預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁施工中的應(yīng)用

孫軍帥

【摘要】鐵路橋梁作為鐵路工程的重要構(gòu)筑物，具有承重大、沖擊力大、抗性強等特點。橋梁結(jié)構(gòu)要求有一定的橫向、豎向剛度和動力性能。鐵路橋梁是混凝土與鋼筋組合結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物。鐵路橋梁建設(shè)工程是一項復(fù)雜而龐大的工程體系，在工程施工中，需要對橋梁的抗性進(jìn)行檢測，而非到鐵路橋梁整體建成直接營業(yè)使用。而作為半成品的鐵路橋梁，如何對其性能檢測呢？預(yù)應(yīng)力就是預(yù)測以及緩解鐵路橋梁施工中，混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性、抗裂性等性能。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力技術(shù)；鐵路橋梁；應(yīng)用；問題

引言

常規(guī)的鐵路貫穿山川湖泊，鐵路橋梁建立于山川湖泊上。在我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展的今天，鐵路新建了城際鐵路、磁懸浮鐵路兩種能夠貫穿城市的鐵路方式。因此，鐵路橋梁的安全性需要升級。預(yù)應(yīng)力是預(yù)測以及緩解鐵路橋梁荷載力的常用技術(shù)。鑒于預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁施工中發(fā)揮的重要作用，本文通過分析預(yù)應(yīng)力技術(shù)特點，總結(jié)幾點預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁施工中的應(yīng)用。

一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概述

預(yù)應(yīng)力是一項工程在施工過程中，預(yù)先給工程的各個結(jié)構(gòu)部位施加壓應(yīng)力或拉應(yīng)力，以檢測工程結(jié)構(gòu)部位對所加應(yīng)力的負(fù)載能力和對此應(yīng)力的轉(zhuǎn)移能力。預(yù)應(yīng)力一般用于工程施工的混凝土結(jié)構(gòu)中。在混凝土結(jié)構(gòu)施工完成，承受功能荷載作用力之前，對其施加壓力或拉力。讓混凝土結(jié)構(gòu)在施加壓力的區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力，此應(yīng)力可以緩解外荷載力對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的張拉力。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一項對混凝土結(jié)構(gòu)承受荷載能力的緩解與檢測技術(shù)，在鐵路橋梁建設(shè)中，運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠保證鐵路橋梁的使用安全，增加鐵路橋梁的抗震、抗壓、抗裂等性能，延續(xù)鐵路橋梁的使用壽命。

二、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁施工中的應(yīng)用

鐵路橋梁由橋跨、橋墩、橋臺、基礎(chǔ)和橋梁防護(hù)等結(jié)構(gòu)組成。橋跨結(jié)構(gòu)也稱橋梁的上部結(jié)構(gòu)，包括主梁、支座、橋面鋪裝等；橋墩、橋臺以及基礎(chǔ)，屬于橋梁的下部結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁的組成結(jié)構(gòu)中都有應(yīng)用。

2.1預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋跨結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋跨結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在主梁與橋面鋪裝兩個部位。

主梁在整個鐵路橋梁系統(tǒng)中是極其重要的部位。預(yù)應(yīng)力在主梁結(jié)構(gòu)中，選取的材質(zhì)是低松弛鋼絞線、鋼筋和冷拉鋼絲三種。主梁作為鐵路橋梁的延續(xù)結(jié)構(gòu)，使用預(yù)應(yīng)力材質(zhì)低松弛鋼絞線，不僅可以緩解外部荷載對主梁造成的張拉力，其材質(zhì)的運用也保證了主梁的外觀，其成本也比較低。預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅適用于新建橋梁，也適用于橋梁的加固。

混凝土橋面鋪裝，雖然為水平結(jié)構(gòu)，但是在鐵路橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)是與鐵路交通工具完全接觸的結(jié)構(gòu)部位。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋面鋪裝[1]的使用，是通過預(yù)應(yīng)力鋼筋，對混凝土橋面進(jìn)行荷載力束縛。橋面所承受的荷載力是水平方向并是延續(xù)性的，對橋面鋪裝施加的預(yù)應(yīng)力，是向橋面受力方向的逆向施加，即對橋面縱向施加預(yù)應(yīng)力。縱向施加預(yù)應(yīng)力，以中和橋面橫向的荷載力，使橋面受力均衡，避免混凝土橋面混凝土橫向張拉力過大而橋面開裂，鐵路軌道固定件松弛而導(dǎo)致的鐵軌脫軌現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁彎曲的部位，其作用力更是不容小覷。不僅要前后方向控制橋面荷載力，更要對轉(zhuǎn)彎部位的荷載力分解與抵消。

