路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用分析

王建宏

(中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司新疆分公司， 新疆 烏魯木齊 830000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種類型車輛的數(shù)量不斷增多，進(jìn)而加大了對(duì)路橋工程自身的壓力，路橋工程作為一項(xiàng)基礎(chǔ)的交通設(shè)施，為了保證交通運(yùn)行的安全，必須不斷促進(jìn)路橋施工質(zhì)量和路橋設(shè)計(jì)承載能力提高。預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有高強(qiáng)度、高剛度、高抗?jié)B性能和高抗裂能力等多種優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于路橋施工建設(shè)中，可提高路橋主要結(jié)構(gòu)內(nèi)的相關(guān)構(gòu)件和混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度，從而有效提高路橋設(shè)計(jì)使用壽命、路橋工程受用壽命以及施工質(zhì)量等[1]。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概念

預(yù)應(yīng)力技術(shù)指的是為了提高路橋工程主要構(gòu)件的剛度，在其主要結(jié)構(gòu)內(nèi)的相關(guān)構(gòu)件受到荷載前，施加一定的預(yù)應(yīng)力在受拉模塊中的主要鋼筋部件，這樣有助于對(duì)外荷載所引起的拉應(yīng)力進(jìn)行抵消。另外，在路橋混凝土構(gòu)件施工中也需應(yīng)用到預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通過對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行構(gòu)件，能夠促進(jìn)其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力狀態(tài)從而抵消或減小外荷載所引起的拉應(yīng)力，進(jìn)而能夠促進(jìn)混凝土的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)，以對(duì)其抗拉強(qiáng)度的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，這樣不僅能使應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有良好的抗?jié)B性能、抗疲勞性能、抗裂能力、抗剪能力以及較高的強(qiáng)度和較大的剛度等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能有效降低結(jié)構(gòu)截面尺寸、減少混凝土投入成本、節(jié)約鋼材、降低結(jié)構(gòu)自重、減少撓度和防止混凝土受拉區(qū)域發(fā)生開裂等，促進(jìn)路橋工程更加美觀、輕巧、經(jīng)濟(jì)以及使用壽命更長(zhǎng)[2]。

2 路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的具體應(yīng)用與作用分析

2.1 在路橋混凝土構(gòu)件中的應(yīng)用和作用

路橋施工一般都是應(yīng)用大型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，若混凝土構(gòu)件剛度和強(qiáng)度不足，則極易導(dǎo)致路橋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫（見圖1），為了減少和延緩混凝土裂縫發(fā)生，需在路橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用或加載前，需采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)受拉區(qū)域預(yù)先施加一定的壓力，這樣便能保證在外荷載施加拉力作用于混凝土構(gòu)件上時(shí)，預(yù)先設(shè)置好的預(yù)應(yīng)力能夠?qū)κ芾瓍^(qū)域混凝土中的預(yù)壓力進(jìn)行抵消，進(jìn)而達(dá)到抗裂的施工目標(biāo)。為了做好路橋混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力施工，施工人員需做到：（1）根據(jù)路橋工程實(shí)際的施工需求對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中必須嚴(yán)格依照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，并重點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行考量；（2）在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)進(jìn)行施工過程中，要確保材料應(yīng)力驗(yàn)算和混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)需注意工具支撐條件下混凝土結(jié)構(gòu)的安全度程度，以確保混凝土結(jié)構(gòu)形變不會(huì)對(duì)路橋工程整體的外觀美觀和使用造成影響。為確保預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)應(yīng)用良好以及對(duì)施工階段的預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行有效控制，需將結(jié)構(gòu)材料的預(yù)應(yīng)力控制在可操作范圍內(nèi)，這就需要對(duì)撓度值進(jìn)行嚴(yán)格控制，切不可超出規(guī)范規(guī)定范圍。

圖1 路橋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)場(chǎng)圖

2.2 在路橋面施工中的應(yīng)用和作用

對(duì)于路橋施工來說，預(yù)應(yīng)力技術(shù)算是一種新型施工技術(shù)，所以將其應(yīng)用于路橋凝土路面施工中，需特別注重前期的理論，施工人員需深入研究引起路面上混凝土板的翹曲的原因，如濕度、溫度和交通荷載因素等，然后再合理配置預(yù)應(yīng)力鋼筋以對(duì)混凝土路面形成約束，并合理地施加縱向預(yù)應(yīng)力，這樣能有效防止混凝土路面發(fā)生斷裂和收縮。

2.3 在路橋加固施工中的應(yīng)用和作用

采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)道路橋梁進(jìn)行加固，一般都是通過改善主要承重部分的結(jié)構(gòu)性能和補(bǔ)強(qiáng)，以促進(jìn)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度增加，這樣不僅能促進(jìn)路橋工程滿足和適應(yīng)現(xiàn)代交通的發(fā)展需求，同時(shí)還能有效延長(zhǎng)其自身使用壽命。可見，在橋梁加固中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠有效改善路橋結(jié)構(gòu)的整體性能、促進(jìn)構(gòu)件承載能力加強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)道路橋梁的使用性能和承載能力恢復(fù)，使其施工的效率更高。

