公路桥梁工程后张法预应力施工工艺研究

2022-03-14承德市交通运输局机械设备管理处孟琦

人民交通 2022年12期

文 / 承德市交通运输局机械设备管理处孟琦

引言

预应力后张法是指在建筑工程中，在完成水泥混凝土的浇筑作后，重点观察混凝土的凝固过程，待建筑体的强度至少达到预设值的75%之后，进行预应力钢材张拉作业，从而形成预应力混凝土构件。此种施工方法在公路桥梁、大宽度建筑中的应用范围十分广泛，且在施工质量、成本控制、构件使用寿命等方面相较于常规施工工艺均具备一定的优势。总体而言，后张法预应力施工技术可以解决包含公路桥梁在内的很多施工难题，对我国公路桥梁工程的进一步发展具有重要意义。

后张法预应力施工的特点

具有良好的抗裂性

顾名思义，“后张法”按照字面意思理解，是指“牵拉作业”向后延伸，是指在混凝土凝固至结构强度至少达到预设值的75%以上（在一些工程中，由于对结构件强度的要求更高，故该数值可能会提升至85%以上）之后，才开展钢筋（束）牵拉作业经过该过程之后，钢筋混凝土构件截面会产生一种预应力，能够抵消结构件投入使用后，来自内外应力的作用（可抵消公路桥梁承受的部分内外荷载）。

如此一来，公路桥梁钢筋混凝土结构件裂缝产生的时间会延后，可视为后张法预应力施工具有良好的抗裂性。

能够有效提升公路桥梁的稳定性和耐久性

公路桥梁钢筋结构体承受的内外荷载降低，除了提高结构体的抗裂性能之外，还可以增加结构体的稳定性和耐久性。

其中的原理为（以桥梁工程为例）：在桥梁施工期间，存在桥梁的长度、细度值高于梁体的情况。如果采用常规施工工艺，则桥梁施工完成并投入使用之后，一旦长时间承受外部压力，则梁体会逐渐弯曲。当桥梁梁体的整体结构发生形变之后，桥体的受力平衡会逐渐被打破，由此便会降低整个桥梁结构的稳定性。如果在施工时采用后张法预应力施工工艺，则桥梁构件会实现“预拱”。

如此一来，桥梁结构即使长时间承受较大的压力，挠度也不会过度提升，桥梁整体不会出现较为严重的形变，可以保证稳定性和持久应用。

可在一定程度上节省施工材料，降低施工成本

采用后张法预应力施工工艺时，使用的原材料（包含混凝土、钢筋束等）本身即具备较高的强度。在实际应用时，彼此之间融合的程度会更高，整体计算之下（仍然以桥梁工程为例），桥梁梁体处使用的钢筋总量以及桥梁的截面尺寸均相较于常规施工工艺更低。最终结果是：钢筋及混凝土的消耗量较少，桥梁整体强度不变的情况下，自重会更低。因此，除了桥梁的稳定性、耐久性等性能得到提升之外，工程总体材料消耗量会降低，最终成本支出同样会明显降低。

公路桥梁工程中后张法预应力施工工艺的要素分析

公路桥梁后张法预应力施工前的准备工作

公路桥梁工程中，采用后张法预应力施工工艺之前，还需做好下列准备工作：第一，实施张拉作业的混凝土构件的几何尺寸、龄期、强度等均需进行反复多次计算，待确定数值无误后方可进行后续作业。

第二，上文提到，混凝土浇筑完成后，需等待凝固，且强度必须至少达到预设值的75%以上。在此基础上，进行张拉作业的时间范围最短必须达到7天，最长必须控制在21天（含）以下。

第三，施工人员需围绕锚垫板下方区域以及周边临近的混凝土的密实程度进行全面检测，具体要求为：不得存在任何“蜂窝”形状以及其他有关的缺陷。一旦发现，必须在拆模后立刻加以处理。只有将上述隐患全部排除、上述要求全部达到，方可正式进入预应力张拉施工阶段。

