论文部分内容阅读
【摘 要】 本文通过简述了预应力技术,在此基础上探讨了预应力技术在混凝土空心板中、混凝土箱梁中、受弯构件中、加固施工中、混凝土多跨连续梁中的应用分析,分析了路桥工程预应力施工技术中存在的问题,并提出了道路桥梁工程中预应力技术相关问题的解决方案。
【关键词】 路桥施工;预应力技术;应用
一、预应力技术简述
在道路、桥梁工程建设过程中,预应力技术是指混凝土工程中用预应力混凝土结构的预应力技术,并通过具体构建自身的预应力消除或降低负荷引起的拉应力,即通过具体措施使其产生较高的抗压能力补充其抗拉强度,从而延迟拉伸构件的混凝土裂缝的情况,从而来提高道路与桥梁工程施工质量。道路和桥梁建设中通常选择高强混凝土和高级别的钢筋,这类材料的预应力混凝土构件会产生更好的抗撕裂能力,超高的抗渗性能等,同时,该结构还具有较高的强度和抗疲劳性能。这种结构,在某种程度上,节省了混凝土和钢筋,减少了构件的尺寸的截面面积,减轻结构重量,减少和避免裂缝的变形。道路与桥梁施工中采用预应力技术可以使道路与桥梁工程降低经济成本的同时,提高便携性和美观度,也可以在改善运营中的道路与桥梁工程中发挥作用。
二、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
1、预应力在混凝土空心板中的应用
公路桥梁设计中,当跨度在16至25米的跨度时,可以采用预应力混凝土空心板。值得注意的是,相关数据表明,当预应力混凝土空心板跨度为30至35米,其减少的程度随着跨度的增大而减少,所以实际使用,空心板跨度不应超过25米。
2、预应力在混凝土箱梁中的应用
在应用了预应力混凝土箱梁中,应重视混凝土配合比设计,试验和优化工作,确保混凝土的力学性能和各种控制指标使其达到良好。施工人员,管理人员负责箱梁施工现场进行全面技术指导工作。严格按照相应的规范进行建设和施工。钢筋混凝土切割、焊接和其他施工技术和方法要依照严格的规定进行。
3、预应力技术在受弯构件中的应用
由于碳纤维具有高强度,相比之下施工结构比较简单,所以,可以使用一种特殊的加固方法,即粘贴碳纤维片材,从而实现钢筋混凝土受弯构件的加固。由于加强结构已经存在有初始的内力,如果初始应变较大,当构件破坏时的碳纤维片材的范围比较小,其强度高的点的强度将不会得到充分发挥。碳纤维的机理分析研究发现,如果在粘贴碳纤维或者是碳纤维片材中进行预应力的实施,使其有一部分的初始拉应力,可以提高零件损坏时的碳纤维的抗拉应力,使其得到充分发挥作用。
4、预应力技术在加固施工中的应用
通过构件加固结构来改善构件的性能,公路桥梁完成加固和恢复或改善现有公路桥梁的承载能力和延长使用年限,更好地适应了现代交通的要求。通常的加固方法有:桥面加固法,体外预应力加固法,粘贴钢板加固法等。为了降低加固施工中混凝土初始应力的变化,可以对现有的构件施加预应力。目的是使构件受压区产生拉应力,通过减少在初始弯矩作用下的强度应变和压应变,提高其达到极限承载力时的应变增量,并在同一时间钢筋应力也可以得到改善。
5、预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁中的应用
多跨连续梁正弯矩区和负弯矩区有分别的。通常所产生的负弯矩在支座处,在跨中存在正弯矩。当公路桥梁抗弯承载力和抗剪承载力不能满足设计要求,需要进行加固;当跨度中间的弯曲承载力不能满足设计要求时,碳纤维粘贴对其进行加固,这种施工方法简单容易。
三、预应力加固技术在路桥施工中的应用
1.体外预应力加固体系
所谓体外预应力,就是把预应力钢索布置在结构断面外,锚固于梁端或横梁之上,依靠偏心部来调整索的方向和偏心距。体外预应力方式可以减少结构断面尺寸、缩短工期、提高有效预应力、便于换索等优点。
体外预应力加固是将具有防腐保护的预应力筋布置在梁体的外部(或箱内),对梁体施加预应力,以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷产生的内力,达到改善梁的使用功能和提高梁的承载能力的目的。体外预应力加固是目前采用较多的加固方法之一,特别适用于在大跨径预应力混凝土连续箱梁和连续结构箱梁桥的加固。体外预应力筋锚固在梁端(或中间)横隔梁上,跨间用转向块调整预应力筋的角度,以适应梁的受力要求。严格来讲,体外预应力、体内无粘结预应力、包括斜拉桥在内,都属于无粘结预应力结构。无粘结预应力结构理论分析的核心问题是预应力钢束在各受力阶段的应力增量计算问题。
