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摘要:在我国经济发展的推动之下,其对公路桥梁施工的质量也在逐渐提升,在现代公路桥梁施工之中,预应力技术逐渐得到广泛的应用,基于此,本文论述了道路桥梁施工之中预应力施工技术分析。
关键词:道路桥梁;预应力;问题
中图分类号:TU997文献标识码: A
引言
近年来,预应力混凝土结构由于其具有能充分利用材料的高强度性能,有效防止混凝土裂缝,减轻结构自重,增大桥梁跨径,刚度大,行车舒适等优点,在公路桥梁上得到普遍的应用。然而预应力桥梁的裂缝病害相当普遍,特别是箱梁桥。产生裂缝病害的原因很多,其中预应力桥梁施工中出现的若干预应力技术问题,在施工中常出现一些问题,给工程结构的质量带来隐患已受到众多专家的关注和质疑。
1、预应力技术的概述
1.1、预应力的定义
在模块承受外加载荷之前,对受拉模块中的钢筋,施加拉力,使拉筋上的模块产生压应力,用以抵消或减小外载荷产生的拉应力,减少振动和弹性变形,提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,延长构件的寿命。
1.2、预应力技术在道路桥梁施工中运用的原理
在混凝土工程中应用预应力技术,利用混凝土较高的抗压特性和钢筋的抗拉特性,进行混凝土预应力构件的构建,使混凝土构建自身的预应力减小或者抵消因外荷载所引起的拉应力,来达到延迟混凝土受拉伸部位的开裂,提高道路桥梁施工质量的目的。
1.3、预应力混凝土结构的分类
预应力混凝土结构分为体内预应力,体外预应力,有粘结和无粘结预应力,预拉应力及预弯预应力。无粘性预应力是预应力筋伸缩变形自由,不与混凝土粘结的预应力结构,预应力筋全长涂有一层防锈材料,外包隔离层。体外预应力就是预应力筋在混凝土构件体外,多用于斜拉桥和桥梁的加固和维修。
2、我国公路桥梁施工中预应力技术发展现状
我国公路桥梁施工中主要面临的问题就是混凝土在浇筑过程中出现的问题,导致波纹管堵塞堵管现象的出现,当波纹管出现堵塞现象时就会对后期预应力钢绞线的贯穿问题受到一定的影响。当出现钢绞线实际伸长值与预计数值有较大区别时就会对施工建设产生困扰,延长施工工期,造成一定的人力耗损情况的出现。使工程成本的投入进一步的增多。施工方在施工建设期间没有按照相关的标准进行施工安装,使波纹管的定位出现一定偏差,这才引起扭曲现象的出现。并且在混凝土浇筑的过程中相关的工作人员搅拌的混凝土操作不规范,人为的造成了波纹管出现破裂的现象,使混凝土经过裂缝渗透到波纹管中,造成管堵现象。还有就是波纹管自身存在严重的质量问题,都容易发生漏浆堵管现象的出现。
3、预应力技术中的工具选择
3.1、预应力钢绞线的选择
目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线,由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。使用预应力钢绞线至少可节省1/3以上的钢材,其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面:鋼绞线性能参数,包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准,包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。
3.2、预应力锚具的选择
后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类,机械锚固类锚具是在预应力钥材的端部采用机械加工,形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝,个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。其特点是锚具应力损失较小,连接比较方便,在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具,将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用,这类锚具品种较多,应用较广,其特点是锚力变化较多、吨位较大,穿索比较方便;不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。
4、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
4.1、预应力技术在加固施工过程中的应用
