探讨预应力技术在公路桥梁施工中的应用

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-05-31 08:22 关注：(1)

　　摘要：随着21世纪高速公路桥梁的大规模建设，预应力技术被广泛应用于桥梁工程中，预应力技术的普遍应用，暴露出若干预应力的技术问题，预应力张拉施工因其工艺较复杂，对预应力结构施工的专业性较高，在实际施工操作过程中存在一些质量问题，本文通过预应力技术在公路桥梁施工中的应用，针对预应力桥梁施工中可能出现的问题进行分析。
　　关键词：公路桥梁；施工；预应力技术
　　随着现代科学的不断探索和发现，预应力技术被不断应用在建筑工程中，据不完全统计全国各省市将近90%以上的高速公路桥梁采用了预应力技术。预应力技术虽有诸多优点，但从全国各地公路桥梁检修情况可以看出，预应力桥梁存在裂缝问题已经非常普遍，尤其是箱梁桥，对于预应力技术若干技术问题，已经引起我国许多桥梁专家的关注，我相信，预应力技术问题也将得到进一步突破。
　　1、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
　　1.1混凝土受弯构件中预应力技术的应用
　　碳纤维具有很高的强度，预应力利用碳纤维材料的高强度性能，且施工起来也不复杂这一特点，而被广泛应用，通常采用粘贴碳纤维片材能很好的对钢筋混凝土受弯构件起到较强的加固作用，混凝土结构初始就具有压应变及拉应变，因加固前结构已存在初始内力，故此，一旦混凝土应压变达到极限压变，混凝土构件达到极限承载力，碳纤维片材的最终应力取决于混凝土的应变增量。
　　1.2加固施工的预应力技术应用
　　公路桥梁的加固施工一般是通过对构件及结构的改善或加强来提高公路桥梁的承载力，使得公路桥梁的使用寿命得到延续，以缓解现代运输的交通压力，适应城市的发展需要。公路桥梁加固改造的主要技术途径有：加固薄弱的零构件、增加辅助构件、适当减轻恒载，并加固暾台及基础等。
　　公路桥梁加固的方法较多，一般常用的加固方法有：（1）桥面补强层加固法。（2）增大截面与配筋加固法。（3）体外预应力加固法。（4）粘贴钢板加固法。（5）改变结构受力体系加固法。（5）粘贴碳纤维布加固法等。通常对桥梁进行卸载承受力的目的是为其减少加固施工时混凝土初始应力。为减少对构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变，可先对构件施加预应力，使受压区及受拉区产生拉应力及压应力，可减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变，同时提高了构件达到极限承载力，使得钢筋混凝土加固作用充分发挥。
　　1.3预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用
　　多跨连续梁有正弯矩区与负弯矩区之分，正弯矩区指跨中，负弯矩区指支座处。如果多跨连续梁的抗弯力和抗剪力无法满足一定要求时，需对其进行加固。当跨中正弯矩区的抗弯承载力也无法满足要求时，通常采用粘贴碳纤维对其进行加固处理，施工简单，操作方便，被广发应用。
　　2、预应力桥梁的施工工艺问题
　　近几年桥梁施工工艺存在诸多问题，应力混凝土的早期强度，通常会掺和早强剂，一般浇注砼后就会开始张拉预应力，而增长砼强度需要一些时间，由于与弹性模量并非同步增长，早期砼变形大，引起预应力损失较大，直接导致桥梁承载力的不足，出现常见的裂缝现象。
　　在预应力桥梁施工现场，有时候会采用试块方法测量出早期砼强度等级来盲目替代现场结构的实际砼强度，据某些资料显示，运用这种方法会使实际强度无法达到现场测得的强度，时高时低，而导致一些事故的结构。通常张拉力的计量所采用的1.5级油压，它的误差比较大，甚至有的千斤顶没有计量标定就开始张拉，张拉人员基本都不是专业人士，施工人员存在施工不仔细、不专心或盲目施工的现象，由此导致时常出现读表出现差错或存在较大的误差，发生张拉力高低不均的现象。特别是在多束张拉时，由于不同束的张拉力并不是统一的形式，这往往对预应力筋的伸长值计算不够精准，弹性模量取值比较混乱，实际张拉时很难把将伸长量控制在规定范围内，进而导致张拉力失控。
