论文部分内容阅读
【摘 要】 预应力施工技术是市政桥梁工程中有着至关重要的作用，其施工质量关系到整个桥梁工程的质量好坏。因此施工人员必须熟练掌握施工工艺和流程，严格遵守相关规定，确保市政桥梁工程的高质量。本文笔者对市政桥梁工程中预应力施工技术的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。
【关键词】 市政；桥梁工程；预应力；施工技术；应用
前言：
预应力常用于混凝土结构，是在混凝土结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚[1]。近几年来，我国市政工程建设规模的壮大，桥梁工程质量要求越来越高，预应力在市政桥梁工程中的应用成为必然选择。而预应力施工技术是提高市政桥梁工程施工质量和安全水平的关键，因而对预应力施工技术在市政桥梁工程中应用情况进行研究，十分有必要。
1.桥梁工程中预应力施工技术概述
预应力技术是基于结构构件受外力荷载作用前，人为施加压力而产生预应力状态以降低外荷载产生的拉应力，依靠混凝土较高的抗压强度对其抗拉强度进行有效弥补的一种新技术，以实现对受拉混凝土开裂的推迟。应用预应力技术的混凝土结构作为与钢筋混凝土结构完全不同的一种材料，设计人员能够结合结构设计功能要求及所处环境，合理选择预应力，以确定应用性能良好、成本低廉的最优结构设计方案，这也是未来预应力技术在混凝土结构设计中应用的一个发展趋势。
2.预应力施工技术在市政桥梁工程中的应用
2.1桥梁结构加固方面
现代桥梁工程为顺应不断增大的交通运输承载需要，满足桥梁寿命延长的要求，须对桥梁结构进行必要加固。桥梁构件加固时，为达到降低混凝土施工初始应变程度的目的，须将预应力施加在结构构件上。这样，桥梁承压部位将产生拉应力，并在受拉区域形成压应力，从而减少在结构构件初弯矩作用下的压应变和拉应变，使钢筋加固作用能力得以提高。
2.2桥梁弯矩构件方面
通常情况下，桥梁弯矩构件主要使用碳纤维材料进行加固，碳纤维材料具有高强度的突出优势，且可通过简单和方便的施工就能促成。但值得注意的问题是，受弯构件加固前，由于钢筋结构已存在一定的初始内力，具备初始拉应力和内应变，一旦受压部位混凝土的应变达到最大值，受弯构件的承载力便趋向极限。因此，为减缓混凝土应变水平，须在钢筋混凝土结构中的受弯构件上应用预应力施工技术，以确保受弯构件保持足够的承载力。
2.3钢混结构中的多跨连续梁方面
市政桥梁钢混结构中的多跨梁主要为正弯矩和负弯矩两个区域。其中，正弯矩主要位于桥梁跨中部位，而负弯矩主要位于桥梁支座部位。加固多跨连续梁，主要是为了应付正弯矩区域抗弯承载力不足等情况。一般是利用碳纤维进行粘贴加固，使其预应力水平得到切实提高，从而促进连续梁的抗剪和抗弯能力的提高。
3.工程实例分析
某高架桥在转盘道设置A、B、C、D线两层，工程分两期进行。A线桥为预应力混凝土连续箱梁，桥跨布置分别为2m×26m、3m×29m、4m×25m、2m×21.8m、3m×30m，12.99m宽箱梁横断面为单箱双室，斜腹板。A线桥预应力混凝土连续箱梁按现场一联整体现浇设计。其主要设计参数中孔道摩阻系数为0.25，孔道偏差系数为0.0015，锚具变形及钢筋回缩量为6mm，锚口摩阻损失系数0.025。
3.1选择设计模板的方法
后张法的模板有底模和侧模两种。底模包括多次性的和一次性的。侧模又包括钢模、木模和钢木结合模。不同的底模有各自的优点和缺点，在选择时可以根据具体情况来决定。采用一次性底模就可以减少一定的工作时间，但缺点是费用太高，提高了经济成本。多次性底模的优点是可以实现周转使用，降低了经济成本，但是时间成本会相应地增加，还必须要具备一定的移梁工具。所以，在具体施工过程中，应根据具体的情况和具备的条件进行底模的选择，最好兼顾经济成本和时间成本的预算。当施工时间比较紧的时候一般都会选择一次性底模，而在经济成本不是特别充足时就选择多次性底模。底模材料的选择必须根据地基的承载力和实际情况，采用砖模、混凝土模、加盘混凝土模、砂浆模面等都是比较科学的。侧模材料的选择要结合周转的具体次数以及梁型是否标准来决定。通常情况会选择钢模，因为它可以使用的期限较长、使用后不会发生变形、可以周转的次数也较多、拆装比较方便。但它也有一定的缺陷，比如一次性投入资金大、工期比较长、加工的工艺也相对复杂。但是如果使用钢模，在气温较低时，要注意做好保暖工作。选择木模是因为其造价比较低，而且适用于非标准的梁型。如果选择木模，那么在气温比较高时，就要注意做好散热降温的工作。
