预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用

2016-03-14黄敬文

甘肃科技纵横 2016年7期

关键词：钢束钢绞线张拉

黄敬文

（甘肃弘德永兴建筑安装工程有限责任公司，甘肃　定西　748100）

预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用

黄敬文

（甘肃弘德永兴建筑安装工程有限责任公司，甘肃定西748100）

随着我国经济的不断发展，国家对公路桥梁建设的投资力度加大。现阶段，预应力技术在公路桥梁施工工程中得到了广泛的应用，因其不但能节省施工材料，而且能有效提升公路桥梁的安全性、可靠性以及舒适性。随着科学技术的不断进步，提高施工质量和工艺水平能够推动预应力技术的新发展。但是，就当前实际情况而言，预应力技术在公路桥梁的应用中还存在许多问题与不足，桥梁裂变问题时常发生。本论述将针对公路桥梁施工过程中的突出问题进行分析，在了解施工流程和预应力技术的使用范围下，为公路桥梁施工提供保障，发挥预应力技术的最大功效。

预应力技术；公路桥梁工程；施工；钢绞线

现阶段公路桥梁施工过程中，预应力技术具有结构简单、自重较轻的优势，与此同时在安装方面安全性能高、具有减小混凝土梁的主拉应力和竖向剪力的优势，并有利于原材料的节约，符合现代化发展的理念。我国在预应力技术的使用和拓展方面起步较晚，依旧存在桥梁裂缝等一些质量隐患，因此，优化施工技术、加强质量控制、完善施工系统能够为预应力技术提供更好的发展前景。

1　预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用领域

预应力技术在公路桥梁工程施工中主要分为三大方面的应用，即多跨连续梁施工中的应用、受弯构件施工中的应用以及加工施工中的应用。在具体施工中，一般将多跨连续梁结构可以分为正弯矩区和负弯矩区两种形式，跨中的常为正弯矩区，存在支座的则是负弯矩区。同时，当施工中抗剪承载能力和抗弯承载能力存在欠缺或不足时需要通过预应力技术进行加固保障。

受弯构件施工技术由于碳纤维的强度较高，在施工方面的难度较小。即使用碳纤维对受弯构件进行加固已经成为主要的方式之一。但是，在这个过程中由于混凝土具有自身的拉应变和压应变，当压力区内的压应力达到极限的时候，受弯构件的承载能力也将达到极限。此外，在加工施工中使用预应力技术能够有效地改善结构性能，有利于提高桥梁承载能力，满足现代交通运输对公路桥梁施工的要求，延长使用寿命。

2　预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用流程

2.1选择预应力钢绞线

预应力钢绞线的选择有很多，例如：低松弛钢绞线、矫直回火预应力钢丝、预应力钢筋和普通预应力钢绞线等。其中松弛钢绞线具有较好的经济性能，构件美观、施工便捷，是常用的新生代预应力材料，在高速公路、大型桥梁核电站等领域得到了广泛的使用。同时，预应力钢绞线的使用能够体现可持续发展的理念，即能够节省超过1/3的钢材料，具有较好的经济效益和社会效益。在具体的选择过程中，施工人员要充分考虑钢绞线性能参数和钢绞线标准。性能参数主要包括：几何参数、松散性、表面状态和断裂荷载等；钢绞线标准主要指尺寸公差、延伸率、品种规格和松弛类型等。

2.2选择预应力锚具

预应力锚具的选择主要包括机械锚固和摩阻锚固。机械锚固以机械加工的形式出现，能够在预应力筋材端部形成一个与锚钉工作相似的高强度钢丝，其主要特点表现为：在连接过程中的应力损失较轻，操作方便，在灌浆之前可以通过紧扣和放松两种形式对预应力进行调节。摩阻锚固以契形锚具为主要形式，并形成锚璇。该锚具得到了广泛的使用，其主要特点表现为吨位较重、穿索方便、变化多，但是在重复连接和张拉的过程中预应力损失较大。

