公路橋梁工程施工中預應力技術的應用

衛鵬輝

(山西路橋第七工程有限公司,山西 晉城 048000)

隨著近年來社會經濟的飛速發展,國內出現了大量的公路橋梁工程,在公路橋梁上應用預應力技術可以有效的改善項目建設質量,保障工程安全性。由于預應力技術工藝簡單、施工簡便、節省建材等優點,在公路橋梁施工中得到了越來越多的應用。由于我國地勢的復雜性和多樣性,在公路橋梁施工過程中經常會出現一些問題,而施工中應用預應力技術可以使施工質量得到明顯改善,從而促進公路橋梁項目的健康發展[1]。

1 公路橋梁工程中預應力技術的應用情況

1.1 應用于混凝土空心板

在公路橋梁建設中,使用最多的一類結構板類型是混凝土空心板,內壁上開許多圓形孔,在同樣的荷載條件下,自重輕、安裝難度低,應用范圍也更大[2]。一般來說,在某一預制區進行預制,這一步必須將橋面中空板預拱因素考慮在內,然后再設定相應的反拱值。在設置空心板內鋼絞線時,應選用高強度、低松弛鋼絞線,并根據需要將其置于空心板的兩端,然后利用錨桿固定。在混凝土空心板中,鋼絞線的作用是整體性張拉,而且可以隨時調節鋼絞線的張拉參數,使其在各部位都能保持均勻的對稱張力。在張拉時,出現斷絲、滑絲等現象應立即進行替換,防止混凝土空心板的張拉性能出現問題。在鋼絞線拉應力滿足設計條件后,可對鋼絞線的兩端進行緊固,并根據需要進行管口的密封,防止雜質滲入。在制造空心板時,對鋼絞線的質量有很大影響,所以在張拉鋼絞線前,應根據設計需要,對鋼絞線進行隨機取樣,以確保其各項指標滿足施工需要,才能有效地改善結構力學特性,確保施工質量[3]。

圖1 預應力混凝土空心板

1.2 應用于工程預制板

在保證工程安全、質量的前提下,必須對預應力混凝土結構進行全面的質量控制。通過與常規技術的比較,可以看出,采用預應力技術可以提高結構的抗疲勞性能、抗剪性能和抗滲透性等。將預應力技術用于預制板構件,不僅可以顯著地控制其變形、自重和斷面,而且還可以通過調節非關鍵性能指標來達到節約投資的目的。在施工中采用預應力技術,可以減少結構表面開裂等常見的損傷,從而改善結構的穩定性,延長項目使用年限。

1.3 應用于混凝土T型梁

在T型結構形式下,一般采用T型斷面形式的混凝土T型梁,在公路橋梁的建設中被大量采用,主要用于中等跨徑的簡支橋和預應力連續橋[4]。采用預應力技術,既能在T型梁的承載部分內產生更大內力,又能提高T型梁的抗張強度。一般T型梁整體強度大,受力明確,采用水平和縱向預應力均能有效地改善T型梁與梁板的整體性能。在T型梁的跨度較大時,采用先張法錨固T型梁,以保證混凝土與鋼絞線共同構成T型梁,提高結構的穩定性。

