公路桥梁工程施工中预应力技术的应用

卫鹏辉

(山西路桥第七工程有限公司,山西 晋城 048000)

随着近年来社会经济的飞速发展,国内出现了大量的公路桥梁工程,在公路桥梁上应用预应力技术可以有效的改善项目建设质量,保障工程安全性。由于预应力技术工艺简单、施工简便、节省建材等优点,在公路桥梁施工中得到了越来越多的应用。由于我国地势的复杂性和多样性,在公路桥梁施工过程中经常会出现一些问题,而施工中应用预应力技术可以使施工质量得到明显改善,从而促进公路桥梁项目的健康发展[1]。

1 公路桥梁工程中预应力技术的应用情况

1.1 应用于混凝土空心板

在公路桥梁建设中,使用最多的一类结构板类型是混凝土空心板,内壁上开许多圆形孔,在同样的荷载条件下,自重轻、安装难度低,应用范围也更大[2]。一般来说,在某一预制区进行预制,这一步必须将桥面中空板预拱因素考虑在内,然后再设定相应的反拱值。在设置空心板内钢绞线时,应选用高强度、低松弛钢绞线,并根据需要将其置于空心板的两端,然后利用锚杆固定。在混凝土空心板中,钢绞线的作用是整体性张拉,而且可以随时调节钢绞线的张拉参数,使其在各部位都能保持均匀的对称张力。在张拉时,出现断丝、滑丝等现象应立即进行替换,防止混凝土空心板的张拉性能出现问题。在钢绞线拉应力满足设计条件后,可对钢绞线的两端进行紧固,并根据需要进行管口的密封,防止杂质渗入。在制造空心板时,对钢绞线的质量有很大影响,所以在张拉钢绞线前,应根据设计需要,对钢绞线进行随机取样,以确保其各项指标满足施工需要,才能有效地改善结构力学特性,确保施工质量[3]。

图1 预应力混凝土空心板

1.2 应用于工程预制板

在保证工程安全、质量的前提下,必须对预应力混凝土结构进行全面的质量控制。通过与常规技术的比较,可以看出,采用预应力技术可以提高结构的抗疲劳性能、抗剪性能和抗渗透性等。将预应力技术用于预制板构件,不仅可以显著地控制其变形、自重和断面,而且还可以通过调节非关键性能指标来达到节约投资的目的。在施工中采用预应力技术,可以减少结构表面开裂等常见的损伤,从而改善结构的稳定性,延长项目使用年限。

1.3 应用于混凝土T型梁

在T型结构形式下,一般采用T型断面形式的混凝土T型梁,在公路桥梁的建设中被大量采用,主要用于中等跨径的简支桥和预应力连续桥[4]。采用预应力技术,既能在T型梁的承载部分内产生更大内力,又能提高T型梁的抗张强度。一般T型梁整体强度大,受力明确,采用水平和纵向预应力均能有效地改善T型梁与梁板的整体性能。在T型梁的跨度较大时,采用先张法锚固T型梁,以保证混凝土与钢绞线共同构成T型梁,提高结构的稳定性。

