路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

秦凱

中鐵十四局集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510080

引言

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是一種采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工的橋梁。在施工過程中，將鋼筋或鋼束預(yù)先張緊，然后澆筑混凝土，使混凝土在受力時(shí)能夠承受更大的荷載。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有承載能力強(qiáng)、變形小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路、城市快速路等。

1 工程概況

某城市X路擴(kuò)建工程中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)以增強(qiáng)橋梁的承載能力和延長使用壽命。本工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用主要包括預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁和預(yù)制空心板梁。其中，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨度為（3×23（23，25，23））m，鋼箱梁 （3×20，2×20）m， 預(yù)制空心板 （20，22，24.5）m ，鋼混組合梁（12，16，10）m，總長為344.5m。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有承載能力強(qiáng)、變形小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路、城市快速路等。另外，本工程中還使用了預(yù)制空心板梁，該梁采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工，具有結(jié)構(gòu)輕便、施工方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道、地鐵等領(lǐng)域。預(yù)制空心板梁總共使用了36塊，其中20m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁采用預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，采用錨具進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨固。全橋邊板采用10塊，中板采用26塊，梁高為95cm。在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工過程中，制定了專項(xiàng)方案，包括預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼束的選用、預(yù)應(yīng)力張拉方式、預(yù)應(yīng)力錨固方式、混凝土澆筑方式等內(nèi)容。本工程中，預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼束選用了高強(qiáng)度鋼材，采用了先張后澆的預(yù)應(yīng)力張拉方式，采用了錨具進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨固，混凝土澆筑采用了振搗澆筑的方式，以確保混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度。除了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，該工程中還采用了其他先進(jìn)的施工技術(shù)，如鋼箱梁、鋼混組合梁等。鋼箱梁是一種采用鋼材制作的梁，具有結(jié)構(gòu)輕便、施工方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道等領(lǐng)域。鋼混組合梁則是一種采用鋼材和混凝土組合制作的梁，具有承載能力強(qiáng)、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橋梁、高層建筑等領(lǐng)域。在施工過程中，本工程采用了先預(yù)制后現(xiàn)場拼裝的方式，以提高施工效率和質(zhì)量。同時(shí)，還采用了BIM技術(shù)進(jìn)行建模和施工管理，以確保施工過程的精準(zhǔn)度和安全性[1]。

2 預(yù)應(yīng)力施工工藝流程

測量放樣：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測量放樣，確定空心板梁的尺寸預(yù)制空心板：（3×20，2×20）m，共5跨。修建臺(tái)座：在預(yù)制廠房中修建臺(tái)座，以支撐空心板梁的模板。綁扎鋼筋、安裝固定波紋管：在臺(tái)座上綁扎鋼筋，安裝固定波紋管，以保證空心板梁的預(yù)應(yīng)力張拉。安裝模板：在鋼筋和波紋管上安裝模板，以形成空心板梁的外形澆筑底板混凝土：在模板中澆筑底板混凝土，以形成空心板梁的底部。安裝內(nèi)芯模板：在底板混凝土上安裝內(nèi)芯模板，以形成空心板梁的中空部分。澆筑梁身混凝土：在內(nèi)芯模板中澆筑梁身混凝土，以形成空心板梁的梁身。取出模芯：在混凝土達(dá)到“取芯強(qiáng)度”強(qiáng)度后，混凝土取芯強(qiáng)度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的0.75倍，取出內(nèi)芯模板，形成空心板梁的中空部分。養(yǎng)護(hù)：對空心板梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以確保混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。張拉：在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，以提高空心板梁的承載能力。壓漿：在預(yù)應(yīng)力張拉后，進(jìn)行壓漿處理，以保證空心板梁的表面光滑、堅(jiān)固。存梁：對空心板梁進(jìn)行存放，以待后續(xù)的運(yùn)輸和安裝。出坑：在需要使用空心板梁的現(xiàn)場，進(jìn)行出坑安裝，以完成匝道橋工程的建設(shè)。在空心板梁預(yù)制的過程中，需要注意施工安全和質(zhì)量控制，確保預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在預(yù)制過程中需要進(jìn)行充分的養(yǎng)護(hù)和檢測，以確保混凝土的強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力張拉的效果。在出坑安裝時(shí)，需要注意安全和精度控制，確保空心板梁的準(zhǔn)確安裝和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

