預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用

摘 要：在道路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在提高結(jié)構(gòu)性能和工程質(zhì)量方面具有明顯優(yōu)勢，有助于提高整體結(jié)構(gòu)的耐久性和抗風(fēng)險能力，保障道路橋梁的安全性、穩(wěn)定性和承載能力。基于此，深入探討預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的重要作用，全面分析其在施工過程中可能面臨的挑戰(zhàn)，并詳細(xì)討論該技術(shù)在不同施工環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，包括穿索工藝、錨固施工、鋼絞線、混凝土構(gòu)件、拉埋鋼筋以及加固施工等方面，以期提高道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)性能和工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)；道路橋梁；施工應(yīng)用

中圖分類號：U445" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）04-0022-03

1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁施工中的重要作用

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的全面應(yīng)用，既有助于確保施工質(zhì)量，提升操作便捷性，又在項目造價方面實現(xiàn)了有效的控制。

通過提前施加力量并精確控制荷載量，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠有效確保橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，顯著提升了項目的承載能力。這對于應(yīng)對道路橋梁在使用期間可能面臨的超負(fù)荷運作情況至關(guān)重要，從而保障了項目的工程質(zhì)量。

在操作便捷性方面，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用為施工提供了顯著的便捷性。通過為預(yù)應(yīng)力鋼筋施加壓力，并借助專業(yè)的張拉設(shè)備，確保了技術(shù)應(yīng)用的高效性。不僅在實際施工中提升了橋梁的承載能力，保障了項目工程質(zhì)量，還有助于施工單位更有效地掌控項目的施工難度，為各項工作創(chuàng)造了更加便捷和順暢的操作環(huán)境[1]。

應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅提升了橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還通過控制加固材料的使用量，有效地從源頭上控制了項目的成本，為項目的經(jīng)濟可行性提供了有力支持。

2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁施工中面臨的問題

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但也面臨一些問題，具體有以下3點。

第一，施工中存在張拉控制不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r。這主要源于施工操作不規(guī)范，特別是在使用1.5級油壓進行張拉時可能存在誤差[2]。缺乏經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的操作人員導(dǎo)致張拉力的控制不夠穩(wěn)定，尤其在多次張拉控制時，可能導(dǎo)致每束張拉力存在差異，對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

第二，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉前可能會因為自身的干縮或內(nèi)外溫差原因出現(xiàn)裂縫。這些裂縫分布不均勻、寬度不大，但出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，影響了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的抗裂效果。為了最大限度地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用，需要采取措施控制結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差。

第三，預(yù)應(yīng)力鋼筋管道堵塞問題也是一個挑戰(zhàn)。在混凝土澆筑過程中，操作不規(guī)范或保護工作不到位可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋管道堵塞，影響預(yù)應(yīng)力筋的順利穿過，從而影響張拉效果，最終導(dǎo)致路橋工程的成本增加和工期延誤。

因此需要深入研究預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的具體應(yīng)用，解決這些問題，進一步提升預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用效果，從而確保結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁中的運用

3.1 穿索工藝

在道路橋梁項目中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種常見的結(jié)構(gòu)加固方法，通過施加一定的預(yù)應(yīng)力于混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，能夠提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性能[3]。

穿索施工主要操作集中在橋墩中間。在橋梁的支座處或梁體內(nèi)，通過沿著道路橋墩的定導(dǎo)向槽和跨中轉(zhuǎn)向裝置進行穿索，將預(yù)應(yīng)力筋進行錨固，確保預(yù)應(yīng)力能夠傳遞到整個結(jié)構(gòu)中。在具體的穿索操作中，為確保鋼絞線不發(fā)生纏繞問題，要求施工人員具備較高的技術(shù)熟練度和操作精密度。

