應(yīng)力索的擾動(dòng)，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來(lái);二是應(yīng)該做好混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)管理，通過(guò)相應(yīng)的保溫保濕，提升混凝土構(gòu)件的性能，為預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。例如，在混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，可以進(jìn)行蓄水保溫，保證注水量充足，同時(shí)以濕麻袋對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于混凝土溫度的有效控制，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行改善。

3.2在受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

路橋工程施工建設(shè)中，受彎構(gòu)件非常常見(jiàn)，一般都會(huì)選擇碳纖維材質(zhì)來(lái)進(jìn)行加固，因?yàn)樘祭w維本身具備較高的強(qiáng)度，施工簡(jiǎn)單，通過(guò)在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件上粘貼碳纖維片材的方式實(shí)現(xiàn)加固目的，有著良好的效果。但是需要注意的是，受彎構(gòu)件本身在進(jìn)行加固前，就已經(jīng)存在有初始內(nèi)力，其會(huì)在混凝土內(nèi)部引發(fā)拉應(yīng)變和壓應(yīng)變，如果構(gòu)件本身達(dá)到極限承載力時(shí)，混凝土的壓應(yīng)變同樣達(dá)到極限，則相應(yīng)的過(guò)程就是加固到極限承載力的過(guò)程，技術(shù)人員可以根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)變的增加量，對(duì)碳纖維片材的應(yīng)力值進(jìn)行確定。在實(shí)踐中，結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)變值與構(gòu)件破壞瞬間的碳纖維片材應(yīng)力值呈反比關(guān)系，換言之，當(dāng)初始應(yīng)變值較大時(shí)，碳纖維片材的應(yīng)力值相對(duì)較小，其本身所具備的高強(qiáng)度特性將無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。因此，施工過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)該賦予碳纖維片材初始拉應(yīng)力，可以在對(duì)碳纖維片材進(jìn)行粘貼時(shí)，先對(duì)其施加一定的預(yù)應(yīng)力，以此來(lái)將碳纖維片材的作用最大限度地發(fā)揮出來(lái)。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，新時(shí)期，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的路橋工程數(shù)量飛速增長(zhǎng)，在路橋工程施工中越發(fā)強(qiáng)調(diào)施工質(zhì)量的控制。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到路橋工程施工中，能夠有效抵消結(jié)構(gòu)中的有害應(yīng)力，提升結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)該做好各個(gè)環(huán)節(jié)的有效管理，重視鋼絞線和錨具的選擇，做好預(yù)應(yīng)力加固，同時(shí)依照路橋工程的特點(diǎn)，做好薄弱環(huán)節(jié)的有效控制，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，推動(dòng)路橋事業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。