图2 预应力混凝土T型梁

1.4 应用于混凝土箱梁

在公路桥梁工程建设中,箱梁是一个非常关键的结构部件,具有整体稳定性好、美观、抗扭刚度强等优点。一般来讲,箱梁的种类很多,而在公路桥梁上使用的箱梁种类也不尽相同。但目前,采用预应力技术进行施工的混凝土箱梁会发生两方面的问题:一方面,沿主梁的腹板部位会产生沿纵向45°的倾斜裂缝;另一方面,在预应力钢束张拉时,其张拉率超过了规范规定的允许偏差。为了克服以上问题,必须从工程实际出发,重点分析预应力技术中的几个主要问题:(1)在公路桥梁工程中,当跨度大于50 m时,采用后张法来设计;(2)混凝土浇筑前要根据现场具体条件,明确具体工作和工作安排,事先做好浇筑、振捣和养护等技术训练,同时要明确混凝土浇筑层数、振捣距离和频次等,防止混凝土渗漏或振捣不实而造成的不良后果;(3)在混凝土浇筑和振捣完毕后,应根据需要进行养护;(4)对混凝土的入模温度进行适当调控,避免对水化热的不良影响。在采用箱梁式模板时,应将拌和料的温度保持在5～30 ℃之间,仅在外界环境的温差较小情况下,方可拆除拆模;(5)在箱梁较大时,采用分层浇筑法,混凝土浇筑工作控制在两次内进行。在不同的浇筑周期中,应根据箱梁腹面板厚度的1/3～2/3来计算,以明确分层面,防止混凝土的收缩开裂,2次浇筑的龄期差应在7 d以内;(6)根据需要预先安装好预应力管道,通过坐标定位确定管道的位置。采用焊接装置将箱梁腹部和钢箍进行焊接,并对焊缝的温度进行严格监控,防止波纹管被灼烧。为了进一步加强预应力技术在工程中的运用,还需对波纹接头部位进行封口。在进行混凝土浇筑之前,必须对所需的混凝土进行检查,避免由于混凝土的渗入而对结构受力状况造成一定的影响;(7)连接在预应力钢筋上的锚垫和锚杆都有充分的厚度和刚性,以防止发生挠曲和变形。对预应力钢筋进行锚固时,宜按梁端锚具的布局特征,实施局部的压力校核,检验合格后方能投入应用;(8)在混凝土箱梁的建造中,根据规定进行张拉摩阻力测试,以防止钢筋的伸长超过极限,通过修改摩擦系数,调节张拉伸长度和受力[5]。

图3 预应力混凝土箱梁

1.5 应用于受弯部件

在公路桥梁中,结构的受弯性能与其他结构体存在区别。事实上,在公路桥梁中,钢筋混凝土结构的受弯度是否符合要求,直接关系到整个结构的安全。将预应力技术应用于结构受弯部,既可以提高受弯部的力学特性,又可以采用高强度的碳纤维,提高结构的刚性和强度。一般来讲,在公路桥梁的建设中,当结构的受弯部发生断裂时,其结构的破坏将严重影响整体稳定性。在这种情况下,采用预应力技术可以减少弯构件的断裂概率,从而在保证结构的受弯承载力前提下,充分利用结构的受弯承载力。预应力技术不是一种单独的技术,包含了先张法和后张法两种技术,使用效果存在不同。针对各种类型的锚固,必须根据工程的具体情况,科学合理地选择预应力技术,以保证以后的工程建设。将预应力技术应用于结构受弯部,能有效地改善其刚度,增强承载能力,从而改善施工质量。

1.6 应用于桥梁加固施工

近年来,随着我国城市化进程的加快,必须加强城市的公共服务。我国的现代化公路运输系统十分繁杂,要全面考虑各种影响因素,对公路桥梁的施工技术提出了更高的要求。在公路桥梁工程中,预应力作为一种常用的技术已被大量地运用于桥梁结构中,不但可以改善结构的整体性能,还可以减少各种危险事故的发生,从而延长桥梁的使用年限。在公路桥梁建设中,施工单位应严格遵守有关规定进行加固处理,通过预应力技术能够在一定程度上恢复或增强桥体的承载能力,同时也能保障行车的安全[6]。

2 公路桥梁预应力技术施工质量控制的基本要求

2.1 施工前的质量控制

项目建设团队需要与有关单位进行施工方案设计,在采用预应力技术之前,必须对预应力的尺寸进行估算,并对其采用的方法、注意的问题等进行分析,并对其采用的方法、注意的问题等进行分析。所以,在项目建设之前,施工单位要及时与有关设计单位进行沟通,并通过相关部门的审核,才能进行具体施工。施工单位必须与设计单位合作,制定出一套完善的工程施工方案。如果在施工过程中更改工程计划,将容易引起各方的不必要争议,造成施工单位经济利益受损。所以,加强施工前质量控制尤为关键。