操作過程中必須遵循相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，保障整個預(yù)應(yīng)力體系的穩(wěn)定性和可靠性。為了簡化工序，通常選擇單根的鋼絞線。在施工前，需仔細(xì)計劃和評估鋼絞線的數(shù)量及規(guī)格，確保選擇適用的材料。纏繞可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力體系受力不均勻，因此在穿索過程中，可以使用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆驮O(shè)備，例如張緊器、引導(dǎo)器等，確保鋼絞線在穿索過程中保持正確的方向，防止纏繞發(fā)生。

按照標(biāo)準(zhǔn)進行施工是保障工程質(zhì)量的重要步驟。在道路橋梁的施工過程中，穿索操作必須嚴(yán)格按照相關(guān)的預(yù)應(yīng)力施工標(biāo)準(zhǔn)進行，包括穿索的時間、位置、方式等規(guī)定，確保施工的準(zhǔn)確性和一致性。

在穿索過程中，需定期檢查預(yù)應(yīng)力筋的位置、長度等參數(shù)，并及時調(diào)整，避免可能的偏差，保持預(yù)應(yīng)力體系在施工過程中的穩(wěn)定性，為整個項目的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性提供可靠保障。

3.2 錨固施工

在道路橋梁工程中，錨固施工階段廣泛采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)。施工人員必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保錨固施工符合法規(guī)要求。在進行錨固施工前，也需要進行充分的工程調(diào)查和設(shè)計審查，了解橋梁的具體要求和環(huán)境條件，確保預(yù)應(yīng)力設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)的實際需求。

與傳統(tǒng)的施工方法相比，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)更注重機械錨固和摩阻錨固兩種方式。機械錨固依賴于機械裝置的固定。在橋梁建設(shè)中，通常會使用預(yù)應(yīng)力錨具和錨桿等機械設(shè)備，通過固定在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力鋼筋，使其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。這種方式的優(yōu)勢在于固定力大、穩(wěn)定性強，適用于一些對力的要求較高的情況。在實際應(yīng)用中，施工人員需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的特點和要求選擇合適的機械錨固裝置。摩阻錨固是通過材料之間的摩擦來實現(xiàn)錨固效果，適用于一些對錨固力要求較為靈活的情況，也能夠降低錨桿與結(jié)構(gòu)之間的應(yīng)力集中。在實際應(yīng)用中，施工人員需要考慮混凝土質(zhì)量、摩擦系數(shù)等因素，確保摩阻錨固的可靠性。

在采用錨固方式進行預(yù)應(yīng)力張拉時，需要確保施工的質(zhì)量和安全性，保障整個橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性。具體操作有以下6點：①位置調(diào)整。由于預(yù)應(yīng)力筋的拉力較大，需要對張拉索的位置進行準(zhǔn)確調(diào)整，滿足工程施工要求，避免潛在問題。②合理設(shè)計鋼筋布置形式。設(shè)計不僅需滿足結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性要求，還要確保預(yù)應(yīng)力施工能夠順利進行。設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況進行合理設(shè)計，并通過研究計算確定采用錨固與牽引方式。③在選擇錨固方式時，必須充分考慮具體施工條件和工程要求，選擇適當(dāng)?shù)腻^固螺栓、錨固螺釘或錨具等設(shè)施。并根據(jù)所選錨固方式，對施工工序進行優(yōu)化，明確錨固施工的步驟和要求，確保施工過程的高效和順暢。④對錨固區(qū)的要求也不容忽視。根據(jù)混凝土預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)性能的要求，錨固區(qū)的直徑通常要確定為50 mm×500 mm（長×寬）。布置形式可以根據(jù)梁體剛度設(shè)計方案進行調(diào)整，例如布置成U形或矩形等形式[4]。⑤處理復(fù)雜工藝參數(shù)。在預(yù)應(yīng)力張拉索處的鋼筋可能存在孔隙分布和焊接等復(fù)雜工藝參數(shù)，需要在設(shè)計和施工中綜合考慮這些因素，確保錨固方式不僅滿足連接要求，還不影響混凝土的質(zhì)量。⑥適當(dāng)?shù)膬?yōu)化與設(shè)計同樣是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于直接安裝于混凝土構(gòu)件上的錨固方式，需要進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化與設(shè)計，確保預(yù)應(yīng)力筋在不影響混凝土質(zhì)量的情況下能夠安裝牢固，最終達(dá)到預(yù)期的工程目標(biāo)。

