预应力技术在市政路桥施工中的实践运用

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  摘要:随着当今社会的迅速发展,再加上我国复杂的地形,因此道路桥梁建设必不可少,而在桥梁建设中应用预应力技术可以提高路桥建设的质量,增强了通行的安全性,从而降低发生事故的几率。本文介绍了预应力技术优越的力学性能和良好的经济性,针对预应力技术在市政路桥中的应用进行分析,以期能为今后的市政路桥施工提供借鉴和帮助。
  关键词:预应力;市政路桥;施工;运用
  1.引言
  随着我国国民经济的快速发展,我国的市政路桥工程事业也取得长足发展,由于市政路桥工程通常具有结构复杂、工期较长、投资和规模较大以及技术性较高等工程特点,这就需要一种较高的施工技术来应对,而预应力技术凭借其创新优点,已逐步应用于我国的建筑工程领域,特别是在市政路桥的施工中的应用更加广泛。在近年来诸多市政路桥建设中取得了可观成就。预应力混凝土材料不仅能有效提高跨越度和提高混凝土强度,并能最大程度的降低预应力损失,有效提高市政路桥工程的整体强度和工程质量。本文将从预应力技术的特性出发,分析其在当前市政路桥施工运用的情况,总结其在运用过程中存在的不足,希望引起人们的高度重视,积极强化建筑工程施工质量控制,进而使预应力技术的发展空间更加广阔。
  2.预应力技术的优势及其原理
  2.1预应力技术的优势
  预应力也称为预加力,是在施工期间给结构预先施加一个与其将受到的荷载力相反的压应力,在结构服役期间,这个预加力可以全部或部分抵消即将受到的荷载力,还能在一定程度上提高构件的抗裂性及其他性能,进而提升施工工程的质量。一般选用强度较高的钢材和混凝土,以此减少钢材和混凝土的用量并增强预应力混凝土部件的抗渗性和抗拉性。在道路和桥梁施工中,预应力技术不仅运用在路桥的结构方面,也运用到山体边坡的加强锚固、路桥的加固维修等多个方面中。在道路桥梁施工中运用预应力技术,不仅能够提高结构的抗裂水平、抗渗性、抗压强度、刚度等性能,在一定程度上提升了道路桥梁的承载能力、使用年限等;还能节约施工材料,减轻结构自重,在一定程度上降低工程施工成本,取得一定经济效益。另外,预应力在道路桥梁施工过程中具有使用工艺便捷、设计安全合理等方优势。未来,预应力技术会因其强大的优势被运用到更多的领域中。
  2.2 预应力钢筋混凝土原理
  施加预应力能平衡结构受到的全部或者部分荷载力。施加预应力能促进钢材和混凝土的结合,使它们更好地共同工作,充分发挥材料的力学性能。一般来说,在对混凝土结构中对钢筋进行张拉,能使其充分发挥材料特性,否则只把钢筋简单与混凝土结合,在外部载荷作用下,钢筋附近的混凝土会开裂和挠曲,直接导致钢筋混凝土构件出现宽裂缝和大挠度。施加预应力能够改变混凝土性能,将脆性混凝土材料变为一种弹性材料。混凝土具有外部荷载和内部预应力两个力,外部荷载引起的混凝土开裂会被预加应力所阻止或推迟,这样能使混凝土充分发挥其材料特性。
  2.3 预应力分类
  根据施加压力的时间来分类,可分为先张法和后张法。先张法:先对钢筋加施加一定拉力,然后再浇筑混凝土,待混凝土适当凝固时再剪断钢筋;后张法:是指当混凝土凝固到一定程度时,对钢筋施加一定拉力,再固定两端,用特殊制作的管套套好钢筋,使钢筋和混凝土紧密结合,最后完全凝固时将钢筋拉出。
  3  市政路桥工程施工中预应力技术的应用
