橋梁預(yù)應(yīng)力新工藝新技術(shù)研究

韓永軍，譚 星，徐 正

(貴州高速公路開發(fā)總公司)

1 傳統(tǒng)橋梁預(yù)應(yīng)力施工存在的問題

混凝土是土木工程中最常使用的一種建筑材料，但是混凝土本身的抗拉伸強(qiáng)度十分有限，因此在一些對混凝土抗拉伸強(qiáng)度要求較高，尤其是在橋梁施工過程中需要通過給混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)加應(yīng)力，以達(dá)到橋梁設(shè)計的要求。目前使用最多的是張拉預(yù)應(yīng)力筋的形式，主要包括鋼筋、鋼絲以及鋼絞線等高強(qiáng)度鋼材，然后使用錨具、夾具以及連接器進(jìn)行連接，主要形式如下表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力筋與連接器的選擇

從上表可知，橋梁預(yù)應(yīng)力施工過程中錨具、夾具以及連接器需要根據(jù)不同的預(yù)應(yīng)力筋品種以及預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量、混凝土等級等相關(guān)因素進(jìn)行選擇，在預(yù)應(yīng)力筋輕度等級已經(jīng)確定的條件下，連接器組件的選擇以及測試性能，應(yīng)該同時滿足錨具效率系數(shù)大于等于95%，并且預(yù)應(yīng)力筋總應(yīng)變大于等于2.0%兩項要求。

傳統(tǒng)橋梁預(yù)應(yīng)力施工大都采用的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，即給橋梁混凝土內(nèi)布設(shè)大量的預(yù)應(yīng)力筋。使用這種方式雖然能夠提高橋梁的抗拉伸強(qiáng)度，但是也導(dǎo)致了預(yù)應(yīng)力筋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置的管道十分密集，而且非常容易和橋梁自身內(nèi)部的鋼筋構(gòu)造發(fā)生沖突，從而增加了預(yù)應(yīng)力筋穿束的施工難度。此外，由于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)常常需要十分密集的管道，會給后期的混凝土澆筑施工帶來諸多不便，而且使用這種方式建造的橋梁，不利于后期預(yù)應(yīng)力筋的保養(yǎng)以及維修工作，從而會影響到橋梁主體結(jié)構(gòu)的可靠性以及穩(wěn)定性。

2 橋梁預(yù)應(yīng)力新工藝新技術(shù)研究

伴隨著我國預(yù)應(yīng)力技術(shù)的不斷發(fā)展以及一些新材料的不斷研發(fā)，使得預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁建設(shè)當(dāng)中的應(yīng)用越來越廣泛，以下就對橋梁預(yù)應(yīng)力新工藝、新技術(shù)進(jìn)行具體研究:

2.1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)

在橋梁建設(shè)當(dāng)中采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，即在混凝土結(jié)構(gòu)體外布置預(yù)應(yīng)力鋼束，使混凝土施工免受密集管道的影響，從而改善橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，使結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量更加可靠。而且使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有效地避免管道內(nèi)復(fù)雜而且密集的預(yù)應(yīng)力鋼束給混凝土施工帶來的困擾，在方便施工的同時還能夠有效地確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可靠性。而且體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢還表現(xiàn)在，方便進(jìn)行后期的保養(yǎng)和維修工作，可以通過簡單的檢測儀器甚至用直觀的方式就可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的質(zhì)量檢測。由于預(yù)應(yīng)力筋使用的鋼材在高應(yīng)力作用下很容易發(fā)生腐蝕，并且由此引發(fā)應(yīng)力腐蝕而使鋼材斷裂，所以預(yù)應(yīng)力鋼材的耐久性直接關(guān)系到整個預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的可靠性以及穩(wěn)定性。而是用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，就可以很方便的進(jìn)行后期的保養(yǎng)和維修工作，能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行更加徹底的檢查，如果一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的地方，可以隨時進(jìn)調(diào)整和更換，比傳統(tǒng)的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)更加安全可靠。因此使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠在確保預(yù)應(yīng)力筋的抗拉伸強(qiáng)度的同時有效地提高橋梁的使用壽命。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的推廣和應(yīng)用還能夠促進(jìn)一些相關(guān)結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展。例如體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力技術(shù)與鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相互融合。在橋梁施工過程中使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的波紋鋼腹板、鋼材或者混凝土桁架腹板等組合結(jié)構(gòu)，可以在確保橋梁可靠性以及穩(wěn)定性的同時可以減輕橋梁上部結(jié)構(gòu)重量。

從橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性來分析，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有自身防護(hù)功能，例如采用具有多種防腐涂層的無粘結(jié)鋼絞線，可以有效地避免管道壓漿不滿以及空洞造成的灌漿質(zhì)量問題，同時也避免了因鋼筋混凝土自身發(fā)生碳化以及水泥混凝土灌漿開裂對傳統(tǒng)體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的負(fù)面影響。從橋梁結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性來分析，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以有效地減小預(yù)應(yīng)力筋的非受力需要尺寸以及用料量，降低整體結(jié)構(gòu)的重量。而且，相比傳統(tǒng)的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，如果在使用期內(nèi)出現(xiàn)了質(zhì)量問題，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的加固措施以及修筑成本也要遠(yuǎn)小于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，由此可見體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。總之，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)在國外大面積的普及推廣，無論是從建筑過程，還是從使用效果來分析，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)都具有非常突出的優(yōu)勢，隨著我國橋梁建設(shè)工程的不斷擴(kuò)展以及預(yù)應(yīng)力施工經(jīng)驗的不斷累積，使我國目前的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，促進(jìn)體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

2.2 預(yù)制節(jié)段拼裝施工工藝

預(yù)制節(jié)段拼裝主要是將橋梁主體結(jié)構(gòu)設(shè)計成節(jié)段的樣式，然后在工廠預(yù)制后進(jìn)行拼裝，并且施加預(yù)應(yīng)力使之最終成型。預(yù)制節(jié)段拼裝施工工藝的優(yōu)勢在于:橋梁的預(yù)制節(jié)段拼裝主要分為預(yù)制和架設(shè)兩大部分，這樣一來就可以在預(yù)知的同時進(jìn)行組裝，不僅能夠有效地縮短橋梁架設(shè)的工期，而且還便于對預(yù)應(yīng)力鋼材進(jìn)行局部調(diào)整，能夠最大限度的確保預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的質(zhì)量;采用預(yù)制節(jié)段拼裝的施工方法，可以在工廠中連續(xù)進(jìn)行分段施工作業(yè)，充分發(fā)揮機(jī)械作業(yè)的優(yōu)勢極大的減輕了勞動量，使得橋梁預(yù)應(yīng)力施工更加快速、高效的完成;使用預(yù)制節(jié)段拼裝與體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)相結(jié)合的施工方法，還能夠充分提高體外預(yù)應(yīng)力的技術(shù)優(yōu)勢。現(xiàn)階段我國的預(yù)制節(jié)段拼裝施工工藝仍然處于發(fā)展時期，在主要設(shè)計思想以及施工技術(shù)方面與國外一些發(fā)達(dá)國家相比仍然存在一定的差距，相信通過不斷吸取國外一些發(fā)達(dá)國家預(yù)制節(jié)段拼裝的施工經(jīng)驗，并結(jié)合我國自身的發(fā)展特點提高預(yù)制節(jié)段拼裝施工工藝的耐久性。

3 結(jié)束語

綜上所述，由于體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在性能、施工以及經(jīng)濟(jì)等方面表現(xiàn)出的優(yōu)越性，使其在現(xiàn)代橋梁，尤其是大跨徑橋梁建設(shè)工程當(dāng)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。利用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行橋梁建設(shè)施工具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好等優(yōu)點，所以在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。首先本文對傳統(tǒng)體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的技術(shù)特點進(jìn)行分析，表明體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置的管道十分密集，并且不利于進(jìn)行后期的養(yǎng)護(hù)維修工作;然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提出了了體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以有效地避免管道內(nèi)復(fù)雜而且密集的預(yù)應(yīng)力鋼束給混凝土施工帶來的困擾，在方便施工的同時還能夠有效地確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可靠性。此外，本文還分析了預(yù)制節(jié)段拼裝施工工藝，通過節(jié)段拼裝的的方法提高了橋梁施工的機(jī)械化程度，有效地縮短橋梁架設(shè)的工期的同時還能夠最大限度的確保預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。而且預(yù)制節(jié)段拼裝施工工藝與體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)相結(jié)合，還可以使大跨連續(xù)梁橋在結(jié)構(gòu)受力、使用功能和適應(yīng)環(huán)境等方面可以充分發(fā)揮其自身的優(yōu)越性。

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