3.1 路橋預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在路橋預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要參考相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如《公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》 《鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》等，以確保設(shè)計(jì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。在設(shè)計(jì)前，需要對預(yù)應(yīng)力承載極限和自身狀態(tài)進(jìn)行充分考慮，包括預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉和錨固方式、預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量和布置、混凝土的強(qiáng)度等因素。同時(shí)，需要考慮路橋結(jié)構(gòu)支撐條件下的安全性，如地基承載能力、地震作用等，在施工中，需要嚴(yán)格計(jì)算材料應(yīng)力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，確保預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力和混凝土的應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，需要注意施工過程中的質(zhì)量控制，如混凝土的配合比、坍落度、振搗等，以確保混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量。

在設(shè)計(jì)和施工過程中，還需要考慮預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的使用壽命和維護(hù)保養(yǎng)。對于路橋預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，需要注意防止腐蝕和疲勞損傷，定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)處理結(jié)構(gòu)存在的問題，以確保路橋工程在后期使用中的安全和可靠性。

此外，在路橋預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需要充分考慮結(jié)構(gòu)的變形和位移。由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的存在，結(jié)構(gòu)在使用過程中會(huì)產(chǎn)生一定的變形和位移，因此需要對結(jié)構(gòu)的變形和位移進(jìn)行充分的分析和計(jì)算，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析

預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析的主要目的是確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力和混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析中，需要考慮預(yù)應(yīng)力的損失，包括瞬時(shí)損失和后期損失。瞬時(shí)損失是指預(yù)應(yīng)力鋼筋在張拉過程中由于摩擦、彈性變形等原因?qū)е碌念A(yù)應(yīng)力損失。后期損失則主要出現(xiàn)在鋼束的錨具固定之后，包括預(yù)應(yīng)力的束張和混凝土收縮，促使前期鋼束縱向的預(yù)應(yīng)力減少和鋼束松弛。因此，在預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析中需要對預(yù)應(yīng)力的損失進(jìn)行充分的考慮，以確保預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力符合設(shè)計(jì)要求。

在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析時(shí)，需要考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量和布置、混凝土的強(qiáng)度和收縮等因素。同時(shí)，還需要考慮結(jié)構(gòu)的變形和位移，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在分析過程中，可以采用有限元分析等計(jì)算方法，對預(yù)應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和分析。在預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析中，還需要對錨具和鋼筋進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)和選擇。錨具的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮錨固力的大小、錨固長度和錨固方式等因素，以確保預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力能夠得到充分的保證。鋼筋的選擇應(yīng)考慮鋼筋的強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐久性等因素，以確保鋼筋能夠長期保持預(yù)應(yīng)力狀態(tài)[2]。

3.3 波紋管施工技術(shù)

波紋管的選材應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，確保其具有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性能。波紋管的安裝應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，包括管道的鋪設(shè)、連接和固定等。在安裝過程中，需要注意管道的坡度和排水方向，以確保排水暢通。波紋管的連接方式采用了法蘭連接，確保連接緊密、密封可靠。在波紋管的安裝過程中，需要注意管道的保護(hù)，避免管道受到損壞或壓力過大。在波紋管的使用過程中，需要進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，確保管道的暢通和安全。

波紋管的施工工藝包括以下幾個(gè)步驟：波紋管的鋪設(shè)→波紋管的連接→波紋管的固定→波紋管的檢查和維護(hù)。

如發(fā)現(xiàn)管道存在損壞或堵塞等問題，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)和清理。需要注意的是，波紋管的施工需要嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保施工過程中不會(huì)對工人和周圍環(huán)境造成影響。在施工過程中，需要采取相應(yīng)的安全措施，包括佩戴安全帽、安全繩等個(gè)人防護(hù)裝備，以及設(shè)置安全警示標(biāo)志和隔離帶等安全措施，確保施工過程的安全和穩(wěn)定。

3.4 混凝土澆筑

在該工程預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C50，C50混凝土中水泥的用量為400kg/m3左右，砂子的用量為650kg/m3左右，砂子的粒徑應(yīng)控制在5mm以下。石子的用量為1100kg/m3左右，石子的粒徑應(yīng)控制在20mm以下。水的用量為180kg/m3左右，水的用量應(yīng)控制在混凝土含水率的范圍內(nèi)，以保證混凝土的坍落度和流動(dòng)性。

