對公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)問題分析

黎繼雄(中鐵九局 廣州分公司，廣東 廣州 510802)

0 前言

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是公路橋梁領(lǐng)域一種重要的施工技術(shù)，其在路橋工程中的應(yīng)用起始于二十世紀五十年代中期。作為一種重要的路橋工程施工技術(shù)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展極為迅速，同時在大量的工程實踐中形成了關(guān)于預(yù)應(yīng)力技術(shù)理論計算、施工規(guī) 范、施工流程、試驗檢測以及質(zhì)量管理等方面的體系，并不斷完善。預(yù)應(yīng)力技術(shù)措施可以運用于多跨連續(xù)梁、受彎構(gòu)件等，也可以用于路橋工程的加固施工，同時也適應(yīng)于路橋工程的邊坡或山體錨固、頂推施工等，應(yīng)用前景極為廣泛。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢

預(yù)應(yīng)力在公路橋梁中的運用并不僅僅局限于公路橋梁的主體結(jié)構(gòu)，在邊坡錨固等方面的應(yīng)用也為公路建設(shè)節(jié)約了大量的施工材料。減輕自重，增強公路橋梁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B、抗裂、抗滑作用，降低其主拉應(yīng)力，提升結(jié)構(gòu)剛度，具有便捷施工、設(shè)計安全等特點。因此，預(yù)應(yīng)力在公路橋梁建設(shè)中有著非常重要的運用價值。

2 預(yù)應(yīng)力在公路橋梁施工中的應(yīng)用

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選擇

近幾年，國內(nèi)外選擇預(yù)應(yīng)力鋼材主要是預(yù)應(yīng)力的鋼筋、冷拉鋼絲、低松弛鋼絞線等。其中，低松弛鋼絞線的最新一代具有經(jīng)濟、使用方便、建筑美觀等優(yōu)點，已在橋梁、核電站等大型建筑上得到很好運用，也越來越受到國內(nèi)外大型施工企業(yè)的重視。相比其他鋼材，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的使用可節(jié)約1/3左右材料，其經(jīng)濟、社會效益也逐漸凸現(xiàn)出來。選擇預(yù)應(yīng)力鋼絞線主要考慮性能參數(shù)（幾何參數(shù)、伸長率、松弛情況等），在標準方面，考慮規(guī)格、尺寸、延伸率等。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨具選擇

選擇預(yù)應(yīng)力錨具，主要考慮機械錨固與摩阻錨固兩方面。機械錨固是用機械加工的方式形成一個適合在預(yù)應(yīng)力鋼材端部使用的錨碇工作條件，并加以錨固;摩阻錨固主要是將預(yù)應(yīng)力鋼材形成錨旋作用將其“擠緊”，這一類型品種繁多，應(yīng)用也相對廣泛，穿索較方便，但損失較大，在連接方面不夠便捷。

2.3 預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析

在預(yù)應(yīng)力混凝土施工實踐中，首先假定預(yù)應(yīng)力鋼筋的分布圖，然后對整體所能承受的極限狀態(tài)進行應(yīng)力分析，詳細檢查各截面應(yīng)力的具體狀態(tài)，當(dāng)其不能滿足施工實際要求時，應(yīng)當(dāng)改變鋼筋的分布，以求設(shè)計出能夠滿足應(yīng)力的有效分布圖，即預(yù)應(yīng)力筋、錨具和體系設(shè)計都取決于效應(yīng)的分析。在損失方面主要包括瞬間損失與后期損失兩種。

2.4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用

混凝土裂縫是常見的質(zhì)量通病，尤其是在大型公路橋梁施工中極容易出現(xiàn)混凝土裂縫。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到鋼筋混凝土當(dāng)中，可以避免出現(xiàn)裂縫，而且效果顯著。預(yù)應(yīng)力的集中應(yīng)用是在公路橋梁混凝土的構(gòu)建和結(jié)構(gòu)使用之前，將受拉區(qū)的混凝土施壓，在進行混凝土鋼筋的張拉后，鋼筋通過自身的回縮，讓受拉區(qū)能預(yù)先感受到鋼筋施加的壓力。

