解析預應力技術在道路橋梁施工中的應用

胡安冉

（棗莊市政工程股份公司，山東 棗莊 277800）

解析預應力技術在道路橋梁施工中的應用

胡安冉

（棗莊市政工程股份公司，山東 棗莊 277800）

現階段整個社會對路橋工程建設質量均給予了有史以來的最高程度的重視，國家相關行政管理機構亦對路橋行業建設實施了更為全面、嚴格及規范的標準。筆者緊密聯系當今路橋工程建設中所遇到的各類問題及相關的工程實例深入闡釋一下關于在路橋建設行業中的預應力施工工藝的運用策略。

路橋項目；橫梁；張拉處置；工藝方案；應用技術

我國交通領域中的路橋工程建設的強力推進，一段時期以來促使了我國的路橋工程項目建設總量持續擴增，施工規模不斷擴大，由此也展示出相關的預應力施工工藝在路橋施工中的關鍵作用。故科學、完整地應用好預應力技術是優化和保障路橋工程建設質量的首選策略。

1.預應力施工工藝的概念

預應力技術是為了促進工程建設質量的優化工作而在20世紀50年代興起并得到廣泛運用的最先進型路橋建造工藝。由于它在當今的路橋工程領域中獲取了廣泛的運用，在20世紀80年代又在經歷了相關工程技術管理者的進一步完善之后而被大量運用于路橋項目建設中，而且在大量的路橋項目建設實踐中已完整展示了此類施工工藝的獨特功能，之后此項新施工工藝被快速地在國際路橋工程建設領域推廣開來。

路橋項目建設中所應用的預應力施工工藝重點是應用在其鋼筋水泥結構體的提前制作環節中，依照相異區間的鋼筋水泥構架所對應的應力維度分布及強度水平而制作出來的承受著加載應力的鋼筋水泥構架來具體平衡整體或局部的鋼筋水泥應力，能夠將鋼筋水泥構體的服役周期大范圍地延長。此種預應力型鋼筋水泥構體的制作程序包括先張工藝及后張工藝，此二類制作工藝是依照相異的施工地域環境及制作目標而實施的基本制作模式。

在路橋預應力構架的制作中，有時可能發生由于預應力型鋼絞線被切除且喪失后續張拉應力之后所產生的錨下實際預應力欠缺現象。運用哪一類流程實施張拉工序值得探究分析。依照具體工程案例，依托構建運算模型對整體錨板及含有連接平面的錨板展開應力狀況分析，經過比較分析可知：所利用的張拉工序的操作流程是有效的，并實施好中橫梁區間的強度設計，可給其他路橋項目建設的施工工序開展提供經驗。

2.預應力技術在路橋施工中的應用實例分析

2.1工程概況

華北地區某個在建大橋結構中的橫梁選取預應力型鋼絞線持續張拉，一頭錨固，一頭張拉，其鋼絞線選用14束直徑為Фs15.4mm高強度低松弛無黏結型鋼絞線，其擬定的抗拉等級基準fpk=1858MPa，操作張拉預應力是1412MPa，14束/根Фs15.4mm，一束張拉應力是2297.6kN。鋼絞線的長度是8.625m，計算其理論伸長值是58.2mm。

工程施工作業過程：2014年8月17日對某一在建大橋結構中的兩道中部橫梁14根鋼絞線實施張拉工序，期間對隨時出現的問題進行處理。其中出現橋體結構的中部橫梁所連接的鋼絞線張拉應力存在缺陷問題。

存在張拉力欠缺的原因：直徑為Фs15.4mm的高強度低松弛無黏結型鋼絞線單束張拉應力是194.8kN，作業工地管理人員錯把張拉應力定值到140.6kN，造成施工現場把張拉環節的整體張拉應力錯誤地取值為1701kN，其僅相當于擬定張拉應力值2412.5kN的70.51%，鋼絞線整體實際伸長量較之前設計的理論伸長量短15.8mm。針對此缺陷情況，施工隊立即進行了現場處置。

2.2張拉施工方案的確定

由于新型預應力型鋼筋混凝土施工技術是一類最先進的路橋項目建設工藝，在它的試驗應用環節中對于其制作階段所使用的鋼筋、水泥等工料都給出了很嚴格的規范標準。以保障實現預應力結構的真正利用成效。

此工藝過程的張拉機理和預先所擬定的總體張拉作業過程一樣，而且在張拉結束之后其預應力鋼絞線不致于出現回縮情況而導致其預應力的欠缺，其實際操作過程如下：

①在所用千斤頂前部區間利用內徑為17.4cm，外徑為27cm的46號碳鋼材料制作工件錨抱箍部件，其抱箍部件長度為18cm，鋼體抱箍外圍平衡設置出20個螺栓穿孔，其螺栓穿孔利用Ф24mm超強螺絲來連接這一鋼體抱箍及固定錨，超強型螺絲強度指標13.1mm。其后部鋼體抱箍的規格與前部規格品質一致。

