论文部分内容阅读
摘 要：预应力混凝土桥梁由于自身的优点，被广泛应用于桥梁工程中。
1、预应力混凝土结构的优缺点
1.1预应力混凝土结构的优点
（1）改善使用阶段的性能。受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。
（2）提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。
（3）改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。
（4）提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳（而不是由混凝土的疲劳）所控制的。
（5）能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。
（6）可调整结构内力。将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。
1.2预应力混凝土结构存在的缺点
（1）工艺较复杂，质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。
（2）需要有一定的专业设备，如张拉机具、灌浆设备等。
（3）预应力反拱不易控制，它将随混凝土的徐变增加而加大，可能影响结构使用效果。
（4）预应力混凝土结構的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。
2、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
2.1 预应力技术在受弯构件中的应用
由于碳纤维具有较高的强度，并且施工也比较简单，因此采用碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用。但是由于在对受弯构件进行加固前结构已存在初始内力，混凝土已具有初始的压应变和拉应变，因此当受压区混凝土的压应变达到混凝土的极限压应变时，受弯构件达到了极限承载力。
2.2 预应力技术在加固施工中的应用
道路桥梁加固一般是通过对构件的补强和对结构性能的改善来恢复或提高现有道路桥梁的承载能力，以延长其使用寿命，适应现代交通运输的高要求。然而，实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变。此时可预先对构件施加预应力，使受压区产生拉应力，受拉区产生压应力，减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变，以提高在构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力，使加固钢筋得到充分发挥。
2.3 预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用
多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区，一般在支座处为负弯矩，跨中为正弯矩。当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时，需要进行加固处理。跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时，可用粘贴碳纤维的方法进行加固，施工相对比较容易，其主要的原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。
3、预应力混凝土施工工艺
3.1 准备工作
在桥梁工程进行预应力施工之前，要对设备进行标定检查。把压力表和千斤顶配套校验，进行压力表与千斤顶的配套校验工作的实验室必须有一定资质。压力表与千斤顶的配套使用必须按照标定，若互换需另作标定。然后开始检查构件，仔细检查锚端砼密实与否，如有疏散或空洞比规范要求大，应进行适当处理，处理部位的砼强度达90%才能进行张拉。另外也要注意对孔口锚下垫板的垂直度进行仔细检查。最后对人员进行培训，工作人员必须仔细认真地听技术人员的技术交底，进而对施工组织设计所要求的张拉顺序做到熟练掌握，为了保证张拉能够同步进行，可以用对讲机联络。
3.2 预应力的施加
根据伸长量的不同可分为二次张拉与一次张拉。当单端伸长量超过20厘米时采用二次张拉，小于20厘米采用一次张拉。张拉是砼强度必须有达到设计强度的90%与砼浇筑5天的资料。不合格的认定：由锚具所引起的滑移量大于3mm；实测伸长值的两端之和超过计算伸长量的±6%；断丝量大于钢绞线总根数的1%，在一束内的断丝量超过1丝。锚具内夹片错牙在10毫米以上；锚具内夹片断裂在两片或两片以上；锚环裂纹损坏，在压浆或切割钢绞线时又发生滑丝。
4、预应力混凝土桥梁施工质量控制分析
4.1重视预应力管道安装
预应力管道安装准确与否直接影响到梁体的受力情况与设计是否一致，关系到桥梁施工质量，是预应力施工中的重点。在管道安装过程中，主要需加强对管道定位进行控制，避免混凝土浇筑时出现管道上浮及漏浆现象。预应力管道安装施工、混凝土灌筑前，要严格对以下要点进行控制：管道位置是否正确、平顺性如何、有无漏浆处、是否严格密封等。
4.2波纹管加工安装
波纹管套接时需采用大一号的波纹管套接，要对称旋紧，并用胶带纸缠好接头处以防止混凝土浆掺入。一切焊接应在波纹管埋置前进行，管道安装后尽量不焊接，当非预应力钢筋与波纹管位置发生矛盾时，采取以管道为主的原则，适当移动钢筋位置，准确安装定位钢筋网，确保管道位置准确。波纹管安装好后，将其端部盖好防止水或其他杂物进入。用定位筋固定安放好后的管道必须平顺、无折角。