2.3设计预应力体系

预应力体系主要包括XYM和OVM。该体系能够将顶板纵向钢束采用平竖弯曲的形式进行结合，并形成空间曲线。此时，对腹板顶部进行集中锚固，使低板钢束与近齿板位置的锚固尽可能地贴合。该体系的运用能够保证最大力臂的预应力，因而体现出了较好的力学效果，预应力在全截面上完成了较短传力路线的规划。此外，由于顶板束锚定于承托上，在齿板构造上不需要太过复杂，按照受力情况设计箱梁尺寸能够体现科学性。最后，在底板和顶板的钢束设计上采用S型的方式，有利于消除锚固点产生的横向作用力。

2.4分析预应力效应

在预应力效应分析上通常需要建立钢束分布图进行假设，并对截面的应力情况进行检查，当无法满足施工要求时须进行钢束分布调整。因此我们认为预应力钢绞线、锚具选择和预应力体系设计都是有预应力效应分析所决定的。而预应力损失也分为两个层面，即瞬间损失和后期损失。瞬间损失是指在钢束锚固固定前和固定过程中有可能发生瞬时的损失，而后期损失主要指混凝土徐变、钢筋松弛等问题。

3　公路桥梁工程中的预应力施工问题

在公路桥梁工程的施工环节中，预应力会受到外界的影响而发生改变，从而引发施工问题。其主要表现包括：在施工过程中由于波纹管堵塞会对预应力造成不良影响、预应力超长束的张拉技术和后张预应力结构的控制不足问题。而波纹管堵塞的影响主要是指在施工中预应力钢绞线难以通过，其伸长情况受到阻碍。而预应力超长束张拉技术则是在连续跨梁中需要预应力束两端的力量对等，否则对施工的质量有着明显的影响。此外，后张预应力结构的控制问题受到每束张拉力的影响，控制难度较大。在预应力施工过程中还存在预应力结构张拉前缝隙问题和钢筋孔道受堵问题等亟待解决。

4　预应力技术在公路桥梁工程施工中应用的质量控制措施

针对上述问题，我们在施工过程中应该加强质量控制，提高施工水平，确保顺利完工。在预埋阶段主要是对控制点的标高定位进行准确的质量检测，控制曲线形状。该操作能够减少对波纹管的影响和破坏，对孔道管问题进行有效的处理，确保张拉力能够满足设计需要。此外，在设计中我们要对灌浆和张拉阶段实施质量控制，保障孔道浆体的饱满，并对其进行有效的计量，该操作能够减少因漏浆带来的管道堵塞问题。在具体的施工中，我们需要对孔道的灌浆孔、外漏灌浆孔、排气孔连接处等进行严格的密封处理，从而加强施工有效性。此外，对于管道堵塞的问题应该做好位置的标注，同时，为了保证钢绞线的顺利穿孔应该注意避开梁柱主筋，实现自由伸缩，提高工程完成度。

锚具和预应力管道常被设计在钢筋密集的部位，增加了振捣工作的复杂性。因此，为了提高混凝土的密实效果，保证振捣工作的顺利施工，需要使用钢筋棒在容易发生塑性沉缩裂缝的位置进行适度的振捣，并针对实际情况可以进行覆膜外敲振等辅助性工作。在完成混凝土浇筑时，我们需要对孔道进行全面的检查，防止其他杂质混入，保证后续工作的进程不受阻碍。该工作具体包括对灌浆孔和排气孔的封闭等。除此之外，为了防止刺破预应力筋外皮现象，在板面筋绑扎的过程中禁止猛插猛放，并对完成穿筋定位。在焊接过程中预应力钢筋不得用作搭接线，在做好周边保护工作后方可继续焊接。值得一提的是，在混凝土浇筑施工过程中要格外关注梁柱节点和张拉端口，保证其密实度。同时，在混凝土流动性的保证上应该对水泥和泥浆的使用量进行科学的测评，而非增加水的方法。因此，搅拌的浆体要适量，并对外加剂做好控制。最后，在压浆工作前需要清理管道内部的残留物和杂质，并使用空压机进行全面清洁，完成压浆操作。