　　预应力孔道压浆质量也是一个值得分析的问题，在实际工程中，预应力孔道的压浆不够饱满，密实度不符合标准，漏浆和漏灌现象相当普遍，这已然成为了预应力结构的通病。出现这种局面的主要原因，除了施工单位对孔道压浆工序重视度不够之外，目前国内的压浆工艺、浆体配置、留孔质量等也存在着一定问题，主要是浆体的水灰比，距离相关规定值偏大。采用规范中所规定的水灰比以后，孔道浆体出现泌水，孔道不易密室和饱满。
　　3、预应力施工技术存在的问题分析
　　3.1波纹管堵塞
　　波纹管在混凝土浇筑后出现了堵塞的现象即为堵管，其既会影响工期，又耗费人力物力。堵管可能使后期预应力钢绞线穿束无法通过或钢绞线在张拉预应力时的实际长度达不到相关要求，与设计计算值相差很大，从而给施工带来不必要的麻烦。经分析，引起堵管的原因主要有：1）施工单位在安装波纹管时未严格安装施工规范作业，以致出现波纹管定位不精确现象，进而导致弯折扭曲、套管接头松动现象的发生；2)或者是由于振捣人员在混凝土浇筑过程中振捣混凝土时存在操作失误情况，以致波纹管局部破裂，从而直接导致憾纹管被渗漏进来的混凝土水泥堵塞；3）波纹管自身的质量缺陷引起漏浆堵管。
　　3.2预应力超长束一端张枉工艺的问题
　　张拉工艺是目前国内现浇大跨度(3—5跨，每跨30～50m)预应力连续箱梁底板预应力束最常采用的工艺。比如说将一束钢绞线通过一端张拉的工艺拉直需要03—0AAk的拉力，而如此长的孔道要跨越多道箱梁横隔板，且其孔道摩阻值得通过试验才能确定。根据国内外相关规范规定：为保证跨中有效预应力和桥梁在恒载和活载作用下跨中所需抵抗弯矩的建立，避免由于跨中承载力不足而产生正截面裂缝情况的发生，对于预应力桥梁的跨度在30m以上时均需采用两端对称张拉工艺。
　　3.3后张预应力结构张拉力控制的问题
　　预应力桥梁质量受张拉力控制不严等预应力施工作业不够规范的影响较大。一般施工过程中的张拉作业会采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制，其中张拉力为主，以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用1．5级油压，该等级的张拉力具有误差较大等特点，特别是一些千斤顶甚至在未经计量标定时就开始张拉。另外张拉作业人员多数都是未经专业培训，若他们作业时不专心，那么极有可能会出现较大误差或读错表的情况，以致发生张拉力忽高忽低的现象。尤其是在多束张拉时，对预应力筋伸长值计算会由于每束张拉力都不同而不准确，弹性模量取值混乱，以致实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在4-6％范围内，导致张拉力失控。
　　3.4预应力结构张拉前出现裂隙问题
　　在使用荷载作业下钢筋砼结构出现裂隙现象是不能避免的，且对于B类构件的部分预应力也允许出现有限制的裂隙，对于在预制场内的构件，则应尽量避免裂隙的出现。根据以往工作经验，一般在张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常通常出现于表面处，宽度较细、分布不均。其中梁板类构件的裂缝多沿短方向分布，一般产生在箍筋位置或从构件顶面延伸到构件侧面；温度裂缝的走向是没有一定规律的，其可能会出现于表面或深进或贯穿；梁板式构件裂缝多平行于短边，若有深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行，裂缝沿构件全长分段出现。
　　4、结论
　　预应力技术随同时代的进步，经过许多专家不断研究及创新，不仅在理论上更在实际工程中被广泛应用在道路和桥梁等大型工程中，预应力技术的发展，同时也存在一些问题，通过资料显示及实际调查发现，由于张拉工艺不到位，孔道和锚具质量不合规范等一些原因，造成预应力桥梁施工中仍存在许多不足，需要进一步研究以保证施工的质量以及日后公路桥梁在使用当中的表现。
　　参考文献：
　　【1】孙飞.体外预应力技术在T构桥梁加固中的应用[J].交通标准化.2011,1(3):75-79.
　　【2】林幽文.议预应力技术在建筑工程施工中的应用[J].中国科技纵横.2011,3(9):175-178.