關(guān)于體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工及監(jiān)控技術(shù)的研究

王曉山

摘 要： 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面有著十分突出的優(yōu)勢(shì)，在近年來(lái)被廣泛使用，但腹板開(kāi)裂和跨中下?lián)线^(guò)大的問(wèn)題的顯現(xiàn)，直接影響了連續(xù)剛構(gòu)橋的使用安全。在這樣的背景下，體外預(yù)應(yīng)力被研究應(yīng)用于大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋中，以解決連續(xù)剛構(gòu)橋使用過(guò)程中存在的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析入手，探索預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工及監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)，為橋梁施工及監(jiān)控技術(shù)的研究提供參考。

關(guān)鍵詞： 體外預(yù)應(yīng)力;連續(xù)剛構(gòu)橋;施工與監(jiān)控;技術(shù)研究

隨著高速交通的發(fā)展，橋梁的舒適平穩(wěn)性、安全性等要求不斷提高，解決現(xiàn)役連續(xù)剛構(gòu)橋梁出現(xiàn)的各種問(wèn)題，對(duì)更好的服務(wù)于現(xiàn)代交通有著十分重要的意義。體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁是通過(guò)將預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在梁體混凝土截面外部，利用端部錨具和轉(zhuǎn)向塊完成預(yù)應(yīng)力筋束和混凝土之間荷載傳遞的一種橋梁結(jié)構(gòu)，體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)技術(shù)在橋梁加固和新建橋梁上均有所應(yīng)用，進(jìn)一步確保了橋梁的安全。

一、體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)起源于外國(guó)，已有將近百年的發(fā)展歷史，而我國(guó)直至上世紀(jì)80年代才開(kāi)始應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展時(shí)間短，應(yīng)用范圍還相對(duì)較小。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁的分析，可以歸納出如下優(yōu)點(diǎn)：

（一）結(jié)構(gòu)安全、使用壽命長(zhǎng)。預(yù)應(yīng)力筋防腐技術(shù)已十分成熟，進(jìn)一步保障了預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度，提升了結(jié)構(gòu)整體安全，加之，體外配筋的預(yù)應(yīng)力橋梁，為混凝土的灌注提供了更好的基礎(chǔ)條件，增強(qiáng)了混凝土灌注質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。

（二）施工及維護(hù)較為方便。體外預(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)造特點(diǎn)，更加方便施工與后期的維護(hù)檢查，例如在維護(hù)過(guò)程中需要更換鋼束時(shí)，非體外預(yù)應(yīng)力配置的鋼束更換基本很難實(shí)現(xiàn)，但體外預(yù)應(yīng)力配置的鋼束卻可以輕松實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，這種體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)還被作為一種重要的加固方式使用，它能夠有效提高構(gòu)建的抗彎能力。

（三）綜合經(jīng)濟(jì)效益突出。體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁具有較為突出的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在材料成本和人工成本縮減兩個(gè)方面，由于預(yù)應(yīng)力鋼索及其管道的外布置方式，減少了構(gòu)建腹板的混凝土澆筑面積，同時(shí)，在施工程序上進(jìn)行了壓縮，縮短施工時(shí)間，節(jié)約了人工成，綜合以上兩個(gè)方面，體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁從成本角度來(lái)看經(jīng)濟(jì)性更好。

（四）技術(shù)設(shè)計(jì)自由度增大。體外鋼索布置的結(jié)構(gòu)模式，給設(shè)計(jì)更多的空間，便于設(shè)計(jì)調(diào)整。

二、體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在橋梁建設(shè)和加固應(yīng)用中有著不可替代的作用，然而這種結(jié)構(gòu)也不是完美無(wú)缺的，它自身也存在一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在體外預(yù)應(yīng)力筋缺少混凝土保護(hù)，容易遭受火災(zāi);轉(zhuǎn)向和錨固裝置受力范圍增大，負(fù)擔(dān)較重;承載極限狀態(tài)下體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗彎能力小于有粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)而帶來(lái)的預(yù)應(yīng)力估算問(wèn)題。這些問(wèn)題和缺陷隨著技術(shù)水平的提升，有一部分問(wèn)題已經(jīng)得到了控制，但仍然沒(méi)有完全解決。

三、體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工及監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)

（一）在橋梁加固中的施工及監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)。

橋梁加固是體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)容之一，通過(guò)采用在梁體下緣設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿或預(yù)應(yīng)力束的辦法，實(shí)現(xiàn)對(duì)受拉區(qū)的加固，提高其載重能力。施工及監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)如下：