4.3张拉工艺质量控制
在进行张拉之前，应对张拉机具设备及锚具进行严格检查和校验，确保其处于良好工作状态。长期未使用的张拉机具设备，在使用前必须要进行全面校验。使用期间的校验期限应视机具设备的具体情况确定。
张拉作业人员必须经过专业培训且取得张拉作业操作资格证，并保证其人员的稳定性，不得随意更换张拉机械操作人员。
安装千斤顶时，工具锚应与前端的工作锚对正，严禁工具锚和工作锚之间的各根预应力筋错位、扭绞。实施张拉时，千斤顶与预应力筋、锚具的中心线必须要位于同一轴线上。
预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行严格校核。保证实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计规定。如果设计没有对其进行规定，应将偏差值控制在±6%范围内。
最后，还要注意的一点是：在预应力筋张拉、锚固过程中以及锚固完成后，都不得大力敲击或振动锚具。
4.4孔道压浆
（1）水泥浆质量保证。一般水灰比在0.4-0.45之间是最合适的，灰浆拌好3h后泌水率不大于2%，最大不超过4%，24h后泌水应全部被浆吸收。为在尽量小的水灰比下获得较大流动性，可掺入适量减水剂（如木钙）；为减少灰浆的收缩，可加入一定数量的铝粉做为膨胀剂。但要注意铝粉的细度、成份及颗粒形状，注意铝粉掺入时间，才能保证灰浆发生膨胀的时间正好在灌浆后与灰浆硬化前之时间区段内。
（2）压浆之前，一定要保证孔道内壁的干净、湿润，这样在压浆时才不会因为杂质的影响而产生气泡等问题。
（3）压浆机应采用活塞式可连续作业的压浆泵，其压力表的最小分度值应不大于0.1MPA。将和好的水泥浆由拌和机倒入活塞式注浆泵内，压浆自箱梁的一端注入，应从低处往高处压，直到从排气孔内溢出稠度均匀的水泥浆为止，关闭注浆管闸阀直到水泥浆凝固，再塞住孔口。压浆速度首先要缓慢，并且均匀，在封闭出浆口时压力一般控制在0.5MPa-0.7MPa，时间在1-2分钟。一般压浆时要进行两次压浆，第一次是保证压浆的饱满，第二次是保证压浆口以及出浆口的完整。
4.5确保混凝土质量
混凝土应保证具有设计要求的强度、良好的和易性及泌水性， 且质量均匀性要好。影响混凝土质量的因素有配合比、搅拌、运输、浇注、振捣、养生等环节。其中混凝土配合比是控制其质量的最重要因素， 在满足其施工要求的情形下应尽量减少单位用水量， 相应地也减少单位水泥用量， 从而减少混凝土水化热， 减少由于混凝土的徐变与收缩而引起的预应力损失和施加预应力之前的收缩裂缝。
结语：预应力混凝土桥梁施工工艺复杂，施工质量影响因素众多，因而加强质量控制必不可少。以此推动预应力技术在公路桥梁施工中的广泛应用，提高公路桥梁的施工质量。
1、预应力混凝土结构的优缺点
1.1预应力混凝土结构的优点
（1）改善使用阶段的性能。受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。
（2）提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。
（3）改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。
（4）提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳（而不是由混凝土的疲劳）所控制的。
（5）能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。
（6）可调整结构内力。将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。
1.2预应力混凝土结构存在的缺点
（1）工艺较复杂，质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。
（2）需要有一定的专业设备，如张拉机具、灌浆设备等。
（3）预应力反拱不易控制，它将随混凝土的徐变增加而加大，可能影响结构使用效果。
（4）预应力混凝土结構的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。
2、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
2.1 预应力技术在受弯构件中的应用
由于碳纤维具有较高的强度，并且施工也比较简单，因此采用碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用。但是由于在对受弯构件进行加固前结构已存在初始内力，混凝土已具有初始的压应变和拉应变，因此当受压区混凝土的压应变达到混凝土的极限压应变时，受弯构件达到了极限承载力。
2.2 预应力技术在加固施工中的应用
道路桥梁加固一般是通过对构件的补强和对结构性能的改善来恢复或提高现有道路桥梁的承载能力，以延长其使用寿命，适应现代交通运输的高要求。然而，实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变。此时可预先对构件施加预应力，使受压区产生拉应力，受拉区产生压应力，减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变，以提高在构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力，使加固钢筋得到充分发挥。