  3.1结构加固的应用
  在桥梁建设中,对某些结构进行加固是为了提高桥梁的承载力,延长桥梁的使用寿命。桥梁加固施工方法比较多,常见的方法有:增加截面和配筋加固法、黏贴钢板加固法、体外预应力加固法、桥面补强层加固法、增加横向联系加固法、黏贴碳纤维布加法以及改变结构受力体系加固法等。通过加固可以更好的改善道路桥梁的结构,减少施工中混凝土的初始应变,增强构件的预应力,从而起到加固的作用,提升工程施工质量。为了实现结构的加固效果,对预先对结构构件施加预应力,使其在受压区域形成一定的拉应力,而在受拉区域形成一定的压应力,从而减小构件所受的压应变和拉应变,达到加固结构的效果,提高桥梁的承载力,满足当前越来越大的交通压力。除此之外,在桥梁工程中进行预应力加固施工中,施工人员主要通过对市政路桥中的薄弱构件增加辅助构件,来改善结构性能,以达到加固作用。这样可以减轻桥梁的恒载力,增加墩台的基础牢固性,保证工程施工的安全性。而且施工人员在进行加固施工时,需要掌握相关的技术要求,从根本上减少施工质量问题,提高桥梁的运行效率。预应力拉杆加固法如图1所示。
  


  图1 预应力拉杆加固法
  3.2市政路桥预制板的预应力技术
  目前预制板在市政路桥施工中运用广泛,预制板是市政路桥建设中的基础部件,决定市政路桥的整体质量,预应力技术的运动可以增强预制板的抗震性和稳固性。预制板中的预应力钢筋通常选用松弛度较低而强度较高的钢绞线,增强预制板的安全性。因此预应力技术既是市政路桥的基础,也是控制的关键点。
  3.3在受弯构件中的应用
  在桥梁建设中,为了使行车更加舒适、安全,对钢筋混凝土的部分受弯构件进行预应力工程是必需的,它能有效提高受弯构件的强度,减轻构件的自重,从而提高工程的质量和使用寿命。在钢筋混凝上的受弯构件中运用碳纤维材料来加固构件的施工工序较为简单。其施工原理主要是依靠碳纤维自身的强度,进而提升多跨连续梁受弯构件的承载力,降低施工人员的施工难度,保证施工质量。加固前,钢筋混凝土结构本身就有一定的初始拉应变和压应变,对受弯构件进行加固时当受压区域内混凝土的压应变达到一定的极限值时,受弯构件的承载力也达到极限值。若混凝土的承载力超过了相应的压应变,可能就会影响到结构件的整体质量,严重时可能会导致桥梁断裂。   3.4 市政路桥混凝土结构中的预应力技术
  在路桥的混凝土结构施工中,预应力技术可以使混凝土得到预应力的保护,减少发生变形的可能性,有效解决了混凝土结构的裂缝问题,保障了工程项目的使用寿命,提高了路桥工程的质量。在路桥混凝土结构的施工过程中,要严格遵守相关规范和技术标准,进行预应力与结构强度验算,提高施工的质量和安全性。
  3.5在多跨连续梁中的应用
  一般情况下,正弯知区对多跨连续梁进行预应力工程是为了提高它的抗弯及抗剪能力。多跨连续梁中有两种弯矩区,正弯矩区和负弯矩区,分别位于跨中位置和支座位置。如果施工稍有不慎就可能会影响到整个工程的施工质量。因此施工人员要加强该技术的认识,严格按照施工要求进行,减少施工问题。在进行多跨连续梁施工时,施工人员可以采用黏贴碳纤维的方法进行,降低施工难度,保证工程的施工质量,促进我国公共事业的发展。
  3.6 锚具和锚固处理工艺
  在市政路桥预应力技术中,可以设定预应力钢绞线位置的三个部分是用跨中转向横肋、锚固端部横梁及墩顶导向槽,拉张应力和索形明确了负荷大小。预设锚垫板时在锚固端横梁处的方向和位置都一定要严格按照设计图纸来进行施工。既要保证转向横肋和墩顶导向槽顶端的平滑,还要保证弯折处曲率半径的精确。