3.3 鋼絞線

在預(yù)應(yīng)力施工中，鋼絞線作為一項廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵材料，承擔(dān)了重要的結(jié)構(gòu)強化和荷載分擔(dān)功能。通過施加預(yù)應(yīng)力，有助于混凝土結(jié)構(gòu)更好地承受荷載，提高了工程的整體性能。

隨著預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在路橋建設(shè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，施工所采用的鋼材種類逐漸呈現(xiàn)出豐富多樣的趨勢。這種多樣性不僅為施工提供了更多的選擇空間，同時也增加了材料取得的便捷性，為施工過程引入更多創(chuàng)新和靈活性。

作為施工單位，必須在綜合考慮施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益，選擇價格經(jīng)濟實惠、運輸距離較短的鋼絞線，降低施工的總體成本，提高經(jīng)濟效益。隨著新型材料的引入，施工單位還需保持對市場變化的敏感性，隨時調(diào)整選擇的鋼材種類，適應(yīng)不斷發(fā)展的技術(shù)和經(jīng)濟環(huán)境。具體要考慮以下4項內(nèi)容：①鋼絞線的松緊度、延伸率等參數(shù)，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。設(shè)計人員需要在滿足設(shè)計要求的前提下，選擇適當(dāng)?shù)匿摻g線，確保工程質(zhì)量。②預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼絞線中的應(yīng)用主要發(fā)生在穿梭施工過程中。為確保結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效果，必須在數(shù)量上進行精準(zhǔn)控制。數(shù)量過少可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力效果不明顯，數(shù)量過多則可能增加傳輸難度和成本。③利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以顯著提升橋梁施工的效率。因此，在梁箱之間的傳輸過程中，設(shè)計人員需要精心規(guī)劃并優(yōu)化工程流程，確保鋼絞線的布置和使用符合設(shè)計和施工要求，提高施工效率，縮短工期。④道路橋梁施工環(huán)境的特殊性要求施工人員全面觀察現(xiàn)場情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理不利因素，最大限度地減少外界因素對橋梁施工的不良影響。有效的施工現(xiàn)場管理是確保項目成功的關(guān)鍵，管理人員需要密切關(guān)注施工過程中的各個環(huán)節(jié)，確保工程的安全性和可靠性。

3.4 混凝土構(gòu)件

在混凝土構(gòu)件的施工階段，提前施加的預(yù)應(yīng)力對于平衡其他構(gòu)件的應(yīng)力，以及提升整體的安全性能具有顯著的作用。通過在早期階段施加預(yù)應(yīng)力，可以減輕混凝土構(gòu)件在負(fù)載施加期間的內(nèi)部應(yīng)力，進而降低了裂縫和變形的發(fā)生可能性，不僅能夠優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能，還有助于提高整體的安全性能，確保結(jié)構(gòu)在長期使用中能夠更加可靠和穩(wěn)定。

在道路橋梁施工過程中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)能夠使混凝土構(gòu)件展現(xiàn)出卓越的彈性、優(yōu)越的強度以及顯著的低縮變形特性。通過預(yù)應(yīng)力施工，混凝土構(gòu)件在承受荷載和外部力作用時表現(xiàn)出更強的抗力和韌性，使得道路橋梁在使用過程中更具有可靠性和耐久性。通過調(diào)整預(yù)應(yīng)力的大小和分布，可以優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)的性能，提高其承載能力和抗震性能，為混凝土構(gòu)件賦予了更多優(yōu)越的工程特性，促進了結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展和長期使用。