2.3 预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用
多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区，一般在支座处为负弯矩，跨中为正弯矩。当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时，需要进行加固处理。跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时，可用粘贴碳纤维的方法进行加固，施工相对比较容易，其主要的原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。
3、预应力混凝土施工工艺
3.1 准备工作
在桥梁工程进行预应力施工之前，要对设备进行标定检查。把压力表和千斤顶配套校验，进行压力表与千斤顶的配套校验工作的实验室必须有一定资质。压力表与千斤顶的配套使用必须按照标定，若互换需另作标定。然后开始检查构件，仔细检查锚端砼密实与否，如有疏散或空洞比规范要求大，应进行适当处理，处理部位的砼强度达90%才能进行张拉。另外也要注意对孔口锚下垫板的垂直度进行仔细检查。最后对人员进行培训，工作人员必须仔细认真地听技术人员的技术交底，进而对施工组织设计所要求的张拉顺序做到熟练掌握，为了保证张拉能够同步进行，可以用对讲机联络。
3.2 预应力的施加
根据伸长量的不同可分为二次张拉与一次张拉。当单端伸长量超过20厘米时采用二次张拉，小于20厘米采用一次张拉。张拉是砼强度必须有达到设计强度的90%与砼浇筑5天的资料。不合格的认定：由锚具所引起的滑移量大于3mm；实测伸长值的两端之和超过计算伸长量的±6%；断丝量大于钢绞线总根数的1%，在一束内的断丝量超过1丝。锚具内夹片错牙在10毫米以上；锚具内夹片断裂在两片或两片以上；锚环裂纹损坏，在压浆或切割钢绞线时又发生滑丝。
4、预应力混凝土桥梁施工质量控制分析
4.1重视预应力管道安装
预应力管道安装准确与否直接影响到梁体的受力情况与设计是否一致，关系到桥梁施工质量，是预应力施工中的重点。在管道安装过程中，主要需加强对管道定位进行控制，避免混凝土浇筑时出现管道上浮及漏浆现象。预应力管道安装施工、混凝土灌筑前，要严格对以下要点进行控制：管道位置是否正确、平顺性如何、有无漏浆处、是否严格密封等。
4.2波纹管加工安装
波纹管套接时需采用大一号的波纹管套接，要对称旋紧，并用胶带纸缠好接头处以防止混凝土浆掺入。一切焊接应在波纹管埋置前进行，管道安装后尽量不焊接，当非预应力钢筋与波纹管位置发生矛盾时，采取以管道为主的原则，适当移动钢筋位置，准确安装定位钢筋网，确保管道位置准确。波纹管安装好后，将其端部盖好防止水或其他杂物进入。用定位筋固定安放好后的管道必须平顺、无折角。
4.3张拉工艺质量控制
在进行张拉之前，应对张拉机具设备及锚具进行严格检查和校验，确保其处于良好工作状态。长期未使用的张拉机具设备，在使用前必须要进行全面校验。使用期间的校验期限应视机具设备的具体情况确定。
张拉作业人员必须经过专业培训且取得张拉作业操作资格证，并保证其人员的稳定性，不得随意更换张拉机械操作人员。
安装千斤顶时，工具锚应与前端的工作锚对正，严禁工具锚和工作锚之间的各根预应力筋错位、扭绞。实施张拉时，千斤顶与预应力筋、锚具的中心线必须要位于同一轴线上。
预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行严格校核。保证实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计规定。如果设计没有对其进行规定，应将偏差值控制在±6%范围内。
最后，还要注意的一点是：在预应力筋张拉、锚固过程中以及锚固完成后，都不得大力敲击或振动锚具。
4.4孔道压浆
（1）水泥浆质量保证。一般水灰比在0.4-0.45之间是最合适的，灰浆拌好3h后泌水率不大于2%，最大不超过4%，24h后泌水应全部被浆吸收。为在尽量小的水灰比下获得较大流动性，可掺入适量减水剂（如木钙）；为减少灰浆的收缩，可加入一定数量的铝粉做为膨胀剂。但要注意铝粉的细度、成份及颗粒形状，注意铝粉掺入时间，才能保证灰浆发生膨胀的时间正好在灌浆后与灰浆硬化前之时间区段内。
（2）压浆之前，一定要保证孔道内壁的干净、湿润，这样在压浆时才不会因为杂质的影响而产生气泡等问题。
（3）压浆机应采用活塞式可连续作业的压浆泵，其压力表的最小分度值应不大于0.1MPA。将和好的水泥浆由拌和机倒入活塞式注浆泵内，压浆自箱梁的一端注入，应从低处往高处压，直到从排气孔内溢出稠度均匀的水泥浆为止，关闭注浆管闸阀直到水泥浆凝固，再塞住孔口。压浆速度首先要缓慢，并且均匀，在封闭出浆口时压力一般控制在0.5MPa-0.7MPa，时间在1-2分钟。一般压浆时要进行两次压浆，第一次是保证压浆的饱满，第二次是保证压浆口以及出浆口的完整。
4.5确保混凝土质量
混凝土应保证具有设计要求的强度、良好的和易性及泌水性， 且质量均匀性要好。影响混凝土质量的因素有配合比、搅拌、运输、浇注、振捣、养生等环节。其中混凝土配合比是控制其质量的最重要因素， 在满足其施工要求的情形下应尽量减少单位用水量， 相应地也减少单位水泥用量， 从而减少混凝土水化热， 减少由于混凝土的徐变与收缩而引起的预应力损失和施加预应力之前的收缩裂缝。
结语：预应力混凝土桥梁施工工艺复杂，施工质量影响因素众多，因而加强质量控制必不可少。以此推动预应力技术在公路桥梁施工中的广泛应用，提高公路桥梁的施工质量。