2.5預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土路面的應(yīng)用

公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土路面的應(yīng)用，其原理大致和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用相似，都是依靠預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置對路面混凝土進行相關(guān)約束，使得路面延緩出現(xiàn)裂縫，甚至不出現(xiàn)裂縫。運用好混凝土路面的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，前期準備工作必不可少，路面交通荷載力、溫度、濕度、摩擦約束等都要進行深入探討，防止在施工期間出現(xiàn)收縮裂縫。這一技術(shù)在目前項目建設(shè)中已日趨成熟。

3 公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)存在的問題

3.1 預(yù)應(yīng)力張拉的時間問題

近幾年，為了提高混凝土預(yù)應(yīng)力的早期強度，大多采用添加早強劑的方式，在混凝土澆注3d之后，開始張拉，張拉后等待混凝土到達一定強度。若混凝土強度增加過快，彈性模量增加過于緩慢，就會使預(yù)應(yīng)力的損失有所增加，使橋梁承載能力不足，從而出現(xiàn)較多的裂縫。另外，采用早期強度的混凝土做檢測試塊來代替實際強度，也存在一些問題。實踐證明，早期使用早強劑的混凝土都不能達到實際標準。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋管道堵塞問題

由于施工人員的技術(shù)經(jīng)驗不足，在混凝土澆筑中很容易出現(xiàn)野蠻作業(yè)的情況，或者是沒有做好及時的保護措施，都有可能造成預(yù)應(yīng)力鋼筋的管道出現(xiàn)堵塞，使張拉預(yù)應(yīng)力的鋼筋不能夠順利通過，從而影響張拉的實際效果，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋的實際伸長值與理論值出現(xiàn)較大差別，這也會給路橋的成本、工期等造成相當(dāng)大的麻煩。所以，避免預(yù)應(yīng)力堵管不僅要求嚴格按照安裝管道的相應(yīng)規(guī)范來實施，對管道內(nèi)部做好精確定位，防止管道出現(xiàn)彎折、扭曲等現(xiàn)象;在現(xiàn)場施工中，也應(yīng)盡量避免野蠻作業(yè)，安排專業(yè)人員進行跟班;對于孔道的施工，要控制好抽芯時間。

3.3 張拉力控制問題

由于預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)起步相對較晚，公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工沒有較為明確的規(guī)范，張拉控制不夠嚴謹。大多工程都采用1.5級油壓進行計量，且施工人員也沒有進行相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)，對于張拉的控制忽高忽低，導(dǎo)致實際誤差較大。尤其是進行多束張拉的時段，由于對張拉的控制不夠周全，各束張拉力不同，也會對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重影響。因此，要加強施工人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提升整體設(shè)備條件，規(guī)范施工。

在后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉過程中，主要受到管道彎曲、管道偏差引起的摩擦力的影響。在鋼絞線張拉時，鋼絞線順著管壁滑移，和張拉方向產(chǎn)生的摩擦力相反，這樣使得每一段的伸長值都有所不一，其理論計算法為:

式中：△L——預(yù)應(yīng)力筋理論伸長值，mm；

PP——預(yù)應(yīng)力筋分段平均張拉力，N；

L——預(yù)應(yīng)力筋分段長度，mm；

AP——預(yù)應(yīng)力筋截面面積，mm2；

EP——彈性模量，MPa；

p——預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力，N；

K——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；

μ——預(yù)應(yīng)力筋和孔道避的摩擦系數(shù)；

θ——張拉端到截面曲線部分切線的夾角之和，（°）。

在分段進行計算時：

PZ=Pq×e-(KL+μθ)

式中：PZ——分段的終點力，N；

Pq——分段的起點力，N。

其他同上。

3.4 收縮徐變過大

在公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工中，由于混凝土路面收縮徐變過大引起的預(yù)應(yīng)力損失會對工程質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響，因此，施工中不能過多使用外加劑來增加和易性，應(yīng)盡量采用強度高、水灰比小的混凝土，通過高質(zhì)量的收縮與低徐變量來控制工程質(zhì)量。

4 結(jié)語

總而言之，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是公路橋梁領(lǐng)域一種重要的施工技術(shù)，其在公路橋梁建設(shè)事業(yè)中的重要性是不言而喻的。在我國，預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)是量大面廣的中、小型路橋工程的首選。在公路橋梁建設(shè)實踐中不斷完善預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工體系，規(guī)范預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工工藝，并做好施工質(zhì)量控制工作，對于進一步促進我國的公路橋梁建設(shè)具有極為重要的現(xiàn)實意義，應(yīng)當(dāng)引起我們的足夠重視。