一般道路桥梁的加固是通过补强构件和改善结构性能来提高现有道路桥梁的承载力,延长其使用寿命,满足交通运输的要求。通常加固的方式有:桥面补强层加固、改变结构受力体系加固以及体外预应力加固等等。在实际中,卸载的主要目的就是为了减小加固施工时混凝土结构的初始应变。可以先对构件施加预应力,使构件的受拉区产生压应力,受压区产生拉应力,使构件在初弯矩时的压应变和拉应变减小,这样可以提高构件在极限承载力时的应变增量和应力,充分发挥加固钢筋的作用。
4.2、混凝土路面中的应用
混凝土路面施工看似简单,但是也是有一定的技术含量的。近年来,我国道路桥梁混凝土路面施工中广泛应用了预应力技术,其发挥作用的方式与预应力技术在道路桥梁钢筋混凝土结构中的作用方式十分的相似,都是通过预应力钢筋的使用来对混凝土路面进行束缚,施工中施加纵向预应力,目的是避免混凝土路面的横向收缩开裂,达到不使混凝土路面出现裂隙的标准。目前,预应力技术得到了完善,在道路混凝土路面中的应用更加成熟。
4.3、无粘结预应力技术
无粘结预应力筋由单根钢绞线涂抹建筑油脂外包塑料套管组成,它可象普通钢筋一样配置于混凝土结构内,待混凝土硬化达到一定强度后,通过张拉预应力筋并采用专用锚具将张拉力永久锚固在结构中。其特点:不需要预留预应力筋孔道,构造简单、自重轻;无需预留管道、穿灌浆等复杂工序,施工简便、设备要求低;预应力筋与外护套间设防腐油脂层,预应力损失小、可补拉;涂有防腐油脂、外包PE护套的无粘结预应力筋,具有双重防腐能力;无粘结预应力筋与混凝土纵向可相对滑移,应力幅度小,抗疲劳性能好;使用性能和抗震性能好。主要用来抵抗大跨度或超长度混凝土结构在荷载、温度或收缩等效应下产生的裂缝,提高结构、构件的性能,降低造价。
多跨连续梁的钢筋混凝土预应力应用技术对于梁,主要是进行弯矩的研究,弯矩分为正负弯矩,在多跨连续梁中存在着正负弯矩区域,一般情况下,负弯矩存在于梁的支座处,正弯矩则在梁的跨中部位。在梁的抗弯强度和抗剪强度达不到规范和设计要求时,要对其进行强度的加固。而跨中的正弯矩强度值不够时,需采取技术方法进行加固,常见的技术有粘贴碳纤维,这种施工技术相对简单容易,但是存在着纵筋的锚固问题。预应力技术不断的推广使用,给公路桥梁施工带来方便的同时也存在着不少问题,特别是预应力的张拉技术,由于其加工工艺操作的复杂性,使得其对技术人员的专业性和设备的优良性有着很高的要求,而在实际的加工过程中,由于操作的不规范等问题,使得其存在不少问题。
图1 钢筋混凝土预应力的应用
5、预应力技术相关问题解决措施
遇到堵管问题,首先根据预应力筋曲线坐标,标注漏浆孔道堵塞的位置,在避开梁的主筋位置,采用冲击钻缓慢进行开孔,清除波纹管中的水泥浆块,使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩。然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施:在施工下料前对波纹管质量仔细检查,对有缺陷的波纹管及早发现;在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置,固定好,检查套管接头连接是否牢固,密闭性是否达到要求;在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护,避免振捣棒碰坏波纹管。为预防表面温度裂缝,应控制构件内外过大的温差,在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施,不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间,使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接,使构件不受底模热胀冷缩的作用。在砼浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂,对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋,以减少约束作用。
6、结语
当今,我国正在大力修建基础设施,高铁和高速公路大量修建,是道路桥梁发展的黄金时期,对道路桥梁的综合性能提出了更高的要求。所以我们要加大科研投入,不断引进新的施工技术和新型材料,逐步完善整个配套设施。在实际施工中,严格按照施工方案和施工工艺施工,确保桥梁的施工质量,为我国的现代化现设奠定基础。
参考文献
[1]苏文建,赵坚.论道路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011,01:232.
[2]邢妍.浅谈道路桥梁施工中预应力的问题[J].中国新技术新产品,2012,06:53.
[3]胡争耀.道路桥梁施工中预应力的问题[J].交通世界(建养.机械),2013,Z1:200-201.