3.2制作波纹管
（1）制作金属波纹管需要用到手提式砂轮切割机，不能使用电焊切割，避免波纹管遭到破坏。（2）安置完钢筋后，按照相关设计规范和张拉曲线进行波纹管的安放，相隔40cm进行钢筋的绑扎，用铁丝进行固定，防止管道出现位移。（3）金属波纹管管道的接头须在进行浇注砼之前绑扎修补，在波纹管和钢绞线之间增添尼龙套管，以达到工程预期效果。（4）每隔5m左右设置灌浆排气孔管，最低点设置排水孔管，所有管道均采用塑料管，内径为20mm左右，以保证注浆之后的水泥浆液填满整个空间。（5）钢筋成型之后，开始布設波纹管，张拉端和固定端用螺旋筋和加强筋进行钢垫板内侧的加强，钢板厚度为15mm，螺旋筋的长度约为30cm。
3.3支架及模板施工
由于本工程所处地形较为复杂，地势起伏不定，且地基的承受能力不佳，因此选择采用钻孔灌注桩进行承载，对混凝土横梁进行浇筑，上部进行贝雷架的搭设，后部进行碗扣支架的搭设，并需提前仔细审核支架的搭设方案，在确认后上报给监理部门，有监理部门审批合格之后才能实施，除此之外，搭设的支架也要验收合格后才可使用，箱梁底部的模板进行安装时采用2cm厚度的竹胶板，安装顺序为先安装底模，之后是侧模，最后是安装顶模。按照相关设计要求，预留出顶拱度，箱梁底部的钢筋进行绑扎之后才能安装底板、腹板处。 3.4钢绞线安置
钢绞线进行安置是采用的先装后穿柬的方法，进行完波纹管的安装就進行钢绞线下料，同时要结合工程实际，选择正确的钢绞线，通常我们选用的是30m以上的钢绞线。在开始实施下料时，下料场地的选择要符合开阔平坦的原则，场地下面进行彩条布和方木的铺垫，防止钢绞线和土壤进行直接接触，因为一旦接触土壤，则会导致钢绞线出现生锈的情况。另外还需注意，为避免钢绞线被磨损，在混凝土上切记不可生拉硬拽将钢绞线，而且考虑到钢绞线盘卷小、盘重大且具有良好弹力等因素，为避免在下料时钢绞线出现紊乱，可以把钢绞线的偏将放置在一个铁笼里，盘卷中逐渐抽出，进行编柬时限理顺钢绞线，保持相互平行，避免出现交叉，有效控制钢绞线松紧的情况。
3.5砼浇筑及其养护
本工程连续箱梁所采用的是C50商品砼，分两次进行砼浇筑，先进行底板和腹板的浇筑，完成板、翼板的安装之后，并且进行绑扎完毕，才可进行顶板、翼板砼的浇筑，施工之中是由其汽车输送泵进行混凝土的泵送入模，具体的浇筑过程中是用插入式振捣器进行振捣，快速插入，缓慢拔出，直到砼的表面不再冒出气泡，注意不要因为振捣而对波纹管产生破坏。箱梁的两端需要一刻钟进行拉动清孔器，浇筑完砼后两小时再将清孔器拉动一次，为防止波纹管堵塞的情况，拉动方向应为从一端拉至另一端。底板砼应该进行分层分段浇注，每一段为5m左右，每一层30cm振捣密实，同时在下层砼初凝前先对上层砼进行浇注，振动将棒插入至下层砼中约6～8cm的距离，完成浇注之后后，将砼用麻袋盖好，并洒水进行养护，注意养护时间不得少于10天。
4.结束语
除此上述措施之外，市政桥梁预应力施工过程中，还应采取必要的安全保障措施，确保预应力施工质量和安全。尤其需要注意的是，要全面提高施工人员的安全意识，将安全管理贯穿于桥梁工程预应力施工全过程，坚决杜绝违章操作行为的发生，从源头上控制施工安全事故的发生。总而言之，预应力施工技术不仅能够提高市政桥梁整体质量，确保桥梁结构的使用寿命，而且能够降低施工成本，实现施工效益的最大化，具有十分重要的应用价值。
参考文献：
[1]郭正兴，罗斌.大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用-大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述[J].施工技术，2011，40（9）：101-108.
[2]吴正华，王韶辉.钢筋混凝土建筑框架结构施工质量控制-以后张法预应力施工技术为例[J].中国科技博览，2010（32）：443-444.
[3]张国敏.预应力施工技术在现代商业建筑中的应用-以厦门国际银行大厦为例[J].科技视界，2012（25）：256-257+81.