3.5 拉、埋鋼筋

道路橋梁建筑中的拉筋和埋筋工序是工程質(zhì)量的基石，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。在拉筋階段，鋼筋的張拉是至關(guān)重要的工序，必須保證拉應(yīng)力符合設(shè)計規(guī)定，精準(zhǔn)控制張拉的長度，確保其始終保持在設(shè)計規(guī)定的范圍內(nèi)。

在埋筋操作中，將鋼筋嵌入結(jié)構(gòu)中時需要根據(jù)鋼筋的曲面特點進行準(zhǔn)確定位，尤其是在結(jié)構(gòu)高層，要防止?jié)撛诘膯栴}對結(jié)構(gòu)施工工程造成損害。任何施工過程中出現(xiàn)的缺陷都應(yīng)及時進行管控和處理。

在進行鋼筋張拉時，必須根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的實際狀況，按照其實際截面尺寸進行制作，并將其堅固地固定在指定位置，確保其具有良好的機械強度。結(jié)實的固定是確保預(yù)應(yīng)力筋能夠承受預(yù)應(yīng)力作用而不發(fā)生破壞的關(guān)鍵。綁扎鋼筋是確保預(yù)應(yīng)力筋堅固可靠并能夠發(fā)揮其作用的前提。鋼材的承載力需滿足設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)，以保證混凝土結(jié)構(gòu)具備出色的承載能力。在綁扎過程中，需要充分考慮鋼筋的彎曲變形對預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響，確保其在受力和彎曲的情況下表現(xiàn)出色[5]。通常情況下，預(yù)應(yīng)力鋼筋彎曲處的鋼筋直徑需≥10 mm，張拉前的鋼筋直徑應(yīng)超過2.0 mm。

在架設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索時，必須確保不損害預(yù)應(yīng)力鋼筋，并保證滿足公路橋墩與墩柱、欄桿與支座的抗彎強度和耐久性要求。在考慮預(yù)應(yīng)力錨固工藝時，錨固數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計要求，不應(yīng)少于4根。通過對錨固件的尺寸和錨固深度進行驗證，確保滿足實際需求后再進行張拉施工，能夠保證施工的質(zhì)量和安全性。

工程質(zhì)量的保障不僅僅依賴于工藝流程的嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行，還需要工程人員的經(jīng)驗和技能。在整個過程中，施工人員需要密切關(guān)注各個環(huán)節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)并處理問題，確保施工的安全和穩(wěn)定性。

3.6 加固施工

加固常見的策略是采用預(yù)先施加應(yīng)力的方式，通過在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成拉應(yīng)力，從而在受拉區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高結(jié)構(gòu)的整體防御能力，使得橋梁在受到外部沖擊時所承受的影響顯著減少，從而大幅增強了其抗震和抗沖擊性能。

在道路橋梁的施工階段，優(yōu)化預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)包括加固粘貼鋼板、修復(fù)路面層以及增加補強層等多個步驟。通過在結(jié)構(gòu)表面粘貼鋼板，可顯著提升結(jié)構(gòu)的承載能力和抗彎剛度，有效增加整體的抗荷載能力。在路面層修復(fù)中，選用高強度和耐久性良好的材料，可確保道路使用壽命的延長和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在增加補強層方面，采用合適的材料和工藝，加強結(jié)構(gòu)的抗壓和抗拉性能，可全面提升整體結(jié)構(gòu)的強度。通過加固施工的系列措施，能夠有效增強橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，提高其在使用過程中的性能和壽命。

4 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁施工中的廣泛應(yīng)用為城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展提供強有力的支持。實踐過程中，設(shè)計人員要克服技術(shù)難題，優(yōu)化施工流程，確保預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)更好地服務(wù)于道路橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展。施工人員也應(yīng)該針對不同環(huán)節(jié)合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，避免可能出現(xiàn)的各類問題，提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。通過各方的共同努力，充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁建設(shè)領(lǐng)域的優(yōu)勢，為城市交通的安全、高效和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。

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收稿日期：2024-01-18

作者簡介：劉權(quán)（1988—），男，山東菏澤人，本科，工程師，研究方向：公路工程。