  4 市政路桥工程施工中预应力技术质量控制
  4.1 张拉前出现裂缝
  由于温度、内力、及钢筋混凝土存在的干缩性等问题使得钢筋混凝土结构容易出现裂缝。在一些大型预应力钢筋混凝土结构中,经常在张拉之前就出现了裂缝,这会导致预应力技术在实际运用中无法发挥抗裂的优势。要防止张拉前出现的裂缝,在浇筑混凝土振捣时要确保其密实程度,做好保温保湿措施。
  4.2 控制用水量
  在施工过程中要严格控制用水量须,不许用加水来提高那些因未及时使用流动性降低的水泥浆;若压浆前发现管道内存在残留物时,需先用空压机清除管内残留物;浆体搅拌时严格控制水泥、水和外加剂的使用量;每次都要将已经搅拌好的浆体卸除干净,不得再加入未搅拌的材料,严禁一边出料一边进料进行搅拌。
  4.3 混凝土浇筑
  在钢筋分布较为密集的部位通常要设置预应力管道和锚具,所以这就在一定程度上加大了振捣工作的难度。因此,为有效保障振捣的有效性和可靠性,以确保混凝土密实性,就必须采用较为适合的钢筋棒,在容易出现塑性沉缩裂缝的建筑部位对其进行有效的振捣。另外,在浇筑完混凝土以后,要及时的检查和清理孔道,并有效密封灌浆孔、张拉断以及排气孔管口等,以有效避免杂物进入,从而确保顺利开展灌浆和后续张拉工作。在进行混凝土的浇筑过程中,要特别注意张拉断以及梁柱的节点等位置较为关键的部位,务必保证其振捣的密实性;另外,为有效保证混凝土的流动性,要严格控制好水泥、砂浆、水及外加剂的用量;并确保每次能搅拌适量的浆体,以刚好够用为最佳。遇到堵管问题,先根据预应力筋曲线坐标,标记孔道堵塞的准确位置,然后使用冲击钻清理波纹管中残留的水泥浆块等,在操作时要小心避开主筋的位置。这样预应力钢筋便能顺利穿管,且还具有一定的伸缩性,张拉结束后,用微膨胀混凝土对孔洞进行封堵作业。
  4.4预应力施工后的质量控制
  市政路桥预应力施工后的质量控制策略主要如下两点:封锚工序在张拉工序结束后才能进行,对于较长的预应力筋要选用合适的砂轮切割机,切割时要沿着封锚线并预留30mm左右的预应力筋。施工人员及时清理锚孔和锚具,封锚工艺必须按照施工规定设计,预应力钢丝头和锚具要用特定的封锚材料堵住封锚;及时整理出预应力施工所用原材料的检查试验的报告,同时记录好工程的施工过程,对质量评定标准和验收手续必须统计好并存档。
  4.5 绑扎板面筋
  在绑扎板面筋时,要将预应力筋铺设好,这样有利于穿筋定位预应力筋。为防止发生刺破预应力筋外皮的现象,在对其进行绑扎时,动作要适度,严格候避免出现猛插、猛放的现象。在进行焊接施工时,严禁将预应力筋应用于搭接线,并要在其周边实施相应的保护措施,这样才能进行下一环节的焊接工作。
  5  结束语
  随着我国经济社会的不断发展,我国基础设施建设事业特别是市政路桥建设更是突飞猛进。预应力技术在市政路桥施工中得到广泛的应用,这不仅能够确保市政路桥的质量,还能实现一定的经济效益。目前预应力技术仍存在着一些不足,如对施工工艺要求很高,施工流程较为复杂等,因此施工人员要继续增强施工技术并提升自身素养,严格控制施工工程的质量,只有这样才能完全发挥预应力技术的普遍优势,进而使得市政路桥整体质量得到提高。
  参考文献:
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