圖2 預應力混凝土T型梁

1.4 應用于混凝土箱梁

在公路橋梁工程建設中,箱梁是一個非常關鍵的結構部件,具有整體穩定性好、美觀、抗扭剛度強等優點。一般來講,箱梁的種類很多,而在公路橋梁上使用的箱梁種類也不盡相同。但目前,采用預應力技術進行施工的混凝土箱梁會發生兩方面的問題:一方面,沿主梁的腹板部位會產生沿縱向45°的傾斜裂縫;另一方面,在預應力鋼束張拉時,其張拉率超過了規范規定的允許偏差。為了克服以上問題,必須從工程實際出發,重點分析預應力技術中的幾個主要問題:(1)在公路橋梁工程中,當跨度大于50 m時,采用后張法來設計;(2)混凝土澆筑前要根據現場具體條件,明確具體工作和工作安排,事先做好澆筑、振搗和養護等技術訓練,同時要明確混凝土澆筑層數、振搗距離和頻次等,防止混凝土滲漏或振搗不實而造成的不良后果;(3)在混凝土澆筑和振搗完畢后,應根據需要進行養護;(4)對混凝土的入模溫度進行適當調控,避免對水化熱的不良影響。在采用箱梁式模板時,應將拌和料的溫度保持在5～30 ℃之間,僅在外界環境的溫差較小情況下,方可拆除拆模;(5)在箱梁較大時,采用分層澆筑法,混凝土澆筑工作控制在兩次內進行。在不同的澆筑周期中,應根據箱梁腹面板厚度的1/3～2/3來計算,以明確分層面,防止混凝土的收縮開裂,2次澆筑的齡期差應在7 d以內;(6)根據需要預先安裝好預應力管道,通過坐標定位確定管道的位置。采用焊接裝置將箱梁腹部和鋼箍進行焊接,并對焊縫的溫度進行嚴格監控,防止波紋管被灼燒。為了進一步加強預應力技術在工程中的運用,還需對波紋接頭部位進行封口。在進行混凝土澆筑之前,必須對所需的混凝土進行檢查,避免由于混凝土的滲入而對結構受力狀況造成一定的影響;(7)連接在預應力鋼筋上的錨墊和錨桿都有充分的厚度和剛性,以防止發生撓曲和變形。對預應力鋼筋進行錨固時,宜按梁端錨具的布局特征,實施局部的壓力校核,檢驗合格后方能投入應用;(8)在混凝土箱梁的建造中,根據規定進行張拉摩阻力測試,以防止鋼筋的伸長超過極限,通過修改摩擦系數,調節張拉伸長度和受力[5]。

圖3 預應力混凝土箱梁

1.5 應用于受彎部件

在公路橋梁中,結構的受彎性能與其他結構體存在區別。事實上,在公路橋梁中,鋼筋混凝土結構的受彎度是否符合要求,直接關系到整個結構的安全。將預應力技術應用于結構受彎部,既可以提高受彎部的力學特性,又可以采用高強度的碳纖維,提高結構的剛性和強度。一般來講,在公路橋梁的建設中,當結構的受彎部發生斷裂時,其結構的破壞將嚴重影響整體穩定性。在這種情況下,采用預應力技術可以減少彎構件的斷裂概率,從而在保證結構的受彎承載力前提下,充分利用結構的受彎承載力。預應力技術不是一種單獨的技術,包含了先張法和后張法兩種技術,使用效果存在不同。針對各種類型的錨固,必須根據工程的具體情況,科學合理地選擇預應力技術,以保證以后的工程建設。將預應力技術應用于結構受彎部,能有效地改善其剛度,增強承載能力,從而改善施工質量。

1.6 應用于橋梁加固施工

近年來,隨著我國城市化進程的加快,必須加強城市的公共服務。我國的現代化公路運輸系統十分繁雜,要全面考慮各種影響因素,對公路橋梁的施工技術提出了更高的要求。在公路橋梁工程中,預應力作為一種常用的技術已被大量地運用于橋梁結構中,不但可以改善結構的整體性能,還可以減少各種危險事故的發生,從而延長橋梁的使用年限。在公路橋梁建設中,施工單位應嚴格遵守有關規定進行加固處理,通過預應力技術能夠在一定程度上恢復或增強橋體的承載能力,同時也能保障行車的安全[6]。

2 公路橋梁預應力技術施工質量控制的基本要求

2.1 施工前的質量控制

項目建設團隊需要與有關單位進行施工方案設計,在采用預應力技術之前,必須對預應力的尺寸進行估算,并對其采用的方法、注意的問題等進行分析,并對其采用的方法、注意的問題等進行分析。所以,在項目建設之前,施工單位要及時與有關設計單位進行溝通,并通過相關部門的審核,才能進行具體施工。施工單位必須與設計單位合作,制定出一套完善的工程施工方案。如果在施工過程中更改工程計劃,將容易引起各方的不必要爭議,造成施工單位經濟利益受損。所以,加強施工前質量控制尤為關鍵。

