探讨公路桥梁施工中的预应力技术

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  【摘 要】 随着经济的迅速发展,路桥建设也日新月异。我国道路桥梁建设事业取得了长足发展,工程项目也越来越多,目前发展状态较好,但是仍有一些桥梁在质量上存在着一些问题,每年都有桥梁事故发生,造成人民生命财产安全受到损失与伤害。因此,提高公路桥梁质量以及延长使用寿命,对于当下以及长远都有着重要作用与意义。这与桥梁公路工程中的技术应用密切相关。预应力技术就是一项重要技术,它在公路桥梁工程中的应用十分广泛。提高技术水平,改善技术实施是提高工程质量的关键。本文对公路桥梁施工中的预应力技术进行了探讨。
  【关键词】 公路桥梁;施工;预应力技术
  引言:
  经济的发展和社会的进步,使交通运输业也迎来了发展的良机,公路桥梁建设的需求也日益增多。而预应力技术不但可以提高公路桥梁施工建设质量,延长公路桥梁的使用寿命,而且可以节约资源和成本支出。因此,加强预应力技术在公路桥梁施工建设中应用的重要性不言而喻。
  一、预应力技术适用范围和条件
  在公路桥梁建设施工中,无论是桥梁主体结构的施工,还是边坡的锚固都需要应用预应力技术,这既提高了公路桥梁建设施工的技术含量和质量,加快了项目建设的进度,又节约了建造材料,降低了施工成本的支出。
  1、在多跨连续公路桥梁建设施工中的应用
  多跨桥梁主要分为正弯矩区和负弯矩区两种结构,对于公路桥梁而言,建设施工时跨中选择正弯矩,支座处选择负弯矩。如果多跨连续桥梁所选择混凝土的抗弯承载强度无法达到公路桥梁施工建设的标准和要求,就需要运用预应力技术进行优化设计,以保证公路桥梁的承载力和抗弯性来满足公路桥梁的正常使用。
  2、在公路桥梁建设加固施工中的應用
  在公路桥梁的加固施工建设中应用预应力技术,主要是为了改善公路桥梁的结构性能和提高公路桥梁的强度,进而提高其承载能力和支撑能力,以保障公路车辆的安全通行,使公路桥梁使用年限进一步延长。常见的公路桥梁加固施工措施主要有增加公路桥梁的截面、改变公路桥梁结构体系、公路桥梁外粘贴钢板和运用预应力技术加固等,其中以运用预应力技术加固措施的效果最为显著,应用也最为广泛。如果梁式桥在使用时超过了其承载能力,运用预应力加固技术可以降低桥体下挠程度,以免公路桥梁产生裂缝,从而保障公路桥梁结构界面的应力强度。
  3、在公路边坡锚固施工中的应用
  在公路边坡工程中,为了更有效或更主动地约束边坡的变形,一般都在锚固技术上施加预应力。预应力锚固技术是通过张拉等技术手段将高强钢材、钢丝或钢绞线进行预张拉后锁定,使其长期处于高应力受拉状态,将滑动岩土层与稳定岩土层紧密连在一起,提高不稳定岩土层的抗滑能力,保持边坡的稳定。预应力锚固技术因其安全可靠、投资节省、缩短工期等诸多优点,在公路边坡工程建设中得到广泛应用。预应力锚索由锚索体、内锚头和外锚头三部分组成。
  锚索体一般采用由高强度、低松弛、耐腐蚀的钢绞线。在公路边坡加固工程中多采用4-8束15.24钢绞线,预应力一般按0.5-0.75倍锚索拉力设计值施加并锁定。
  最常用的内锚头有胶结式和机械式两种基本形式。公路边坡中多采用胶结式内锚头,一般采用纯水泥浆和水泥砂浆作为胶结材料,牢固可靠且防腐性能强。
  外锚头主要由锚具和夹具组成,是将预应力传递到被加固岩土体上的永久性锚固装置,根据形式可分为螺杆式、夹片式、锥锚式和墩头式四种。在公路边坡工程中,常采用墩头式外锚头。
  二、预应力技术在公路桥梁的施工过程中常见的问题
  预应力技术自被人们广泛应用后,虽然对于公路桥梁施工有着极大的帮助,但是,预应力技术在施工过程中产生的质量问题也是不容小觑的。尤其是由于预应力技术在施工时工艺较为复杂,对施工的专业技术要求高。因此,预应力技术在实际应用中仍旧存在很多问题。
  1、由于堵管使得预应力钢筋无法通过
  堵管是施工中常见的一种工程问题,其很容易导致预应力钢筋在后期由于管道堵塞而无法穿入。而堵管的原因,通常是由于工人们在施工时没有接好管道的接头或是不注意管壁上的细微问题(如波纹管的漏浆等),还有就是将钢筋穿入管道的时候,由于端头的卷曲而使得管道被堵塞。
  2、预应力技术容易损失过大
  预应力技术如果在施工时工艺不够精准,或是施工的材料在施工前没有被正确估算,很容易导致工程质量问题的发生。
  3、体外预应力线形布置
  体外预应力在对钢梁进行加固时,其钢筋的线形可以采用多种方式,但是,由于受到技术限制以及承载能力等而导致施工出现了问题。如图1所示的六种常用线形(笔者主要说明前三种线形存在的问题),不难看出直线形布置的预应力筋是最为方便的一种(仅从锚固、定位与张拉的角度而言),但是在单跨的简支梁上使用图1a)的线形方法却不太合适,因为在支座附近的外力弯矩小,若对其再进行反向预应力的施加则会导致应力过大;而图1b)种线形虽然很节省材料,施工工艺简单,但是由于应力会集中在锚固点上,导致截面受力加大,承载力会变小;图1c)种线形预应力筋的布置有使用局限。