[4]陈平祥.解析预应力技术在道路桥梁施工中的应用[J].科技传播,2014,10:143-144.
关键词:道路桥梁;预应力;问题
中图分类号:TU997文献标识码: A
引言
近年来,预应力混凝土结构由于其具有能充分利用材料的高强度性能,有效防止混凝土裂缝,减轻结构自重,增大桥梁跨径,刚度大,行车舒适等优点,在公路桥梁上得到普遍的应用。然而预应力桥梁的裂缝病害相当普遍,特别是箱梁桥。产生裂缝病害的原因很多,其中预应力桥梁施工中出现的若干预应力技术问题,在施工中常出现一些问题,给工程结构的质量带来隐患已受到众多专家的关注和质疑。
1、预应力技术的概述
1.1、预应力的定义
在模块承受外加载荷之前,对受拉模块中的钢筋,施加拉力,使拉筋上的模块产生压应力,用以抵消或减小外载荷产生的拉应力,减少振动和弹性变形,提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,延长构件的寿命。
1.2、预应力技术在道路桥梁施工中运用的原理
在混凝土工程中应用预应力技术,利用混凝土较高的抗压特性和钢筋的抗拉特性,进行混凝土预应力构件的构建,使混凝土构建自身的预应力减小或者抵消因外荷载所引起的拉应力,来达到延迟混凝土受拉伸部位的开裂,提高道路桥梁施工质量的目的。
1.3、预应力混凝土结构的分类
预应力混凝土结构分为体内预应力,体外预应力,有粘结和无粘结预应力,预拉应力及预弯预应力。无粘性预应力是预应力筋伸缩变形自由,不与混凝土粘结的预应力结构,预应力筋全长涂有一层防锈材料,外包隔离层。体外预应力就是预应力筋在混凝土构件体外,多用于斜拉桥和桥梁的加固和维修。
2、我国公路桥梁施工中预应力技术发展现状
我国公路桥梁施工中主要面临的问题就是混凝土在浇筑过程中出现的问题,导致波纹管堵塞堵管现象的出现,当波纹管出现堵塞现象时就会对后期预应力钢绞线的贯穿问题受到一定的影响。当出现钢绞线实际伸长值与预计数值有较大区别时就会对施工建设产生困扰,延长施工工期,造成一定的人力耗损情况的出现。使工程成本的投入进一步的增多。施工方在施工建设期间没有按照相关的标准进行施工安装,使波纹管的定位出现一定偏差,这才引起扭曲现象的出现。并且在混凝土浇筑的过程中相关的工作人员搅拌的混凝土操作不规范,人为的造成了波纹管出现破裂的现象,使混凝土经过裂缝渗透到波纹管中,造成管堵现象。还有就是波纹管自身存在严重的质量问题,都容易发生漏浆堵管现象的出现。
3、预应力技术中的工具选择
3.1、预应力钢绞线的选择
目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线,由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。使用预应力钢绞线至少可节省1/3以上的钢材,其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面:鋼绞线性能参数,包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准,包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。
3.2、预应力锚具的选择
后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类,机械锚固类锚具是在预应力钥材的端部采用机械加工,形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝,个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。其特点是锚具应力损失较小,连接比较方便,在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具,将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用,这类锚具品种较多,应用较广,其特点是锚力变化较多、吨位较大,穿索比较方便;不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。
4、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
4.1、预应力技术在加固施工过程中的应用
一般道路桥梁的加固是通过补强构件和改善结构性能来提高现有道路桥梁的承载力,延长其使用寿命,满足交通运输的要求。通常加固的方式有:桥面补强层加固、改变结构受力体系加固以及体外预应力加固等等。在实际中,卸载的主要目的就是为了减小加固施工时混凝土结构的初始应变。可以先对构件施加预应力,使构件的受拉区产生压应力,受压区产生拉应力,使构件在初弯矩时的压应变和拉应变减小,这样可以提高构件在极限承载力时的应变增量和应力,充分发挥加固钢筋的作用。