体外预应力加固旧桥构造简单,简化了施工;由于梁肋中不设管道,避免了截面削弱;体外配筋方式取消管道灌浆工序可实现全年施工;减小了钢筋束的摩阻损失,预应力筋利用效率高,力筋应力变化幅值小,对抗疲劳有利。
体外预应力加固混凝土桥梁在我国的推广应用,为解决工程上长期困扰的混凝土耐久性问题提供了可能,桥梁耐久性的提高,使用寿命的延长(换一次索或补拉一次,可延长使用寿命长达20年,可为桥梁养护管理及加固补强带来可观的直接经济效益,其间接和长期经济效益亦相当显著。
2.高强复合纤维预应力加固体系
为了提高碳纤维材料的利用效率及增强旧桥加固效果,对碳纤维材料施加预应力是一种有效的办法。碳纤维预应力加固的作用原理为,利用锚固粘贴于被加固梁体上的碳纤维布条(或板条)对梁体施加预应力,改善加固梁的受力状态,其关键技术是解决适应于桥梁现场施工的预应力纤维布(或板)的张拉、锚固问题。目前,这种加固体系尚处于试验研究阶段。
在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构构件的承载力和延性,改善其受力性能,达到高效加固修补的目的;线膨胀系数与混凝土接近,保证了温度变化时,FRP与混凝土可以协同工作,具有施工便捷、工效高、没有湿作业、不需大型施工机具、施工占地少、施工效率高的特点。
3.有粘结预应力加固体系
利用锚固于被加固梁体上的小直径预应力筋,对梁体施加预应力,然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆,将预应力筋与被加固梁体粘结为一体,构成有粘结预应力加固体系。有粘结预应力加固体系以其预应力筋锚固简单、张拉施工方便、结构耐久性好,材料利用效率高的技术优势受到国内外土木工程界的重视。有粘结预应力加固体系特点适用于中、空心板梁、箱梁桥的加固,尤其是对高速公路及城市立交工程中大量采用的中等跨径的钢筋混凝土及预应力混凝土连续箱梁桥,由于受箱梁高度的限制,在箱内布置体外预应力筋有困难的情况下,采用在箱梁底板部增设预应力筋,然后喷注高性能抗拉复合砂浆的有粘结预应力加固体系是理想的加固方案之一。
喷注的高性能抗拉复合砂浆保护层。抗碳化和抗氯离子侵蚀能力强,保护钢筋免于锈蚀,提高结构耐久性,延长结构使用寿命;靠小型锚具和高性能抗拉复合砂浆粘结的双重作用锚固预应力钢筋,锚固工作更为安全可靠;能最大限度的发挥后加补强材料的作用,提高材料的利用效率。
四、结语
综上所述,现代路桥工程施工中预应力技术的应用越来越广,对施工企业的技术要求也相对提高,这也要求我们相关的设计人员、施工人员和管理人员不断学习相关的技术,为保障路桥工程施工质量奠定技术基础。
【关键词】 路桥施工;预应力技术;应用
一、预应力技术简述
在道路、桥梁工程建设过程中,预应力技术是指混凝土工程中用预应力混凝土结构的预应力技术,并通过具体构建自身的预应力消除或降低负荷引起的拉应力,即通过具体措施使其产生较高的抗压能力补充其抗拉强度,从而延迟拉伸构件的混凝土裂缝的情况,从而来提高道路与桥梁工程施工质量。道路和桥梁建设中通常选择高强混凝土和高级别的钢筋,这类材料的预应力混凝土构件会产生更好的抗撕裂能力,超高的抗渗性能等,同时,该结构还具有较高的强度和抗疲劳性能。这种结构,在某种程度上,节省了混凝土和钢筋,减少了构件的尺寸的截面面积,减轻结构重量,减少和避免裂缝的变形。道路与桥梁施工中采用预应力技术可以使道路与桥梁工程降低经济成本的同时,提高便携性和美观度,也可以在改善运营中的道路与桥梁工程中发挥作用。
二、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
1、预应力在混凝土空心板中的应用
公路桥梁设计中,当跨度在16至25米的跨度时,可以采用预应力混凝土空心板。值得注意的是,相关数据表明,当预应力混凝土空心板跨度为30至35米,其减少的程度随着跨度的增大而减少,所以实际使用,空心板跨度不应超过25米。
