預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在城市高架橋工程中的應(yīng)用

摘要：在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之前，對(duì)受拉模塊中的鋼筋，施加預(yù)壓應(yīng)力，提高構(gòu)件的剛度，推遲裂縫出現(xiàn)的時(shí)間，增加構(gòu)件的耐久性。從機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看，其含義為預(yù)先使其產(chǎn)生應(yīng)力，其好處是可以提高構(gòu)造本身剛性，減少振動(dòng)和彈性變形，這樣做可以明顯改善受拉模塊的彈性強(qiáng)度，使原本的抗性更強(qiáng)。故常應(yīng)用于需較大跨度的鋼筋混凝土工程，特別在橋梁工程上得到廣泛的應(yīng)用。文章結(jié)合臺(tái)灣機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)線高架橋工程就預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；技術(shù)；高架橋

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）26-0155-02

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外力荷載作用前，先人為地對(duì)它施加壓力，由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力，即借助于混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來(lái)彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足，達(dá)到推遲受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂的目的。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特色及施工程序

①預(yù)應(yīng)力施工的特點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)要求較高；對(duì)施工人員技術(shù)水平及設(shè)備精度要求高；操作工序多；屬于隱蔽工程，張拉錨固后無(wú)法直觀地檢查張拉應(yīng)力情況。

②預(yù)應(yīng)力的施工說(shuō)明。預(yù)力的方法可以分為三種：先拉法、握裹后拉法和無(wú)握裹后拉法，本文針對(duì)后拉法作探討。構(gòu)件模板、鋼板及預(yù)力所須的套管配置完成后，澆置混凝土，俟混凝土經(jīng)養(yǎng)護(hù)凝固達(dá)預(yù)定強(qiáng)度時(shí)，拆除模板，并將預(yù)力鋼材通常為高拉力鋼絲、鋼索至設(shè)計(jì)拉力后固定即完成后拉法的預(yù)力構(gòu)件。

③預(yù)應(yīng)力的施工步驟。鋼鍵裝設(shè)、預(yù)力混凝土澆置、施加預(yù)力、套管灌漿、封端。

2 目前橋梁工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在預(yù)應(yīng)力混凝土領(lǐng)域有了很大發(fā)展，一些新的施工工藝如緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土、無(wú)粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土等正在越來(lái)越多地被采用，并相繼建成了以上海南浦及楊浦大橋、杭州灣跨海大橋等為代表的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。

由于對(duì)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土間的摩擦、混凝土徐變等造成預(yù)應(yīng)力損失估計(jì)不足，因此，許多體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土橋需補(bǔ)強(qiáng)，而此時(shí)又多采用體外預(yù)應(yīng)力作為補(bǔ)強(qiáng)措施。加上預(yù)應(yīng)力筋防銹技術(shù)取得了進(jìn)展，因此體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁又逐漸引起了人們的重視。用體外預(yù)應(yīng)力方式，不僅在橋梁設(shè)計(jì)施工方面優(yōu)點(diǎn)較多，而且在橋梁維護(hù)管理方面也有顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)許多橋梁都積極采用這種方式。

預(yù)應(yīng)力在橋梁設(shè)計(jì)方面的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：構(gòu)件截面減小，有利于結(jié)構(gòu)輕型化；由于預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)的摩擦損失大幅降低，可獲得較高的初始預(yù)應(yīng)力；可使用高強(qiáng)度的PC鋼材，是一種經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。施工方面的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：澆注混凝土的數(shù)量減少以及布置預(yù)應(yīng)力筋的工作量減少，可簡(jiǎn)化施工。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概述

本工程位于臺(tái)灣桃園國(guó)際機(jī)場(chǎng)聯(lián)外捷運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)計(jì)劃CE02施工標(biāo)A8～A9車(chē)站間，起自08P014橋墩上方，往西依序經(jīng)過(guò)08P015、08P016兩V型橋墩，迄于橋墩上方。本工程與中山高速公路斜交跨越于約41k+100處，其中P014與P015間上部結(jié)構(gòu)跨越中山高北上線匝道、P015與P016間越北上及南下主線、P016與P017間跨越南下線匝道。