  三、预应力技术存在问题的解决措施
  尽管预应力技术在施工过程中容易出现一些问题而导致施工受到阻碍,但是由于其具有安全的结构以及良好的抗裂性等优点,使得人们仍旧将其广泛应用于公路桥梁的施工中,同时预应力技术也不断地得到改进、完善。
  1、改善管道不畅的措施
  管道不畅有部分原因是由于工人们使用的管材并不能达到质量要求。因此,现场人员应加强对施工材料的管理。破损管材坚决不能使用,若在施工的过程中出现了堵管或漏浆问题,必须及时对其进行处理。技术工人可以计算出预应力筋的曲线坐标,对管道进行开孔处理(需避开梁的主筋)。真空灌浆主要应用于超过40m的多波预应力筋中,然后再从另一端用水泥浆(水泥浆应用泵对其进行优化)灌入,这样能够最大限度地使得孔道的灌浆更为饱满。   2、防治预应力筋张拉的伸长量问题
  预应力筋张拉的伸长量是否足够,直接影响着钢筋在施工后期的质量。因此,设计人员在对预应力筋的张拉进行设计计算时,必须要通过实地试验得到可靠的实际测量数据进行修正。其次在对钢筋管道进行预埋的时候,技术工人们必须严格、认真地按照设计图纸上的位置对其进行预埋、固定,尤其是一些弯曲的位置,因为那些位置很容易使管道造成堵塞。最后就是要认真检查管道在浇筑的过程中有没有出现偏移的情况。
  3、保证预应力技术中的张拉以及灌浆
  张拉与灌浆这两个阶段是施工的关键。为了能够使张拉应力的指标达到要求,因此灌浆计量必须要准确,通过专业技术方法使孔道的浆体达到饱满状态,保证其质量。
  4、选配优质材料,提高预应力技术水平
  预应力技术是公路桥梁施工中的关键技术,其由于工艺复杂,因此所使用的工程材料较为繁杂。首先,技术工人们应该对梁体的混凝土的龄期进行严格控制,因为梁体在张拉前不仅对混凝土的强度有要求,而且为了防止梁体的过早张拉(通常张拉时间是4d~5d),技术工人们应严格地按照设计图纸以及施工规范进行施工,加强预应力技术的每一道工序,保证每一个环节的施工质量,避免预应力的损失。
  5、预应力孔道的预留
  施工人员在施工操作的时候,为预应力筋所预留的孔道位置和尺寸要符合施工的标准和要求,既要保证孔道的平展通畅,又要让预埋的钢板垫和孔道的中心线处于垂直状态。施工人员在作业的过程中,可以使用定位钢筋将管道进行固定,进而使管道内的模板设计位置更牢固,在混凝土的浇灌施工期间不出现偏移的情况。同时,施工人员在金属管道连接管的选择上,应选用比同类管道直径稍大的连接管。施工人员在连接的时候,不能使接头角度发生变化,在浇筑预应力混凝土的时候,不能使管道发生转动,并将接头包裹紧密,防止渗入水泥浆。
  6、扁锚及其连接器的应用
  扁锚通常只有在结构截面以及构造连接等尺寸受限的时候使用,但是很多施工单位过分注重经济利益,降低了结构截面尺寸,在梁板结构以及箱梁底板等部分都使用扁锚,这种做法是错误的。由于受到技术和设备的限制,整体张拉工艺还需要进一步的完善和提高,因此传统扁锚张拉工艺需要采用逐根张拉的方式,这样会使钢绞线的受力无法均衡,从而影响工程质量。
  7、锚具尺寸对锚具质量的影响
  很多锚具的生产厂家为了使经济利益最大化,减小了锚环的厚度、孔距以及锚环直径,使锚具的质量无法达到建筑施工的标准。锚具的几何尺寸都是经过严格计算和反复试验确定的,如果私自更改,会影响锚具的固定性能。实验研究证明,夹片对钢绞线夹持的长度对锚具的性能和作用有直接的影响,如果夹片夹持的钢绞线长度过短,就会出现锚固不稳,钢绞线滑动的情况。因此,在具体作业施工中,施工人员要把握好夹片长度,严格控制在50mm以上。同时,制造企业生产锚具的厚度和锚板的尺寸都要符合相关的技术标准,不能随意减小,否则会影响锚具的锚固质量,从而为工程的质量和公路桥梁的安全埋下隐患。
  四、结束语
  预应力技术的发展在公路桥梁中的应用为工程带来了巨大的效益,同时也难免会存在着一些缺陷,先进的技术为现代桥梁公路建设提供了速度上的进步,但是某些工程质量问题仍无法避免,这就要求技术要有相应的改进,所以相关技术人员应该进行仔细研究,现场考察等,对问题进行深刻剖析,保证技术的准确高效性,对现有技术在桥梁公路工程中的应用,合理科学地加以改进并完善,保障道路桥梁事业的健康稳步发展。
  参考文献:
  [1]杨志新.公路桥梁预应力施工技术的质量控制[J].科技信息,2009(15).
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