需要注意的是，C50混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整，以滿足混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和使用要求。在進(jìn)行混凝土澆筑前，需要進(jìn)行充分的試驗(yàn)和檢測，以確保混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度符合要求。

3.5 鋼筋的張拉

鋼筋的張拉是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力的過程。預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉是通過千斤頂和錨具等設(shè)備施加力來實(shí)現(xiàn)的。在鋼筋張拉前，需要對鋼筋進(jìn)行預(yù)處理，包括清潔、涂覆防銹劑等。這些處理措施能夠保證鋼筋表面的潔凈度和耐腐蝕性，從而確保鋼筋的質(zhì)量和性能。在鋼筋預(yù)處理后，將鋼筋的一端固定在錨具上，另一端固定在千斤頂上。然后，通過千斤頂施加力，使鋼筋逐漸拉伸，直至達(dá)到預(yù)定的預(yù)應(yīng)力值。在張拉過程中，需要注意控制張拉速度和張拉力的大小，以確保鋼筋的穩(wěn)定性和安全性。在鋼筋張拉后，需要對鋼筋的伸長進(jìn)行測量，以確保鋼筋的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。測量伸長需要使用專用的測量儀器，如伸長計(jì)等。在測量伸長時(shí)，需要保證測量的準(zhǔn)確性和可靠性，避免誤差的產(chǎn)生。在鋼筋張拉和測量伸長后，需要對鋼筋進(jìn)行錨固，以保證鋼筋的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)能夠長期保持。錨固通常采用錨板和錨固套筒等設(shè)備，將鋼筋的端部固定在混凝土結(jié)構(gòu)中，以防止鋼筋的移動(dòng)和松弛。

3.6 路橋工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用策略

選擇合適的預(yù)應(yīng)力方案：在進(jìn)行路橋工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)工程的特點(diǎn)和要求選擇合適的預(yù)應(yīng)力方案，包括預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量、布置方式、張拉方案等。同時(shí)，還需要考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋的材料和規(guī)格等因素。嚴(yán)格控制施工質(zhì)量：在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行操作，包括預(yù)處理、張拉、測量伸長和錨固等環(huán)節(jié)。同時(shí)，還需要對預(yù)應(yīng)力設(shè)備進(jìn)行配套標(biāo)定和定期校驗(yàn)，以確保設(shè)備的質(zhì)量和性能符合要求。

根據(jù)該工程提供的橋梁跨度和類型，預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量、布置方式和張拉方案應(yīng)該如下：鋼箱梁（3×23（23，25，23））m：由于鋼箱梁的跨度較大，荷載也較重，因此需要較多的預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置方式采用的是縱向布置和斜向布置相結(jié)合的方式，以提高整個(gè)梁體的承載能力。張拉方案采用多次張拉的方法，先進(jìn)行初張拉，再進(jìn)行二次張拉和三次張拉，以確保預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉均勻和穩(wěn)定。

預(yù)制空心板（3×20，2×20）m：預(yù)制空心板的跨度較小，荷載也較輕，因此需要較少的預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置方式采用縱向布置和橫向布置相結(jié)合的方式，以提高整個(gè)板體的承載能力。張拉方案采用一次張拉的方法，即先進(jìn)行一次張拉，然后進(jìn)行持荷和錨固等工作。鋼混組合梁（20，22，24.5）m和（12，16，10）m：鋼混組合梁的跨度較小，荷載也較輕，因此需要較少的預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置方式采用縱向布置和橫向布置相結(jié)合的方式，以提高整個(gè)梁體的承載能力。張拉方案采用一次張拉的方法，即先進(jìn)行一次張拉，然后進(jìn)行持荷和錨固等工作[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述：在路橋施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，其應(yīng)用可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命。預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要通過施加預(yù)應(yīng)力，使混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中具有更好的承載能力和穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用主要包括預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)和施工、預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用以及預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備的使用等方面。在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)和施工中，需要注意預(yù)應(yīng)力的大小、位置和方向等要素，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用需要注意預(yù)應(yīng)力的大小、位置和方向等要素，以確保混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備的使用也需要注意設(shè)備的質(zhì)量和性能，以確保預(yù)應(yīng)力的施加效果和安全性。