1.建立加固模型，確定施工步驟及環(huán)節(jié)。進(jìn)行橋梁加固施工階段的恒載、活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮余變等荷載作用下的分析計(jì)算，詳細(xì)核定技術(shù)指標(biāo)與主要材料，分解橋梁加固的施工階段。

2.按標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展橋梁施工監(jiān)控。一是橋墩監(jiān)控，重點(diǎn)對(duì)橋墩的應(yīng)力以及變位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別在根部、截面、中部選擇變測(cè)點(diǎn)，對(duì)橋墩在大橋施工中的狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，以及時(shí)調(diào)整基數(shù)參數(shù)。二是橋跨監(jiān)測(cè)，分別進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)（要重點(diǎn)做好箱梁監(jiān)測(cè)面選擇）、主梁撓度觀測(cè)、預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)、齒板轉(zhuǎn)向快監(jiān)測(cè)。

（二）在新建橋梁中的施工及監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)。

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)橋的施工及監(jiān)控技術(shù)可以從施工設(shè)計(jì)、施工手段、監(jiān)控內(nèi)容、監(jiān)控方法等方面進(jìn)行歸納分析：

1.施工技術(shù)要點(diǎn)分析。一是大橋主梁體外預(yù)應(yīng)力施工，要設(shè)計(jì)選擇符合施工工程的轉(zhuǎn)向塊和轉(zhuǎn)向器，重點(diǎn)做好轉(zhuǎn)向器部分的定位和連接，提高安裝精度，確保定位準(zhǔn)確，強(qiáng)化轉(zhuǎn)向器之間預(yù)穿鋼絲的施工，做好轉(zhuǎn)向器測(cè)量定位。二是做好混凝土澆筑中轉(zhuǎn)向塊澆筑環(huán)節(jié)的施工操作，確保施工質(zhì)量。三是選擇恰當(dāng)?shù)捏w外預(yù)應(yīng)力束施工方式，主要類型分別是逐跨預(yù)制節(jié)段施工的長(zhǎng)橋、采用懸臂施工或頂推施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用鋼結(jié)構(gòu)的配束、坦拉式體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。四是體外索混凝土進(jìn)出口部位的處理和施工，要嚴(yán)格按照施工工藝流程規(guī)定的步驟開(kāi)展。

2.監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)。施工控制是多個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的閉環(huán)程序，由預(yù)告、施工、監(jiān)測(cè)、識(shí)別、修正幾個(gè)部分組成，循環(huán)往復(fù)。施工監(jiān)控應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾個(gè)要素的監(jiān)測(cè)與控制：

（1）監(jiān)測(cè)

一是大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁觀測(cè)，觀測(cè)內(nèi)容不僅包括各階段箱梁底面、頂面的燒度，還包括混凝土的彈性模量、徐變收縮系數(shù)、容重測(cè)試等。

二是做好結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)，包括主梁標(biāo)高測(cè)試和墩頂水平位移測(cè)試，監(jiān)測(cè)的時(shí)間應(yīng)安排在日出半小時(shí)之內(nèi)（溫度均衡狀態(tài)下）。

三是要做好主橋應(yīng)力監(jiān)測(cè)、豎向預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)、腹板剪應(yīng)力監(jiān)測(cè)、體外預(yù)應(yīng)力索力監(jiān)測(cè)以及主梁撓度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

（2）控制

施工控制分為變形控制和內(nèi)力控制兩部分，其中變形控制主要指箱梁的豎向燒度及其橫向偏移控制，內(nèi)力控制主要是指對(duì)主梁關(guān)鍵截面應(yīng)力的控制。通過(guò)做好施工控制計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要技術(shù)指標(biāo)的控制，確保橋梁建設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋更為安全、穩(wěn)定，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固和橋梁新建的應(yīng)用上都取得了較好的成效，越來(lái)越受到重視，通過(guò)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工及監(jiān)控技術(shù)的初淺研究，希望能夠?qū)w外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用及發(fā)展起到一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]焦子旋，劉建，曾天養(yǎng)，李紅利.體外預(yù)應(yīng)力加固連續(xù)剛構(gòu)橋仿真分析[J].交通科學(xué)與工程，2018，34（02）：52-57.

[2]李志堅(jiān).非對(duì)稱大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)及施工監(jiān)測(cè)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（22）：81-82.

[3]謝茂宇.連續(xù)剛構(gòu)橋體外預(yù)應(yīng)力體系研究及應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（06）：98-99.

[4]羅維. 體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工及監(jiān)控技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2011.

[5]張松雷. 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)橋加固中的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其施工監(jiān)控[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2010.