4.2、混凝土路面中的应用
混凝土路面施工看似简单,但是也是有一定的技术含量的。近年来,我国道路桥梁混凝土路面施工中广泛应用了预应力技术,其发挥作用的方式与预应力技术在道路桥梁钢筋混凝土结构中的作用方式十分的相似,都是通过预应力钢筋的使用来对混凝土路面进行束缚,施工中施加纵向预应力,目的是避免混凝土路面的横向收缩开裂,达到不使混凝土路面出现裂隙的标准。目前,预应力技术得到了完善,在道路混凝土路面中的应用更加成熟。
4.3、无粘结预应力技术
无粘结预应力筋由单根钢绞线涂抹建筑油脂外包塑料套管组成,它可象普通钢筋一样配置于混凝土结构内,待混凝土硬化达到一定强度后,通过张拉预应力筋并采用专用锚具将张拉力永久锚固在结构中。其特点:不需要预留预应力筋孔道,构造简单、自重轻;无需预留管道、穿灌浆等复杂工序,施工简便、设备要求低;预应力筋与外护套间设防腐油脂层,预应力损失小、可补拉;涂有防腐油脂、外包PE护套的无粘结预应力筋,具有双重防腐能力;无粘结预应力筋与混凝土纵向可相对滑移,应力幅度小,抗疲劳性能好;使用性能和抗震性能好。主要用来抵抗大跨度或超长度混凝土结构在荷载、温度或收缩等效应下产生的裂缝,提高结构、构件的性能,降低造价。
多跨连续梁的钢筋混凝土预应力应用技术对于梁,主要是进行弯矩的研究,弯矩分为正负弯矩,在多跨连续梁中存在着正负弯矩区域,一般情况下,负弯矩存在于梁的支座处,正弯矩则在梁的跨中部位。在梁的抗弯强度和抗剪强度达不到规范和设计要求时,要对其进行强度的加固。而跨中的正弯矩强度值不够时,需采取技术方法进行加固,常见的技术有粘贴碳纤维,这种施工技术相对简单容易,但是存在着纵筋的锚固问题。预应力技术不断的推广使用,给公路桥梁施工带来方便的同时也存在着不少问题,特别是预应力的张拉技术,由于其加工工艺操作的复杂性,使得其对技术人员的专业性和设备的优良性有着很高的要求,而在实际的加工过程中,由于操作的不规范等问题,使得其存在不少问题。
图1 钢筋混凝土预应力的应用
5、预应力技术相关问题解决措施
遇到堵管问题,首先根据预应力筋曲线坐标,标注漏浆孔道堵塞的位置,在避开梁的主筋位置,采用冲击钻缓慢进行开孔,清除波纹管中的水泥浆块,使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩。然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施:在施工下料前对波纹管质量仔细检查,对有缺陷的波纹管及早发现;在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置,固定好,检查套管接头连接是否牢固,密闭性是否达到要求;在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护,避免振捣棒碰坏波纹管。为预防表面温度裂缝,应控制构件内外过大的温差,在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施,不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间,使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接,使构件不受底模热胀冷缩的作用。在砼浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂,对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋,以减少约束作用。
6、结语
当今,我国正在大力修建基础设施,高铁和高速公路大量修建,是道路桥梁发展的黄金时期,对道路桥梁的综合性能提出了更高的要求。所以我们要加大科研投入,不断引进新的施工技术和新型材料,逐步完善整个配套设施。在实际施工中,严格按照施工方案和施工工艺施工,确保桥梁的施工质量,为我国的现代化现设奠定基础。
参考文献
[1]苏文建,赵坚.论道路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011,01:232.
[2]邢妍.浅谈道路桥梁施工中预应力的问题[J].中国新技术新产品,2012,06:53.
[3]胡争耀.道路桥梁施工中预应力的问题[J].交通世界(建养.机械),2013,Z1:200-201.
[4]陈平祥.解析预应力技术在道路桥梁施工中的应用[J].科技传播,2014,10:143-144.