分析在公路桥梁施工中预应力技术的应用

分类：建筑工程论文发表 时间：2013-01-11 10:11 关注：(1)

　　摘要：预应力作为广泛运用到建筑中的一项技术，它是现代科学不断探究和发

　　现的产物。本文分析了预应力技术在公路桥梁施工中的应用，阐述了公路桥梁施工中的预应力技术工艺以及公路桥梁施工中预应力技术的控制措施。

　　关键词：公路桥梁;施工;预应力;控制措施

　　近年来,预应力混凝土结构由于其具有能充分利用材料的高强度性能,有效地防止混凝土裂缝,减轻结构自重,增大桥梁跨径,刚度大,行车舒适等优点,在公路桥梁施工上得到普遍的应用。

　　一、预应力技术在公路桥梁施工中的应用

　　1、 预应力在混凝土空心板中的应用

　　公路桥梁设计中， 当跨径在16 ～ 25 m 范围内时， 可采用预应力混凝土空心板。 值得注意的是， 经验数据表明， 当预应力混凝土空心板跨径被做到 30 ～ 35 m 时， 钢度会随跨径的增加而降低， 所以实际使用中， 空心板跨径不宜超过25 m。

　　2、预应力在混凝土箱梁中的应用

　　预应力在混凝土箱梁中的应用， 应重视混凝土配合比的设计 、试验和优化工作， 以确保混凝土力学性能和各项控制指标的良好。 施工人员、 管理人员负责箱梁施工现场全面技术工作。 严格按照设计图样编制施工工艺， 对钢筋下料、 焊接等施工工艺和方法进行严格的规范。

　　3、预应力技术在受弯构件中的应用

　　因为碳纤维具有较高的强度， 相比之下施工也比较简单， 所以， 可采用一种特殊的加固方法， 即粘贴碳纤维片材，以达到对钢筋混凝土受弯构件加固的目的。 由于加固结构已经存在一部分初始内力， 如果初始应变较大， 当构件遭受破坏时碳纤维片材的可变化范围相对较小， 其强度高的点的强度就得不到充分的发挥。 对碳纤维作用机理分析研究发现， 若在粘贴碳纤维片材时， 对碳纤维片材实施预应力， 使其具有一部分初始拉应力， 可提高构件遭受破坏时碳纤维片材的应力， 使其得到充分的发挥。

　　4、 预应力技术在加固施工中的应用

　　通过对构件的补强和结构性能的改善来完成公路桥梁的加固， 从而恢复或提高现有公路桥梁的承载能力和延长使用年限， 更好地适应现代交通运输的要求。 通常的加固方法有桥面补强加固法、 体外预应力加固法、 粘贴钢板加固法等。为减小加固施工时混凝土的初始应变， 可预先对构件施加预应力， 目的是使构件受压区产生拉应力， 通过减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变， 提高构件达到极限承载力时的应变增量， 同时加固钢筋的应力也得以提高。

　　5、 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和负弯矩区之分。 通常支座处产生负弯矩， 跨中产生正弯矩 。当公路桥梁的抗弯承载力和抗剪承载力不能满足设计要求时， 需要对其进行加固处理;当跨中的抗弯承载力不能满足设计要求时， 则用粘贴碳纤维的方法对其进行加固， 该施工方法比较简易。

　　二、公路桥梁施工中的预应力技术工艺

　　1、钢绞线空间位置的控制

　　钢绞线的空间位置是由墩顶导向槽以及锚固端部横梁的跨中转向横肋所确定，而等效荷载的大小是由张拉应力以及索形来决定的。如果墩顶导向槽或跨中转向横肋在施工中发生偏折，将导致钢绞线的局部需要承受极大的挤压应力，因此明确墩顶和锚固端部横梁处的锚垫板预埋位置是十分必要的，并且还要严格按照图纸的要求来进行墩顶导向槽跨中转向横肋的制作，不但要将端部磨平，还要保证弯折处的曲率半径，这样才能确保钢绞线在张拉时不受端部的卡滑或挤压。

　　2、钢绞线的下料和穿索

　　通常我们在对路桥进行加固时，需要对锚垫板和钢管进行灌浆，这时就经常会产生粘结段。因此在下料的过程中要将该粘结段钢绞线的油脂和PE层清洗干净。又因为事先不仅要考虑到穿束过程中钢绞线在下垂时所产生的影响，还需要考虑到其张拉伸长所产生的影响，从而确保张拉两端的伸长部分一致，并最后使得两个粘结段的粘结力基本相同。但是，在实际的施工中该方法的位置和长度都难以控制。在钢绞线的穿索过程中，由于其长度较长，并且在中间还要装置许多的墩顶导向槽和跨中转向横肋，这就致使在箱梁中无法对多根钢绞线进行整束穿索，对此普遍的做法是采用单根穿索 又因为钢绞线的缠绕通常会使其有效的预应力建立受到影响，因此还要确保在全桥长的范围内钢绞线不会发生缠绕。在实际的施工中，都要先将钢绞线、工作锚板孔 、密封盖小孔等一一编号，并采用单根穿索的方法，将多根钢绞线作为一束，通过对应的橡胶垫来控制钢绞线的位置，而且在张拉完成后，再次检测每束钢绞线是否还存在缠绕现象。