预应力筋张拉作业的一般流程

公路桥梁施工期间，若采用后张法预应力施工工艺，首先需要选择合适的预应力筋。

具体包含：其一，钢绞线束。对其进一步的分类，包括：1.具有自锚性能的锚具，主要张拉程序为：从低松弛预应力筋（预应力强度为0）开始，逐渐增加预应力，载荷持续作用时间应不少于5分钟，直到锚固为止。或是从普通松弛力筋开始，后续载荷施加及持续时间同上，同样达到锚固为止。2.其他锚具。选择普通松弛力筋，预应力强度为0开始，其他施工顺序同上。其二，精扎螺纹钢筋。通常分为直线及曲线共计两种配筋。第一种的张拉作业同上，从0开始，最终回归于0，该过程可重复多次。第二种不必考虑最初状态，可以直接施加触及应力，载荷持续时间同样需要达到5min，直到锚固为止。

波纹管相关施工

在公路桥梁工程中，采用后张法预应力施工工艺时，涉及到波纹管定位相关作业事项时，使用的材料之中必定包含波纹管。

除此之外，还需要使用固定用钢筋、螺旋筋、绑丝、胶带等物品。波纹管的重要性在于：此种材料是完成后张法预应力体系构建最主要的材料，作用在于：为预应力筋提供一个屏障，用于保护施工及后续应用期间产生的异常情况。在公路桥梁具体施工期间，波纹管的定位必须按照设计图纸中所标注的“曲线要素”完成定位。

具体的要求为：其一，每间隔40cm～80cm，便需要横向焊接一个U型钢筋。其二，钢筋设计图纸之中一般般会标注出桥梁断面坐标，一次实现对桥梁应力筋的定位。

其他相关注意事项为：使用定位尺对波纹管进行实际定位时，为了防止出现波纹管脱节的现象，需使用胶带，在波纹管的接头处进行多层严密的缠裹作业。完成波纹管的固定之后，不应立刻进行后续作业，而是需要对波纹管当前所处的位置进行进一步检测，必须与设计图中所标注的位置严丝合缝。

此外，施工人员还需对线性进行检测，重点确认整体是否“顺滑”，是否存在应用一段时间后便可能出现松动。其三，波纹管的安装作业一般放置在箱梁腹板钢筋安装完成后的阶段。在安装波纹管时，最常见的问题在于，管道有一定概率会被破坏。因此，必须重视对波纹管进行保护，发现损坏处应即时处理，否则在后期浇筑混凝土时，很可能会通过管道裂缝将混凝土渗透到波纹管之内。

混凝土浇筑作业

后张法预应力施工期间，有关混凝土浇筑的施工要点为：

第一，混凝土的型号一般选择42.5标号以上的普通硅酸盐水泥。此外，需注意，混凝土中含有的泥沙量不能超过整体的1%。

第二，混凝土的浇筑与常规施工方式并无本质差异，同样包含浇筑、振捣、养生三个环节。

具体的要求为：1.混凝土浇筑期间，便应注意后期振捣作业中的有关注意事项，必须确定振捣的距离达到安全标准，否则可能会与波纹管之间产生碰撞，进而损坏波纹管。2.混凝土必须完成均匀的搅拌之后，才能进行浇筑。3.针对桥梁、公路腹板区域进行混凝土浇筑时，应当将浇筑层的厚度控制在30cm～50cm之间。4.进行振捣作业之前，需将专用的振捣棒插入混凝土的前一层，插入深度需控制在5cm～10cm之间，目的在于令新浇筑的混凝土与后浇筑的混凝土相互之间更好地结合，否则会使混凝土浇筑体内部性能存在差异。

预应力穿筋施工作业

后张法预应力穿筋施工的主要对象为钢筋束，施工要点为：1.预应力钢筋束的一端应该对齐，之后按照编号，套在对应的穿束器之上。2.必须完成预应力筋孔道的检测，并查看预应力筋的尺寸是否与孔道的尺寸互相对应。若发现位置存在偏差、有局部弯曲的情况，则必须对钢筋束进行更换。3.还需进一步检查位于孔道端部的预埋钢板与孔道轴之间是否保持垂直关系。若发现接头处存在漏浆现象，必须立刻进行处理。4.穿筋作业时，为保证构件安全，需要使用丝扣对瑞杆螺丝的预应力筋进行良好保护。可采用的方法为：将预应力筋的一端对齐，将另一端向孔道插入，最后从另一端穿出。如此一来，预应力穿筋作业质量必定较高。