2.2預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁下部結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

橋墩、橋臺和基礎(chǔ)，統(tǒng)稱為鐵路橋梁的下部結(jié)構(gòu)[2]。作為鐵路橋梁的下部結(jié)構(gòu)，雖然是與地面緊密接觸的部位，立足于地面之上，比較的穩(wěn)固，但是依舊不能缺少預(yù)應(yīng)力的作用。根據(jù)鐵路橋梁的用途以及鐵路線路的規(guī)劃方向，預(yù)應(yīng)力鋼筋束縛列車對橋梁下部結(jié)構(gòu)施加的拉應(yīng)力，并控制拉應(yīng)力的擴展。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁橋跨部位的應(yīng)用，可以說是對橋跨受拉力部位施與壓應(yīng)力；而對鐵路橋梁下部結(jié)構(gòu)的用作，則是對下部結(jié)構(gòu)受壓力部位施與拉應(yīng)力。

三、預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于鐵路橋梁施工中出現(xiàn)的問題

3.1預(yù)應(yīng)力材質(zhì)斷裂

預(yù)應(yīng)力所用材質(zhì)低松弛鋼絞線、鋼筋和冷拉鋼絲皆屬于金屬材質(zhì)。用于混凝土構(gòu)筑物中，而混凝土制作原材料種類豐富，包含水、水泥、細(xì)砂、碎石、添加劑等等。時間久了，預(yù)應(yīng)力材質(zhì)會被混凝土原材料腐蝕，出現(xiàn)生銹[3]。而對混凝土束筋時，由于預(yù)應(yīng)力作用力交叉，而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力材質(zhì)斷裂的狀況也是經(jīng)常性發(fā)生。預(yù)應(yīng)力材質(zhì)斷裂需要及時解決。若斷裂材質(zhì)比較少，未影響到混凝土張拉力時，只需要將斷裂材質(zhì)進(jìn)行修補；而當(dāng)斷裂鋼絞線比較多時，則需要重新對混凝土構(gòu)筑物施加預(yù)應(yīng)力。

3.2預(yù)應(yīng)力力度控制不準(zhǔn)

在對混凝土構(gòu)筑物施加預(yù)應(yīng)力時，最常見也最難把控的問題就是預(yù)應(yīng)力力度的大小。而在鐵路橋梁建設(shè)施工中，不論是主梁還是橋墩，任何橋梁部位，若對其施加的預(yù)應(yīng)力力度過小，則混凝土張拉力得不到全面擴展，混凝土構(gòu)筑物的性能就得不到全面提升；若對其施加的預(yù)應(yīng)力力度過大，混凝土構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)容易被強大的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力損壞。對混凝土構(gòu)筑物施加恰當(dāng)力度的預(yù)應(yīng)力，是一門技術(shù)。為了避免預(yù)應(yīng)力力度不當(dāng)而造成的混凝土構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)破損現(xiàn)象，首先，需要預(yù)應(yīng)力施加人員具有高度的專業(yè)技能，其次，對混凝土構(gòu)筑物施加預(yù)應(yīng)力不是一次成功的，而是需要不斷的測試，將測試值與理論值對比，方可定奪預(yù)應(yīng)力施加標(biāo)準(zhǔn)是否科學(xué)合理。

例如：贛江特大橋施工中，對其99號墩箱梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力測試。通過對箱梁的截面尺寸，結(jié)合預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉控制應(yīng)力，嚴(yán)格按照雙控張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線，測試預(yù)應(yīng)力損失值，從而調(diào)整主梁張拉控制應(yīng)力。

從上表可以看出，箱梁頂板、底板應(yīng)力比理論值整體偏大，但未超出設(shè)計要求，且施工過程中應(yīng)力沒有突變，說明主梁在各懸澆施工中應(yīng)力變化平穩(wěn)，施工過程中結(jié)構(gòu)安全。

四、結(jié)語

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路橋梁中的應(yīng)用，不僅能夠增大鐵路橋梁的各種抗性，保證鐵路橋梁的安全性與耐久性，其操作成本低廉，操作方法簡單。鐵路事業(yè)的發(fā)展不僅給生活提供了便捷，對于國家來說，也是促進(jìn)經(jīng)濟、政治、文化、人才發(fā)展的重要通道。因此，在鐵路橋梁的建筑中，要多加使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，以將我國鐵路事業(yè)發(fā)展到另一個高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]王洪濤.先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011-16-12.

[2]吳海城.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2012-21-03.

[3]王寶德.探析路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用常見問題[J].經(jīng)營管理者，2009-04-12.