②傳力鋼棒選用直徑為18.2cm實心46號碳鋼部件。和前、后頂部抱箍螺栓相連接，前、后部包含和鋼棒螺栓連接深度為9cm。

③在實施張拉工序之前，其前頭的鋼體抱箍和剛結束澆筑工序的梁體水泥之間縫隙利用4個Ф9cm實心鋼體棒按等邊型三角形狀設置，以此來作為其結構的支撐架。

④固定錨外圍利用剖光設備進行人工整體研磨，并加工出20只和Ф24mm的超強度螺絲接觸面，接觸面研磨深度掌握在6mm，出于確保超強螺絲及固定錨連接面可滿足張拉過程剪切應力需求，在研磨過程中要將20個連接表面上下交叉，上下兩列完整研磨出10個接觸表面（實施張拉工序中對于固定錨的研磨過程，經過和固定錨供貨方溝通，固定錨生產方明確表示其對固定錨的工作品質不會產生負面作用）。

3.結構預應力參數模擬測試

為了確保錨固裝置的持久性及穩固性，對此分隔型立交中部橫梁的橫向隔板在經歷張拉工序后的預應力承載性能變化展開全面分析，且由此擬定出確保錨固裝置持久及穩固性的有效化施工方案。

3.1完整型錨板參數模擬測試

3.1.1運算模型構建

①工程材料特征

固定錨板選取45號碳型鋼材料制做而成，45號碳型鋼材料的機械性能參數為：彈性系數Es=2.2×1022Pa；剪應力改變系數Gs=80×112Pa；實體密度ρs=7.90×102kg/m3。

黏結型鋼絞線，擬定抗拉等級指標fpk=1859MPa，實際張拉過程應力指標為1389MPa，單束鋼筋張拉應力是194.8kN。

②整體錨板參數模型構建

依照錨板結構圖紙，選取對應工程數學有限元型系統軟件構建整體錨板的有限元型數學模型。

3.1.2負載及周邊區域狀況模擬

①負載情況模擬

外徑Фs15.3mm的高強度低松弛無黏結型鋼絞線單束張拉應力是194.2kN，把每根張拉應力依照靜力均衡狀況來均勻分布并施加于錨固板眼內的受力區域上。實現預應力負載結構數學模擬。

②邊界狀況數學模擬

在固定錨板和錨固墊板連接面區域內，設置立體三維方向位置固定，為了讓模型處于靜定狀態，再強化平面位移約束。

3.1.3整體錨板模型數值運算結果

設置負載之后運算得出的整體錨板的應力結構分布云立體圖。預置應力張拉工序之后整體錨固工具的應力分布方式基本是-12.1MPa（承壓）～-189MPa（承壓），重點置于承壓情況；考察1/3截面及1/5截面應力分布立體云圖，可得此處截面錨固工具的應力狀態分布是-11.6MPa（承壓）～-197MPa（承壓），基本置于承壓環境；剖析4/5截面應力分布云圖可得：這一截面錨固工具基本應力結構分布為-47.2MPa（承壓）～-182MPa（承壓）。由此可得，在預應力型鋼束經張拉工序處置之后，整體錨固板的應力結構分布為-11.6MPa～-198MPa（承壓），基本是處于承壓格局，低于45號鋼材的屈服型應力界限360MPa。

3.2計算模型建立

依照張拉操作方案，將固定錨外圍利用磨光設備人工均勻式研磨20個與Ф24mm超強螺栓銜接面，銜接面研磨深度控制在6mm，為了保證高強螺栓和工作錨接觸面能承受張拉剪切力要求，打磨時20個連接面前后錯開，前后兩排均勻打磨10個接觸面。兩排連接面間距8mm。

3.3兩類錨板數值計算結果比較分析

從以上內容可知，采用該張拉施工方案對此分隔式立交橋兩道中橫梁18束鋼絞線進行張拉工序處置后，含連接面的錨板的應力最大為216MPa，低于45號鋼屈服應力356MPa，受力性能仍能夠滿足設計及規范要求，說明選取的張拉方案是可行的。

此中橫梁所施加的預應力體系證明是成立的，但中橫梁預應力體系錨具因開鑿連接面而增大了其應力負荷，鑒于該梁體目前的施工狀態，決定采取加強中橫梁處橋面配筋的方式再予以加強，以改善中橫梁的受力性能。

結語

總之，在路橋施工過程中應當對工程質量進行嚴格地控制，預應力技術的使用就是一種十分有效的控制方案。在施工中，預應力技術的應用不但可以抬高工程質量，同時還能夠提高施工效率，節約工程成本，提高施工企業單位的市場競爭力。

[1]何宏偉.預應力技術應用于路橋施工中的分析[J].科技傳播，2013（1）：98.

[2]趙青山.探究路橋施工中預應力技術的應用[J].科技與企業，2015（3）：126.

[3]唐何才.橋梁施工中預應力技術的應用分析[J].黑龍江科技信息，2013（5）：118.

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