2.4 在路橋受彎結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用和作用

在路橋受彎結(jié)構(gòu)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有碳纖維強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，碳纖維強(qiáng)度指的是混凝土的應(yīng)變?cè)黾印Ｈ糇铋_始對(duì)路橋受彎結(jié)構(gòu)施加的應(yīng)變力過大，不僅難以發(fā)揮碳纖維強(qiáng)度的最佳效果，同時(shí)還易破壞碳纖維預(yù)應(yīng)力程度較差的構(gòu)造，為此，在實(shí)際的路橋施工中，需將碳纖維片材料粘貼在路橋受彎結(jié)構(gòu)中，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)增加一定的預(yù)應(yīng)力，由于碳纖維片本身具有一定的拉應(yīng)力，增加預(yù)應(yīng)力能促進(jìn)其碳纖維應(yīng)力提高，進(jìn)而使其高強(qiáng)度性能充分發(fā)揮。

3 路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用常見的問題和解決對(duì)策

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在20世紀(jì)80年代才被逐漸應(yīng)用到路橋工程施工中，由于該技術(shù)起步較晚，加之部分施工人員對(duì)該項(xiàng)技術(shù)認(rèn)識(shí)和了解不深，導(dǎo)致在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)時(shí)出現(xiàn)較多的問題，下面針對(duì)路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用常見的問題提出相應(yīng)解決對(duì)策：

3.1 波紋管堵塞問題

波紋管（如圖2所示為HDPE雙壁波紋管）堵塞屬于混凝土澆注時(shí)期出現(xiàn)的問題，若在施工中出現(xiàn)該問題，會(huì)導(dǎo)致張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)設(shè)計(jì)的計(jì)算值與鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)值存在巨大的差別，并可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼絞線后期無法通過穿柬，這樣不僅會(huì)增加施工人力的消耗，同時(shí)還會(huì)延長(zhǎng)施工工期。為此，需嚴(yán)格做好這一階段的預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工質(zhì)量控制，為保證施工期間的預(yù)應(yīng)力鋼筋波紋套管不受到影響和破壞，需嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)埋階段的質(zhì)量，并保證其處于曲線狀態(tài)。為保證張拉力應(yīng)力滿足實(shí)際施工要求，還需控制好預(yù)應(yīng)力鋼筋在灌漿和張拉時(shí)的質(zhì)量以及控制好施工過程中水量，在攪拌漿體的過程中，需做好水泥、輔助材料和外添加劑的質(zhì)量檢測(cè)，并禁止采用加水的方法來增加未及時(shí)使用就已經(jīng)凝固的水泥的流動(dòng)性。另外，為避免和減少波紋管堵塞問題的發(fā)生率，在進(jìn)行路橋施工前，施工人員還需仔細(xì)檢查波紋管，確認(rèn)好波紋管安裝位置以及檢查套管接頭的密閉性，這樣才能保證在澆注混凝土的過程中，不易破壞波紋管的性能和完整性。

圖2 HDPE雙壁波紋管

3.2 孔道堵塞問題

孔道堵塞會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋無法通過預(yù)留孔道，導(dǎo)致這一問題發(fā)生原因有多種，如在施工過程中未等到水泥完全凝固，施工人員就進(jìn)行抽芯或抽芯延遲而導(dǎo)致膠管被拔斷等，這樣便易引發(fā)預(yù)留口道發(fā)生坍塌或堵塞，這些問題將會(huì)對(duì)工程整體的施工質(zhì)量和預(yù)應(yīng)力張拉效果產(chǎn)生一定的影響，為了有效解決上述問題，在實(shí)際施工過程中，施工人員首先可根據(jù)預(yù)應(yīng)力的曲線坐標(biāo)，對(duì)出現(xiàn)斷裂的具體位置進(jìn)行探尋，然后避開主要斷裂部位采用沖擊鉆鉆孔，以促進(jìn)鋼絞線可以自由地伸縮或自由地通過。

3.3 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉前問題

預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在溫差收縮時(shí)，易出現(xiàn)構(gòu)件張拉向前，從而易導(dǎo)致構(gòu)件在荷載的作用下使鋼筋栓結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫，由于施工溫度是不可控制的，因此，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉前是路橋施工中不可避免會(huì)發(fā)生的問題，但采用預(yù)制場(chǎng)內(nèi)結(jié)構(gòu)則能有效避免上述問題的發(fā)生。由于構(gòu)建頂面到構(gòu)建側(cè)面是裂縫發(fā)生的主要部位，為預(yù)防和降低因溫差引發(fā)的裂縫發(fā)生，最直接和最有效的方法就是對(duì)構(gòu)件內(nèi)外溫度差進(jìn)行良好控制以及適當(dāng)延長(zhǎng)構(gòu)件的柴米時(shí)間，這樣能有效避免構(gòu)件發(fā)生熱脹冷縮，進(jìn)而出現(xiàn)變形或裂縫。

綜上所述，在路橋施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能有效促進(jìn)路橋工程整體的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)和延長(zhǎng)路橋自身的使用壽命，但是由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)自身具有一定的復(fù)雜性，在實(shí)際施工中也易出現(xiàn)相關(guān)的問題，為此，相關(guān)施工人員需不斷提高自身的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用技術(shù)，然后將其合理地應(yīng)用于不同的路橋施工工序中，才能真正提高路橋施工質(zhì)量，進(jìn)而提升我國(guó)路橋建設(shè)的水平。