P014～P017間橋梁上構(gòu)為變斷面預(yù)力箱型梁，箱型梁兩自由端座于P014、P017墩柱上，中間與P015、P016兩Ｖ型橋墩固接。

3.2 預(yù)應(yīng)力梁施工方法及流程

根據(jù)上述工程考慮，本計(jì)劃的上部結(jié)構(gòu)施作方式，考慮地點(diǎn)及現(xiàn)況而有不同施工方式，現(xiàn)將其中預(yù)應(yīng)力技術(shù)搭配“場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊工法”的應(yīng)用說(shuō)明如下。

3.2.1 場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊施工方法概述

本工程的場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊工法分為三階段：第一階段施作范圍為P015Ｖ型橋墩內(nèi)側(cè)至跨距中央的預(yù)力箱型梁，總共有八個(gè)箱型節(jié)塊，每節(jié)塊長(zhǎng)4.55 m；第二階段施作范圍為P016Ｖ型橋墩內(nèi)側(cè)至跨距中央的預(yù)力箱型梁，總共有八個(gè)箱型節(jié)塊，每節(jié)塊長(zhǎng)4.55 m；第三階段為跨距中央的閉合節(jié)塊，長(zhǎng)2.2 m。

3.2.2 場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊工法施工流程

本工程場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊工法施工流程說(shuō)明如下：工作車(chē)地面大部組立；P015橋墩的工作車(chē)安裝；第一階段場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊施工；工作車(chē)移至P016橋墩；第二階段場(chǎng)鑄懸臂節(jié)塊施工；中央閉合節(jié)塊施工；工作車(chē)拆除；全跨徑預(yù)力及底版預(yù)力施拉。

3.2.3 預(yù)力箱型梁施工流程

端模拆除；模版拉桿拆除；工作車(chē)軌道前移并固定；穿線、預(yù)力施拉及套管灌漿：于端模拆除后，即可穿預(yù)力鋼絞線，待混凝土強(qiáng)度達(dá)280 kg/cm2抗壓強(qiáng)度后，依預(yù)力計(jì)算書(shū)施拉預(yù)力，以砂輪機(jī)切除鋼絞線，嚴(yán)禁以氧氣乙炔切除，鋼絞線切除后，立即將套管灌滿水泥漿。水泥漿水灰比約為0.44，添加劑約為水泥重的0.5%～1%，灌漿時(shí)所用壓力約為5～10 kg/cm2，水灰比須嚴(yán)格控制，且注意是否確實(shí)灌滿；底模及頂板模松開(kāi)；工作車(chē)錨碇系統(tǒng)拆除；工作車(chē)推進(jìn)、定位并調(diào)整主桁架；外模調(diào)整及固定；內(nèi)模、底模調(diào)整及底板高程檢測(cè)；外模整理；底、腹板兩端端模模板組立；底、腹板梁頭模及端錨安裝：安裝梁頭模板并依預(yù)力計(jì)算書(shū)安裝端錨，端錨的俯仰角度應(yīng)依計(jì)算書(shū)所示確實(shí)施作；底、腹板鋼筋及底板高程筋綁扎；底、腹板預(yù)力套管安裝及防爆鋼筋綁扎：依據(jù)預(yù)力計(jì)算書(shū)安裝底、腹板預(yù)力套管及防爆鋼筋，套管線形應(yīng)保持平順，不能有折角，套管續(xù)接處應(yīng)以防水膠帶確實(shí)密封，以防止混凝土澆置時(shí)，混凝土滲入套管內(nèi)；內(nèi)模推進(jìn)、調(diào)整并固定；頂板兩端模板組立；頂板梁頭模及端錨安裝：安裝頂板梁頭模板并依據(jù)預(yù)力計(jì)算書(shū)安裝端錨，端錨的俯仰角度應(yīng)依計(jì)算書(shū)所示確實(shí)施作；頂版鋼筋綁扎；頂板預(yù)力套管安裝及防爆鋼筋綁扎：依據(jù)預(yù)力計(jì)算書(shū)安裝頂板預(yù)力套管及防爆鋼筋，套管線形應(yīng)保持平順，不能有折角，套管續(xù)接處應(yīng)以防水膠帶確實(shí)密封，以防止混凝土澆置時(shí)，混凝土滲入套管內(nèi)；鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔查驗(yàn)；節(jié)塊混凝土澆置及養(yǎng)護(hù)：澆注前，施工縫處需予潤(rùn)濕，有劣質(zhì)混凝土需先予清除，澆注混凝土?xí)r，采用核準(zhǔn)的預(yù)拌混凝土廠提供60m3/h的混凝土，現(xiàn)場(chǎng)工程師應(yīng)掌控混凝土供料及澆置速率，以避免供料不及而造成施工冷接縫。澆置完成后，于模板拆除前，混凝土表面需噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。

