公路橋梁施工中預應力技術及應用

李專輯

（新疆道路橋梁工程總公司第一工程處，新疆 喀什 844000）

0 引言

近些年來，我國的公路橋梁建設越來越多，因此施工先進技術的需求也就越來越迫切。為了有效提高公路橋梁的耐久性，需要對其缺陷進行維護，從而來提高工程質量。預應力技術是當今橋梁公路中用途最為廣泛的一門科學施工技術，采用預應力技術可以解決橋梁長久使用所造成的沉陷與裂紋等破損現象，從而有效保障了公路橋梁的安全性。

1 預應力技術的應用范圍

公路橋梁作為我國交通運輸的連接樞紐在國民經濟中占有重要地位，隨著材料工業及機械工業的發展進步，預應力技術廣泛的應用于公路橋梁建設當中。

1.1 受彎構件施工中的應用

由于碳纖維硬度較高，在其所施工的程度相對比較簡單，因此在對受彎構件進行加固時，通常都采用碳纖維片材料解決加固問題。但是，由于在進行加固受彎構件前，混凝土結構本身就具有了初始的拉應變及壓應變，因此受到壓力區域內的混凝土應變在達到混凝土極限壓變時的受彎構件的承載力已經達到了極限。

1.2 多跨連續梁施工中的應用

多跨橋梁分為正、負彎矩區兩種結構層面，通?？缰械臑檎龔澗兀兄ё氖秦搹澗?。如果多跨連續梁與抗彎承載力滿足不了施工要求，就必須通過采用預應力技術來進行加固。

1.3 公路橋梁加固施工中的應用

預應力技術在公路橋梁加固時的應用是為了達到補強構件及改善結構性能的目的，從而使橋梁的承載力進一步恢復與提高，最終不僅可以滿足交通行車的要求，同時也可以延長公路使用壽命。

2 工程實例

2.1 工程概況

工程橋梁均為跨越灌溉渠而設，橋梁結構為2m×16m普通鋼筋混凝土預制空心梁板橋。一橋全長26.02m，二橋全長27.02m，橋寬12.5m，上部采用16m普通鋼筋混凝土預制空心板，下部采用樁柱式墩，柱式臺，樁基鑲入弱風化灰巖不小于3.75m設計。

2.2 施工準備情況

2.2.1 技術準備

工程混凝土強度應達到100%，對鋼絞線理論伸長值進行計算，指導預應力張拉；千斤頂、油表已經標定完畢，同時根據油表標定的結果繪制油表讀數與張拉力的曲線，并根據曲線確定0.10con、0.20con、ócon相應張拉力對應的油表讀數。此外，應選擇具有豐富張拉施工經驗的人員進行張拉施工。

2.2.2 現場準備

鋼絞線、錨具進場時，必須具有合格證，施工現場進行質量驗收。并注意妥善保管，防止原材料銹蝕。鍍鋅金屬波紋管表面要清潔、無裂紋現象，接口必須牢固，保證混凝土澆筑期間波紋管內不發生漏漿現象。鋼絞線的表面不應有潤滑劑、銹蝕的現象。檢查合格的應對其進行取樣試驗，預應力材料為直徑Φs15.2mm高強低松馳預應力鋼絞線，標準抗拉強度為1 860MPa，鋼絞線試驗不合格不得使用。對錨環或錨板應進行幾何尺寸和錐度檢驗，若發現毛刺及小坑等不平的現象應進行處理或不得使用，同時要做硬度檢驗。本次預應力張拉機械設備根據設計圖紙本工程張拉控制應力QK1395MPa，選用YCW250B型千斤頂，千斤頂要求配好標定的壓力表，YCW250B型千斤頂安裝時搭設支架，用倒鏈吊起，套入鋼絞線內張拉。

2.3 預應力張拉施工工藝

2.3.1 波紋管鋪設與錨墊板安裝

波紋管的鋪設要嚴格按設計給定位置控制，管道鋪設中要確保管道內無雜物，管口處用塑料膠布封堵。波紋管連接時，接頭波紋管的規格比孔道波紋管的規格大一級，其長度一般為直徑的5～7倍，波紋管與普通鋼筋有矛盾時，可適當挪移普通鋼筋，但不可任意切斷。施工中波紋管要重點保護，施工人員不得對其進行踩踏或用工具敲擊波紋管，若發現波紋管局部被砸扁，要進行更換處理。此外，在進行固定端P錨安裝時，應注意波紋管排氣孔的留設。錨墊板安裝前要檢查錨墊板幾何尺寸是否符合要求。錨墊板要牢固地安裝在鋼筋網片上，錨墊板定位螺栓要擰緊，錨墊板要與孔道嚴格對中并與孔道端部垂直。