　　3、钢绞线张拉

　　桥梁加固采用两箱对称单根两端同时张拉， 张拉过程分两部分： 预紧和高应力张拉。

　　(1)预紧。为了达到钢绞线从松散状态到张拉完成后顺直不缠绕， 正式张拉前先要进行预紧张拉， 预紧的质量决定了整个加固效果的好坏。首先， 钢绞线在松散状态下， 即使采用了必要的措施， 但是由于钢绞线很长， 下垂量还是较大， 所以， 为保证两端粘结段长度大致相等， 预紧要两端对称进行;其次， 预紧力的大小既要保证在预紧过程中， 钢绞线绷紧且不缠绕， 又要保证在高应力张拉时钢绞线不错位， 预紧力过大或过小都达不到预紧的目的。在加固施工中， 预紧张拉力采用15%设计张拉力。

　　(2)高应力张拉。张拉前应对构件 (或块体)的几何尺寸、混凝土浇筑质量、 孔道位置及孔道是否畅通、 灌浆孔和排气孔是否符合要求、 构件端部预埋铁件位置等进行全面检查。高空张拉预应力筋时， 应搭设可靠的操作平台。张拉前必须对各种机具、 设备及仪表进行校验及标定。校验应由具有专业资质的检测部门进行， 采用标准压力机检测。张拉设备应配套校验， 并在施工中配套使用， 不可混用。压力表精度不应低于1.5级， 校验设备精度不低于2%。张拉时混凝土强度、 张拉值、 张拉理论伸长值都应由设计单位给出。

　　4、真空灌浆

　　为了解决后张预应力钢筋混凝土结构中预应力筋的防腐蚀问题及其与结构混凝土共同工作的问题，通常采用压力灌浆的方法来填充预应力筋和其预埋孔道之间的空隙。一般而言，预应力筋失去保护是因为后张预应力筋以非水平的多跨度弯曲状态和倾斜状态存在，再加上水泥浆的泌水蒸发所形成缺乏水泥浆的空隙时造成的。而且预应力筋在高应力的状态下非常容易被腐蚀，并且腐蚀部位会造成断面的缺损，从而使得预应力钢筋混凝土结构的耐久性和安全受到严重的影响。 由此可见，只有好的灌浆质量才能确保预应力筋的防腐蚀性能以及预应力构筑物的安全和耐久性能 。所以在预应力孔道的灌浆施工中，重点要解决孔道中水泥浆有空隙或未充满、水泥浆硬化后的强度不满足规范要求、水泥浆硬化后因收缩而与孔道壁分离等问题。 在实际施工中对于超过40m的多束预应力筋通常采用真空灌浆的方法来确保灌浆的密实度和质量。

　　三、公路桥梁施工中预应力技术的控制措施

　　1、钢筋安装的控制

　　普通钢筋在绑扎时，严禁猛放、猛插，以防将预应力筋的外皮刺破。进行焊接施工时，严禁把预应力筋当作搭接线，且在预应力筋附近必须采取保护措施才能进行焊接。在钢筋绑扎过程中，应先绑扎梁内的预应力筋，后绑扎板内的预应力筋，而梁内的拉筋应等预应力筋铺设完之后再进行绑扎，以便预应力筋的穿筋定位 板的面筋应等预应力筋铺设完成之后才能够进行绑扎。

　　2、混凝土浇筑的控制

　　外露的灌浆孔、孔道与灌浆孔、 排气孔管连接处、 排气孔端以及预应力孔道接口处都必须封堵严密，以防出现因异物进入或漏浆堵塞管孔的情况。 尤其是下层孔道的排气孔管和灌浆孔长度大，且又斜向伸出板面，因此必须固定牢固 。在浇筑混凝土时，振动棒不得碰动或接触预应力锚具和孔道，避免引起移位或损伤。 如果设置预应力锚具和孔道的部位钢筋较密集，振捣较困难，容易产生塑性沉缩裂缝，则必须用短钢筋辅以人工插捣以及适度的模板外敲振，从而确保浇捣的密实。 混凝土浇筑完毕后应立即对孔道进行必要的检查和清理，并及时封堵灌浆孔、排气孔管口和张拉端，防止异物的进入，以确保其后续的张拉和灌浆能顺利地进行。 而且在混凝土的浇筑过程中，在预应力筋的张拉端及梁柱节点等关键的部位要浇捣密实。

　　3、预埋、张拉、灌浆阶段的控制

　　预埋阶段主要是预应力筋曲线形状的控制，即保证各控制点的标高定位准确、牢固，其他工序不会影响和破坏波纹管，保证标高控制点阵和曲线形状的正确，当其他工序与预应力筋预埋发生矛盾时及时处理、张拉阶段主要是保证张拉应力能够达到设计要求，其伸长值变化在设计和规范的允许范围之内。 灌浆阶段主要是保证灌浆计量准确，且孔道浆体饱满。

　　4、浆体的控制

　　在施工过程中必须严格控制用水量，对于未能及时使用而流动性能降低的水泥浆，严禁通过加水的方法来提高其流动性;在浆体搅拌时，水泥、外加剂和水的用量都要严格控制;搅拌机内的浆体应每次都全部卸尽，不得采取一边出料一边进料的方法;若在压浆前发现管道内残留有脏物或水分，则必须使用空压机将残留在管道内的脏物或水分清除。

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