3.2.4 節(jié)塊撓度控制

懸臂式施工法最關(guān)鍵之處即為節(jié)塊撓度的控制，尤其是長(zhǎng)跨度的結(jié)構(gòu)物，在施工時(shí)必須逐節(jié)檢核。每一節(jié)塊施工的撓度誤差應(yīng)于下一節(jié)塊放樣時(shí)予以校正消除，以免逐塊累積而至無(wú)法補(bǔ)救。一般施工階段所產(chǎn)生的撓度可分為以數(shù)項(xiàng)：

{1}工作車(chē)撓度。當(dāng)工作車(chē)懸伸部份承受混凝土節(jié)塊重量后，即有彈性撓度產(chǎn)生。

{2}懸臂節(jié)塊靜重、施預(yù)力、及移動(dòng)工作車(chē)的撓度。在施工階段，每一對(duì)鑄造節(jié)塊自身的重量，以及于施拉預(yù)力完成后與移動(dòng)工作車(chē)至新施工位置時(shí)，皆會(huì)使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生新的撓度。

{3}工作車(chē)拆卸所引起的撓度。在懸臂橋最后一節(jié)施工完成，橋面版尚未連續(xù)閉合時(shí)，工作車(chē)拆卸后，懸臂結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的撓度。

{4}潛變撓度。潛變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)體承受持久載重所引起的變形，混凝土因潛變而影響的撓度變化稱為潛變撓度。

{5}干縮撓度。混凝土結(jié)構(gòu)體完成后有干縮作用，因干縮造成體積變形所引起的撓度稱為干縮撓度。

{6}鋼鍵松弛產(chǎn)生的撓度。鋼鍵在施預(yù)力后，長(zhǎng)期于固定應(yīng)變作用下，會(huì)有應(yīng)力松弛現(xiàn)象而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物變形產(chǎn)生撓度。

上述各種撓度均以理論計(jì)算其數(shù)值而據(jù)以放樣，施工時(shí)皆以上述各撓度的總和（預(yù)拱度）再加上設(shè)計(jì)高程為標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此進(jìn)行放樣工作。在每一節(jié)塊混凝土施拉預(yù)力完成并拆模后，應(yīng)立即測(cè)量其實(shí)際發(fā)生的撓度，校核其與理論值的誤差，此一撓度誤差應(yīng)于下一節(jié)塊放樣時(shí)予以校正消除。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前都市建設(shè)及交通網(wǎng)絡(luò)幾乎已達(dá)飽和，高架橋及捷運(yùn)的建設(shè)不管從經(jīng)濟(jì)還是實(shí)用角度來(lái)講，都已成為解決現(xiàn)代城市交通壓力的一種重要辦法。因此，在高架橋及捷運(yùn)高架段施工中應(yīng)重視對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工的應(yīng)用及監(jiān)管，以確保高架橋預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量及安全。

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