2.3.2 鋼絞線下料、編束

鋼絞線束下料長度應根據鋼絞線實際長度在張拉端預留1m作為張拉長度。同時下料場應平坦，不得將鋼絞線直接接觸土地以免生銹，也不得在混凝土地面上生拉硬拖。此外，鋼鉸線下料宜采用砂輪鋸切割，不得采用電焊切割，在切口的兩側5cm處，預先用綁絲扎牢，防止泥土污染鋼鉸線。

2.3.3 穿束

由于管的接口極易破損，因此要緩慢進行，束的前端應扎緊并裹膠布，以減少對波紋管接口的沖擊，以便鋼絞線順利通過孔道。安裝完成后，應進行全面檢查，以便查出可能被損壞的管道。如發現波紋管被損壞，用膠帶纏裹緊密，不能發生漏漿。

2.3.4 預應力張拉

在同條件砼試塊強度到100%時，方可進行預應力張拉。預應力鋼束張拉時采用雙控，即以控制拉力為主，以鋼束實際伸長值進行校核，實測伸長值與理論伸長值的相對誤差不得超過±6%，否則應停止張拉分析原因。張拉前所有設備應再進行一次檢查，看是否按編號配套使用。高強低松馳預應力鋼絞線標準強度fPK=1860MPa，本工程張拉控制應力σk=1395MPa。張拉時鋼束理論伸長值計算為：

式中：P——預應力筋張拉力，取固定端（一端張拉）扣除孔道摩擦損失后的拉力平均值，P=Pj（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）；

ΔL——預應力鋼束理論伸長值，mm；

AP—預應力筋的截面積；

Lt——預應力筋的實際長度；

Es——預應力鋼束的彈性模量（取1.95×105Pa），松弛率P=0.035，松弛系數ξ=0.3檢測結果出來后，以檢測結果為準,調整計算值；

Pj——張拉控制力，kN；

u——孔道摩擦系數（取0.25）；

k——孔道偏差系數（按規范取0.0015）；

θ——孔道曲線累計轉角之和（弧度）；

x——從張拉端至計算截面的孔道長度，m。

其實際伸長值測量方法為：鋼絞線總伸長量應為所測出的伸長量之和，并應加上初始張拉力時推算伸長值。

張拉時首先張拉至0.10σcon并用直尺測出千斤頂的油缸伸出讀數L1，然后再張拉至0.2σcon同樣測出千斤頂的油缸讀數L2，最后張拉至設計應力σcon測出油缸讀數L3。張拉至設計油壓值后，按張拉程序持荷2min測量伸長值，即可將張拉油壓緩慢降至零，活塞回程夾片自動跟進錨固。觀察鋼絞線刻痕是否平齊，若不平齊說明有滑束現象，如遇有這種情況要對滑束進行補拉，使其達到控制應力，斷裂或滑脫的數量嚴禁超過結構同一截面預應力總根數的3%，且一束鋼絲不超過1根。對預應力鋼束張拉中發現異常情況，必須卸錨時，可使用卸錨器，對已錨固的鋼束進行卸錨，卸錨時千斤頂應預先伸出3～5cm，留有余量以便卸錨。

2.3.5 張拉過程控制

張拉應緩慢進行，逐級加荷，穩步上升，千萬不能操之過急，給油不要忽快忽慢，防止發生事故。張拉要有專人記錄，專人測量伸長值，對張拉應力進行校核，防止發生由于壓力表出故障造成拉力不足等現象。張拉至設計油壓值后，按張拉程序持荷2min測量伸長值，即可將張拉油壓緩慢降至零，活塞回程夾片自動跟進錨固。張拉完畢，卸下千斤頂及工具錨后，要檢查工具錨處每根鋼絞線的刻痕是否平齊，若不平齊說明有滑束現象，如遇有這種情況要對滑束進行補拉，使其達到控制應力，每束鋼束中斷絲滑絲數不得超過1根鋼絲。對預應力鋼束張拉中發現異常情況，必須卸錨時，可使用卸錨器對已錨固的鋼束進行卸錨，卸錨時千斤頂應預先伸出3～5cm，留有余量以便卸錨。

3 結語

隨著我國公路橋梁的大幅度增長，對施工技術的先進性要求也逐步提高，同時還必須加強公路橋梁的保養及維護，通過對預應力技術的有效應用來解決道路橋梁長時間使用造成損壞的維修問題，以及改變橋梁結構的內力，增加其承載力，從而保障公路橋梁安全系數的提高。

［1］俞建輝，王建國.淺談公路橋梁施工中預應力的應用及存在的問題［J］.中國高新技術企業，2010，（2）：167-168.

［2］楊曉翔.公路橋梁施工中預應力技術應用［J］.中國高新技術企業，2010，（7）：166-167.