2.2 施工过程中的质量控制

本环节的质量管理工作包含下列各项:(1)预埋。在这个过程中,要注意对弯头的外形进行质量管理。对各个控制点进行标高控制,并对有关工艺进行检验,确保曲线形状和标高控制点不被破坏;(2)张拉和灌浆阶段。在这个过程中,必须保证张拉应力和伸长值的变动符合规范,并保证灌浆质量;(3)强化流程管控。确保在预应力孔、排气孔接头和注浆孔等密封性能良好,防止渗漏和杂质堵住孔。在进行混凝土浇筑时,必须确保振捣器在振捣时不会触及到预应力孔。完成混凝土浇筑后,应及时对钻孔实施清理[7]。

2.3 施工完成后的质量控制

在竣工后,根据有关的检测标准,对工程进行质量管理。项目建设中的材料应进行检验,确定质量评价方法。在封锚前,先将剩余的预应力筋切断,封锚宜在两日后进行。锚具和锚孔必须保持清洁,并按有关规定进行封锚作业。预应力筋、管道、锚具、连接器等材料自身的品质等都会对预应力的作用产生影响,应制定质量保障方案,并按照要求执行验收工作,做好质量控制的关键环节,做到人、物、机等质量因素的可控。此外,对各子项目进行严格的质量检查,使预应力技术在公路桥梁施工中取得良好的应用效果,从而使整体的施工质量得到改善。工程的质量验收必须严格遵守有关的检测标准。对项目建设中的材料进行检验,并对其进行细致的检验,以确定其评价的方法。

3 公路桥梁工程施工中预应力技术的应用策略

3.1 选取适宜的钢绞线

在公路桥梁建设中,要充分发挥预应力技术的作用,应根据不同的预应力结构,合理选用钢绞线。材料的品质和使用性能直接关系到预应力技术在实际工程中的使用。因此,应结合实际,对不同的钢绞线进行适当选用。目前,国内采用的预应力钢绞线有普通预应力钢绞线、低松弛钢绞线、冷拉预应力钢丝、低松弛预应力钢丝和矫直预应力钢丝。其中,低松弛钢绞线由于施工简单、轻便美观而被普遍用于公路桥梁施工。通过大量的实际案例可以看出,在实际运用中,预应力技术是一种很好的方法。因此,在公路桥梁建设中,必须正确选用不同的钢索,才能使其发挥出最大的作用。

3.2 优化设计注浆孔位置

注浆是一种在公路桥梁上加固结构的关键技术,注浆技术在实施过程中,既要考虑到施工需要,又要考虑预应力技术的实际运用,科学地设计好注浆口的布局方案,并在实际操作中加以落实,才能提高注浆过程的粘附性,提高工程的稳定性。在注浆之前,必须将气体从孔中排出,以防止泥浆中掺杂气体,从而对施工安全产生不利的作用。在对注浆孔位进行优选时,应根据后续的波纹管要求,对孔位实施控制,以保证施工的正常进行。压浆工序为:由下往上,在同一管道中,压浆工序必须持续进行,中间不得有任何中断,从料浆均匀直到压入结构物,不得少于40 s。在进行压浆式抽样时,必须制造三套标准型的试模,其大小必须符合规范。测试内容以抗压性和抗弯性为主。全过程的纪录要详细、精确。做好技术交底,样板带路,检查验收,并对预压施工的签证进行归档和保管。

3.3 优化安装波纹管

合理地设置波纹管是有效运用预应力技术的重要环节,在正式进行张拉之前,应根据公路桥梁的具体特点对波纹管进行适当的安装,以保证施工过程中起到应有的效果[8]。为了切实贯彻实施预应力技术,应对波纹管磨损和变形进行严格管理。在安装波纹管时,要根据生产规范及预应力技术的实际使用要求,对其进行定位,并严格按坐标设定图进行,将波纹管与锚固件的装配工艺相配合,使基座的轴线保持成直角。

4 结束语

综上所述,城市的发展必然要求提高公路桥梁建设质量,采取行之有效的方法来预防交通事故,并采取相应的预防措施,从源头上解决安全隐患。在提高工程技术水平的过程中,需要加强对预应力技术的重视,通过合理应用提高工程建设质量。公路桥梁建设要从细节着手,制定科学的预应力施工方案,以达到既能保障施工质量的目的,又能推动城市的发展。