預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在高速公路橋梁施工中的應(yīng)用

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1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)理論及計(jì)算

預(yù)應(yīng)力的增加可以使預(yù)應(yīng)力鋼筋、混凝土和普通鋼筋的共同受力體保持自平衡狀態(tài)。但預(yù)應(yīng)力的施加會(huì)使構(gòu)件各階段受力狀態(tài)發(fā)生改變，截面應(yīng)力狀態(tài)分析難度也會(huì)因此而增加。等效荷載法的提出為預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)更好地應(yīng)用于高速公路橋梁工程創(chuàng)造了有利條件。文章主要對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)理論和計(jì)算方法進(jìn)行介紹。

（1）直線形預(yù)應(yīng)力筋的等效荷載。預(yù)應(yīng)力鋼絞線和混凝土截面形心軸保持平行狀態(tài)，在張拉力施加后，直線預(yù)應(yīng)力筋會(huì)在支座左右生成等效荷載，在荷載的作用下，構(gòu)件的狀態(tài)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，由平直變?yōu)榧儚潯?/p>

（2）折線形預(yù)應(yīng)力筋的等效荷載。如果采用折線布置方式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置，一個(gè)與混凝土形心相垂直的豎向集中荷載會(huì)在鋼筋折點(diǎn)處產(chǎn)生，這個(gè)荷載的大小為

式中：Vp為預(yù)應(yīng)力合力點(diǎn)至換算截面重心的距離；Np為預(yù)應(yīng)力筋的合力；α為常數(shù)；β為常數(shù)。在數(shù)學(xué)公式中可以將其簡化為Vp(α+β)。

（3）拋物線形預(yù)應(yīng)力筋的等效荷載。在高速公路橋梁工程中，曲線布置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，屬于常用的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，曲線形狀多以二次拋物線為主。此類鋼筋的跨中矢高為e，可以用下式表示：

依據(jù)材料力學(xué)可知，彎矩和分布荷載的關(guān)系如下：

預(yù)加力作用可等效為外荷載，具體計(jì)算公式如下：

式中：M為預(yù)加力引起的截面彎矩；Np為預(yù)加力；a、b為彎矩的待定常數(shù)。

2 高速公路橋梁工程施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

（1）做好鋼絞線的選擇和調(diào)整。在高速公路橋梁工程施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，選擇合適的施工材料至關(guān)重要，材料質(zhì)量的好壞，關(guān)系到預(yù)應(yīng)力質(zhì)量和等效荷載強(qiáng)度。以該工程為例，該工程屬于市級(jí)重點(diǎn)工程，對(duì)施工質(zhì)量和效率要求較高。施工單位結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)等效荷載進(jìn)行了計(jì)算，在綜合成本和質(zhì)量因素后，選擇了合適的鋼絞線，檢查了其是否具備出廠合格證書，并在施工過程中，對(duì)鋼絞線的松弛度進(jìn)行了控制。在選擇鋼絞線之前，還要確定鋼絞線的定額，其中，鋼絞線的束數(shù)設(shè)計(jì)和計(jì)算公式為圖紙給定的束數(shù)=重量÷長度，將計(jì)算的束數(shù)作為依據(jù)套用相似定額。如果計(jì)算束數(shù)與定額束數(shù)存在差異，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行定額調(diào)整。調(diào)整結(jié)果應(yīng)該與設(shè)計(jì)圖紙給定的束數(shù)相同。以該工程為例，某根鋼絞線的設(shè)計(jì)長度為18m，其組成部分包括直徑為15.24mm的鋼絞線和7孔錨具，其中，鋼絞線的單位重量為1100g/m，則1000÷(7×18×1.1)=7.21束，套用至鋼絞線束長20m、7孔和每噸8.12束中，8.12-7.21=0.91束，施工單位可以將計(jì)算結(jié)果作為調(diào)整依據(jù)。

（2）選擇合適的錨具和采取補(bǔ)償措施。在高速公路橋梁工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，應(yīng)選擇合適的錨具。目前，常用的錨固方式為兩種，分別是機(jī)械錨固和摩阻錨固。如果選擇前者，施工單位需要利用專用機(jī)械設(shè)備對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼材進(jìn)行固定處理，簡言之，就是施工單位應(yīng)確保所選錨具機(jī)械與預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要求相符。摩阻錨固涉及內(nèi)容較多，在應(yīng)用過程中必須結(jié)合具體的工程要求，選擇合適的方式，并關(guān)注錨具參數(shù)。

此外，在錨固過程中，施工單位普遍采取穿束的方式進(jìn)行錨固處理。但就實(shí)際情況來看，這種處理方式難度較高，在實(shí)際應(yīng)用過程中產(chǎn)生的損耗較大，建議施工單位以錨板厚度和錨具孔數(shù)選擇切入點(diǎn)，使預(yù)應(yīng)力的作用得到充分發(fā)揮。錨固損失計(jì)算公式如下：

以該工程為例，施工單位在分析后得知，預(yù)應(yīng)力損失主要集中于鋼筋回縮。為減少損失施工單位采取了以下補(bǔ)償措施：（1）超張拉預(yù)應(yīng)力筋，然后進(jìn)行錨固，通過這種措施抵消部分預(yù)應(yīng)力。（2）在鋼筋張拉錨固后，在梁端混凝土上支撐千斤頂，重新張拉鋼筋，然后將厚度合適的鋼墊板設(shè)置到錨夾具和墊板之間。（3）選擇螺紋式錨夾具，究其原因，主要是這種錨夾具的回縮量較小，有利于減少預(yù)應(yīng)力損失。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土加固技術(shù)