[4]王同元.重载铁路后张法预应力混凝土简支T梁预制的预应力施工技术[J].科技与生活，2012（3）：128-129.
【关键词】 市政；桥梁工程；预应力；施工技术；应用
前言：
预应力常用于混凝土结构，是在混凝土结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚[1]。近几年来，我国市政工程建设规模的壮大，桥梁工程质量要求越来越高，预应力在市政桥梁工程中的应用成为必然选择。而预应力施工技术是提高市政桥梁工程施工质量和安全水平的关键，因而对预应力施工技术在市政桥梁工程中应用情况进行研究，十分有必要。
1.桥梁工程中预应力施工技术概述
预应力技术是基于结构构件受外力荷载作用前，人为施加压力而产生预应力状态以降低外荷载产生的拉应力，依靠混凝土较高的抗压强度对其抗拉强度进行有效弥补的一种新技术，以实现对受拉混凝土开裂的推迟。应用预应力技术的混凝土结构作为与钢筋混凝土结构完全不同的一种材料，设计人员能够结合结构设计功能要求及所处环境，合理选择预应力，以确定应用性能良好、成本低廉的最优结构设计方案，这也是未来预应力技术在混凝土结构设计中应用的一个发展趋势。
2.预应力施工技术在市政桥梁工程中的应用
2.1桥梁结构加固方面
现代桥梁工程为顺应不断增大的交通运输承载需要，满足桥梁寿命延长的要求，须对桥梁结构进行必要加固。桥梁构件加固时，为达到降低混凝土施工初始应变程度的目的，须将预应力施加在结构构件上。这样，桥梁承压部位将产生拉应力，并在受拉区域形成压应力，从而减少在结构构件初弯矩作用下的压应变和拉应变，使钢筋加固作用能力得以提高。
2.2桥梁弯矩构件方面
通常情况下，桥梁弯矩构件主要使用碳纤维材料进行加固，碳纤维材料具有高强度的突出优势，且可通过简单和方便的施工就能促成。但值得注意的问题是，受弯构件加固前，由于钢筋结构已存在一定的初始内力，具备初始拉应力和内应变，一旦受压部位混凝土的应变达到最大值，受弯构件的承载力便趋向极限。因此，为减缓混凝土应变水平，须在钢筋混凝土结构中的受弯构件上应用预应力施工技术，以确保受弯构件保持足够的承载力。
2.3钢混结构中的多跨连续梁方面
市政桥梁钢混结构中的多跨梁主要为正弯矩和负弯矩两个区域。其中，正弯矩主要位于桥梁跨中部位，而负弯矩主要位于桥梁支座部位。加固多跨连续梁，主要是为了应付正弯矩区域抗弯承载力不足等情况。一般是利用碳纤维进行粘贴加固，使其预应力水平得到切实提高，从而促进连续梁的抗剪和抗弯能力的提高。
3.工程实例分析
某高架桥在转盘道设置A、B、C、D线两层，工程分两期进行。A线桥为预应力混凝土连续箱梁，桥跨布置分别为2m×26m、3m×29m、4m×25m、2m×21.8m、3m×30m，12.99m宽箱梁横断面为单箱双室，斜腹板。A线桥预应力混凝土连续箱梁按现场一联整体现浇设计。其主要设计参数中孔道摩阻系数为0.25，孔道偏差系数为0.0015，锚具变形及钢筋回缩量为6mm，锚口摩阻损失系数0.025。
3.1选择设计模板的方法
后张法的模板有底模和侧模两种。底模包括多次性的和一次性的。侧模又包括钢模、木模和钢木结合模。不同的底模有各自的优点和缺点，在选择时可以根据具体情况来决定。采用一次性底模就可以减少一定的工作时间，但缺点是费用太高，提高了经济成本。多次性底模的优点是可以实现周转使用，降低了经济成本，但是时间成本会相应地增加，还必须要具备一定的移梁工具。所以，在具体施工过程中，应根据具体的情况和具备的条件进行底模的选择，最好兼顾经济成本和时间成本的预算。当施工时间比较紧的时候一般都会选择一次性底模，而在经济成本不是特别充足时就选择多次性底模。底模材料的选择必须根据地基的承载力和实际情况，采用砖模、混凝土模、加盘混凝土模、砂浆模面等都是比较科学的。侧模材料的选择要结合周转的具体次数以及梁型是否标准来决定。通常情况会选择钢模，因为它可以使用的期限较长、使用后不会发生变形、可以周转的次数也较多、拆装比较方便。但它也有一定的缺陷，比如一次性投入资金大、工期比较长、加工的工艺也相对复杂。但是如果使用钢模，在气温较低时，要注意做好保暖工作。选择木模是因为其造价比较低，而且适用于非标准的梁型。如果选择木模，那么在气温比较高时，就要注意做好散热降温的工作。