2.2 施工過程中的質量控制

本環節的質量管理工作包含下列各項:(1)預埋。在這個過程中,要注意對彎頭的外形進行質量管理。對各個控制點進行標高控制,并對有關工藝進行檢驗,確保曲線形狀和標高控制點不被破壞;(2)張拉和灌漿階段。在這個過程中,必須保證張拉應力和伸長值的變動符合規范,并保證灌漿質量;(3)強化流程管控。確保在預應力孔、排氣孔接頭和注漿孔等密封性能良好,防止滲漏和雜質堵住孔。在進行混凝土澆筑時,必須確保振搗器在振搗時不會觸及到預應力孔。完成混凝土澆筑后,應及時對鉆孔實施清理[7]。

2.3 施工完成后的質量控制

在竣工后,根據有關的檢測標準,對工程進行質量管理。項目建設中的材料應進行檢驗,確定質量評價方法。在封錨前,先將剩余的預應力筋切斷,封錨宜在兩日后進行。錨具和錨孔必須保持清潔,并按有關規定進行封錨作業。預應力筋、管道、錨具、連接器等材料自身的品質等都會對預應力的作用產生影響,應制定質量保障方案,并按照要求執行驗收工作,做好質量控制的關鍵環節,做到人、物、機等質量因素的可控。此外,對各子項目進行嚴格的質量檢查,使預應力技術在公路橋梁施工中取得良好的應用效果,從而使整體的施工質量得到改善。工程的質量驗收必須嚴格遵守有關的檢測標準。對項目建設中的材料進行檢驗,并對其進行細致的檢驗,以確定其評價的方法。

3 公路橋梁工程施工中預應力技術的應用策略

3.1 選取適宜的鋼絞線

在公路橋梁建設中,要充分發揮預應力技術的作用,應根據不同的預應力結構,合理選用鋼絞線。材料的品質和使用性能直接關系到預應力技術在實際工程中的使用。因此,應結合實際,對不同的鋼絞線進行適當選用。目前,國內采用的預應力鋼絞線有普通預應力鋼絞線、低松弛鋼絞線、冷拉預應力鋼絲、低松弛預應力鋼絲和矯直預應力鋼絲。其中,低松弛鋼絞線由于施工簡單、輕便美觀而被普遍用于公路橋梁施工。通過大量的實際案例可以看出,在實際運用中,預應力技術是一種很好的方法。因此,在公路橋梁建設中,必須正確選用不同的鋼索,才能使其發揮出最大的作用。

3.2 優化設計注漿孔位置

注漿是一種在公路橋梁上加固結構的關鍵技術,注漿技術在實施過程中,既要考慮到施工需要,又要考慮預應力技術的實際運用,科學地設計好注漿口的布局方案,并在實際操作中加以落實,才能提高注漿過程的粘附性,提高工程的穩定性。在注漿之前,必須將氣體從孔中排出,以防止泥漿中摻雜氣體,從而對施工安全產生不利的作用。在對注漿孔位進行優選時,應根據后續的波紋管要求,對孔位實施控制,以保證施工的正常進行。壓漿工序為:由下往上,在同一管道中,壓漿工序必須持續進行,中間不得有任何中斷,從料漿均勻直到壓入結構物,不得少于40 s。在進行壓漿式抽樣時,必須制造三套標準型的試模,其大小必須符合規范。測試內容以抗壓性和抗彎性為主。全過程的紀錄要詳細、精確。做好技術交底,樣板帶路,檢查驗收,并對預壓施工的簽證進行歸檔和保管。

3.3 優化安裝波紋管

合理地設置波紋管是有效運用預應力技術的重要環節,在正式進行張拉之前,應根據公路橋梁的具體特點對波紋管進行適當的安裝,以保證施工過程中起到應有的效果[8]。為了切實貫徹實施預應力技術,應對波紋管磨損和變形進行嚴格管理。在安裝波紋管時,要根據生產規范及預應力技術的實際使用要求,對其進行定位,并嚴格按坐標設定圖進行,將波紋管與錨固件的裝配工藝相配合,使基座的軸線保持成直角。

4 結束語

綜上所述,城市的發展必然要求提高公路橋梁建設質量,采取行之有效的方法來預防交通事故,并采取相應的預防措施,從源頭上解決安全隱患。在提高工程技術水平的過程中,需要加強對預應力技術的重視,通過合理應用提高工程建設質量。公路橋梁建設要從細節著手,制定科學的預應力施工方案,以達到既能保障施工質量的目的,又能推動城市的發展。