在高速公路橋梁工程中應(yīng)用混凝土加固技術(shù)，可以增強(qiáng)路面的承載力，目前常用的預(yù)應(yīng)力混凝土加固技術(shù)包括以下兩種：（1）鋼板黏結(jié)加固法。這種加固方法的技術(shù)原理是鋼板通過粘貼的方式與混凝土結(jié)構(gòu)相貼合，為確保二者貼合的牢固性，施工單位應(yīng)該選擇工業(yè)膠作為黏結(jié)材料。需要強(qiáng)調(diào)的是，在加固前應(yīng)清理混凝土結(jié)構(gòu)表面，同時(shí)保護(hù)原有結(jié)構(gòu)，使混凝土結(jié)構(gòu)表面具有一定的粗糙度。如果在處理過程中，發(fā)現(xiàn)局部出現(xiàn)問題，應(yīng)通過鑿毛的方式加以處理，然后進(jìn)行修補(bǔ)，所使用的材料為高性能水泥土砂漿，在修補(bǔ)后對(duì)表面進(jìn)行重新處理。在上述工作完成后，依托千斤頂?shù)牧α哭D(zhuǎn)移橋梁負(fù)荷，降低縫隙出現(xiàn)的概率。此外，還要加強(qiáng)對(duì)膠體的檢測和處理，處理方式為將膠體放入軸式攪拌機(jī)處理，使其顏色均勻分布。同時(shí)，控制單次膠體用量，并以重復(fù)涂抹為手段，保證鋼板與混凝土結(jié)構(gòu)的黏結(jié)效果。（2）橋面補(bǔ)強(qiáng)加固方法。這種方法在高速橋梁工程中的應(yīng)用逐漸廣泛，是提升結(jié)構(gòu)承重性能的重要方式。在加固前，施工單位所選擇的混凝土材料，必須具備良好的抗收縮性能，從而使其對(duì)外界沖擊的抵抗能力增強(qiáng)。在表面處理過程中，形成的開鑿深度不得超過2cm，并做好澆筑孔道的清理。

2.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑屬于高速公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的重要組成部分，與工程整體質(zhì)量存在密切的關(guān)聯(lián)。施工單位需要將公路橋梁下方孔道作為重點(diǎn)，但孔道具有特殊性，相較于板面，其長度較大，要求施工單位在施工前做好固定，然后使用指定導(dǎo)管向孔口輸送混凝土材料，使孔口填充的密實(shí)性提升，消除周邊區(qū)域的疏松現(xiàn)象。在打孔作業(yè)過程中，應(yīng)重視施工深度測量，減少卡管和埋管現(xiàn)象的發(fā)生概率。具體措施如下：（1）立足于工程實(shí)際，制訂樁孔澆筑方案，并確保方案具備可行性。該工程施工單位在研究后，將泥漿護(hù)臂機(jī)械鉆孔方式作為主要選擇，所使用的機(jī)械設(shè)備為鉆孔機(jī)、吊車和砂泵。（2）選擇高強(qiáng)度鋼板，通過加工的方式，將其制作成護(hù)筒，其厚度為3mm，同時(shí)在護(hù)筒頂板設(shè)置溢漿口。（3）使用正循環(huán)換漿法處理孔洞，然后固定下層板面。（4）在上述步驟完成后進(jìn)行混凝土澆筑，并在此環(huán)節(jié)結(jié)束后，對(duì)拉力情況進(jìn)行檢測，完成對(duì)工程整體質(zhì)量的有效評(píng)估。

2.4 張拉質(zhì)量控制

張拉是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵工序，張拉質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全和施工效率息息相關(guān)。因此，施工單位在施工開始前應(yīng)做好施工組織，為張拉施工的平穩(wěn)進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件。張拉質(zhì)量主要控制措施如下：（1）在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉過程中，油表壓力上升幅度不宜過快；如果油缸發(fā)生偏移，應(yīng)停止鋼筋張拉，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，張拉行程需要保持在設(shè)計(jì)長度之下。（2）在張拉過程中，應(yīng)考慮張拉順序。張拉順序應(yīng)該使結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力次梁構(gòu)件保持均勻的受力，否則容易導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)和側(cè)彎現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時(shí)還要控制混凝土應(yīng)力，杜絕超應(yīng)力問題的產(chǎn)生。建議施工單位在鋼筋張拉時(shí)將同步對(duì)稱原則作為依據(jù)。該工程由于具有較長的預(yù)應(yīng)筋，因此所采取的張拉工藝為兩端張拉，簡言之，就是在鋼筋兩端布置設(shè)備，然后同時(shí)張拉。但如果設(shè)備較少，無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)張拉的目的時(shí)，采取分次張拉方式亦可，錨固需要在張拉力足夠后進(jìn)行。（3）紋管的鋪設(shè)應(yīng)盡量平整，減少彎曲程度，究其原因，主要是過度彎曲，容易導(dǎo)致管壁開裂，同時(shí)還要防止電焊火花使管壁受損。在波紋管鋪設(shè)完成后，及時(shí)進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括波紋管所處位置、管道曲線形狀、固定性能和管壁是否存在缺陷。若管道壁存在缺陷，可使用膠帶修補(bǔ)。

3 結(jié)束語

綜上所述，在建筑技術(shù)高速發(fā)展的背景下，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路橋梁工程中的應(yīng)用愈加廣泛，但預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)相較于普通施工技術(shù)，具有非常高的要求，與工程整體質(zhì)量關(guān)聯(lián)密切。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，施工單位應(yīng)控制施工的各項(xiàng)環(huán)節(jié)。建議施工單位立足于工程實(shí)際，綜合考慮成本、質(zhì)量和進(jìn)度等因素設(shè)計(jì)可行的施工方案，以此保證工程施工的精度和效率。