3.2制作波纹管
（1）制作金属波纹管需要用到手提式砂轮切割机，不能使用电焊切割，避免波纹管遭到破坏。（2）安置完钢筋后，按照相关设计规范和张拉曲线进行波纹管的安放，相隔40cm进行钢筋的绑扎，用铁丝进行固定，防止管道出现位移。（3）金属波纹管管道的接头须在进行浇注砼之前绑扎修补，在波纹管和钢绞线之间增添尼龙套管，以达到工程预期效果。（4）每隔5m左右设置灌浆排气孔管，最低点设置排水孔管，所有管道均采用塑料管，内径为20mm左右，以保证注浆之后的水泥浆液填满整个空间。（5）钢筋成型之后，开始布設波纹管，张拉端和固定端用螺旋筋和加强筋进行钢垫板内侧的加强，钢板厚度为15mm，螺旋筋的长度约为30cm。
3.3支架及模板施工
由于本工程所处地形较为复杂，地势起伏不定，且地基的承受能力不佳，因此选择采用钻孔灌注桩进行承载，对混凝土横梁进行浇筑，上部进行贝雷架的搭设，后部进行碗扣支架的搭设，并需提前仔细审核支架的搭设方案，在确认后上报给监理部门，有监理部门审批合格之后才能实施，除此之外，搭设的支架也要验收合格后才可使用，箱梁底部的模板进行安装时采用2cm厚度的竹胶板，安装顺序为先安装底模，之后是侧模，最后是安装顶模。按照相关设计要求，预留出顶拱度，箱梁底部的钢筋进行绑扎之后才能安装底板、腹板处。 3.4钢绞线安置
钢绞线进行安置是采用的先装后穿柬的方法，进行完波纹管的安装就進行钢绞线下料，同时要结合工程实际，选择正确的钢绞线，通常我们选用的是30m以上的钢绞线。在开始实施下料时，下料场地的选择要符合开阔平坦的原则，场地下面进行彩条布和方木的铺垫，防止钢绞线和土壤进行直接接触，因为一旦接触土壤，则会导致钢绞线出现生锈的情况。另外还需注意，为避免钢绞线被磨损，在混凝土上切记不可生拉硬拽将钢绞线，而且考虑到钢绞线盘卷小、盘重大且具有良好弹力等因素，为避免在下料时钢绞线出现紊乱，可以把钢绞线的偏将放置在一个铁笼里，盘卷中逐渐抽出，进行编柬时限理顺钢绞线，保持相互平行，避免出现交叉，有效控制钢绞线松紧的情况。
3.5砼浇筑及其养护
本工程连续箱梁所采用的是C50商品砼，分两次进行砼浇筑，先进行底板和腹板的浇筑，完成板、翼板的安装之后，并且进行绑扎完毕，才可进行顶板、翼板砼的浇筑，施工之中是由其汽车输送泵进行混凝土的泵送入模，具体的浇筑过程中是用插入式振捣器进行振捣，快速插入，缓慢拔出，直到砼的表面不再冒出气泡，注意不要因为振捣而对波纹管产生破坏。箱梁的两端需要一刻钟进行拉动清孔器，浇筑完砼后两小时再将清孔器拉动一次，为防止波纹管堵塞的情况，拉动方向应为从一端拉至另一端。底板砼应该进行分层分段浇注，每一段为5m左右，每一层30cm振捣密实，同时在下层砼初凝前先对上层砼进行浇注，振动将棒插入至下层砼中约6～8cm的距离，完成浇注之后后，将砼用麻袋盖好，并洒水进行养护，注意养护时间不得少于10天。
4.结束语
除此上述措施之外，市政桥梁预应力施工过程中，还应采取必要的安全保障措施，确保预应力施工质量和安全。尤其需要注意的是，要全面提高施工人员的安全意识，将安全管理贯穿于桥梁工程预应力施工全过程，坚决杜绝违章操作行为的发生，从源头上控制施工安全事故的发生。总而言之，预应力施工技术不仅能够提高市政桥梁整体质量，确保桥梁结构的使用寿命，而且能够降低施工成本，实现施工效益的最大化，具有十分重要的应用价值。
参考文献：
[1]郭正兴，罗斌.大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用-大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述[J].施工技术，2011，40（9）：101-108.
[2]吴正华，王韶辉.钢筋混凝土建筑框架结构施工质量控制-以后张法预应力施工技术为例[J].中国科技博览，2010（32）：443-444.
[3]张国敏.预应力施工技术在现代商业建筑中的应用-以厦门国际银行大厦为例[J].科技视界，2012（25）：256-257+81.
[4]王同元.重载铁路后张法预应力混凝土简支T梁预制的预应力施工技术[J].科技与生活，2012（3）：128-129.