2、预应力在混凝土箱梁中的应用
在应用了预应力混凝土箱梁中,应重视混凝土配合比设计,试验和优化工作,确保混凝土的力学性能和各种控制指标使其达到良好。施工人员,管理人员负责箱梁施工现场进行全面技术指导工作。严格按照相应的规范进行建设和施工。钢筋混凝土切割、焊接和其他施工技术和方法要依照严格的规定进行。
3、预应力技术在受弯构件中的应用
由于碳纤维具有高强度,相比之下施工结构比较简单,所以,可以使用一种特殊的加固方法,即粘贴碳纤维片材,从而实现钢筋混凝土受弯构件的加固。由于加强结构已经存在有初始的内力,如果初始应变较大,当构件破坏时的碳纤维片材的范围比较小,其强度高的点的强度将不会得到充分发挥。碳纤维的机理分析研究发现,如果在粘贴碳纤维或者是碳纤维片材中进行预应力的实施,使其有一部分的初始拉应力,可以提高零件损坏时的碳纤维的抗拉应力,使其得到充分发挥作用。
4、预应力技术在加固施工中的应用
通过构件加固结构来改善构件的性能,公路桥梁完成加固和恢复或改善现有公路桥梁的承载能力和延长使用年限,更好地适应了现代交通的要求。通常的加固方法有:桥面加固法,体外预应力加固法,粘贴钢板加固法等。为了降低加固施工中混凝土初始应力的变化,可以对现有的构件施加预应力。目的是使构件受压区产生拉应力,通过减少在初始弯矩作用下的强度应变和压应变,提高其达到极限承载力时的应变增量,并在同一时间钢筋应力也可以得到改善。
5、预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁中的应用
多跨连续梁正弯矩区和负弯矩区有分别的。通常所产生的负弯矩在支座处,在跨中存在正弯矩。当公路桥梁抗弯承载力和抗剪承载力不能满足设计要求,需要进行加固;当跨度中间的弯曲承载力不能满足设计要求时,碳纤维粘贴对其进行加固,这种施工方法简单容易。
三、预应力加固技术在路桥施工中的应用
1.体外预应力加固体系
所谓体外预应力,就是把预应力钢索布置在结构断面外,锚固于梁端或横梁之上,依靠偏心部来调整索的方向和偏心距。体外预应力方式可以减少结构断面尺寸、缩短工期、提高有效预应力、便于换索等优点。
体外预应力加固是将具有防腐保护的预应力筋布置在梁体的外部(或箱内),对梁体施加预应力,以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷产生的内力,达到改善梁的使用功能和提高梁的承载能力的目的。体外预应力加固是目前采用较多的加固方法之一,特别适用于在大跨径预应力混凝土连续箱梁和连续结构箱梁桥的加固。体外预应力筋锚固在梁端(或中间)横隔梁上,跨间用转向块调整预应力筋的角度,以适应梁的受力要求。严格来讲,体外预应力、体内无粘结预应力、包括斜拉桥在内,都属于无粘结预应力结构。无粘结预应力结构理论分析的核心问题是预应力钢束在各受力阶段的应力增量计算问题。
体外预应力加固旧桥构造简单,简化了施工;由于梁肋中不设管道,避免了截面削弱;体外配筋方式取消管道灌浆工序可实现全年施工;减小了钢筋束的摩阻损失,预应力筋利用效率高,力筋应力变化幅值小,对抗疲劳有利。
体外预应力加固混凝土桥梁在我国的推广应用,为解决工程上长期困扰的混凝土耐久性问题提供了可能,桥梁耐久性的提高,使用寿命的延长(换一次索或补拉一次,可延长使用寿命长达20年,可为桥梁养护管理及加固补强带来可观的直接经济效益,其间接和长期经济效益亦相当显著。
2.高强复合纤维预应力加固体系
为了提高碳纤维材料的利用效率及增强旧桥加固效果,对碳纤维材料施加预应力是一种有效的办法。碳纤维预应力加固的作用原理为,利用锚固粘贴于被加固梁体上的碳纤维布条(或板条)对梁体施加预应力,改善加固梁的受力状态,其关键技术是解决适应于桥梁现场施工的预应力纤维布(或板)的张拉、锚固问题。目前,这种加固体系尚处于试验研究阶段。
在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构构件的承载力和延性,改善其受力性能,达到高效加固修补的目的;线膨胀系数与混凝土接近,保证了温度变化时,FRP与混凝土可以协同工作,具有施工便捷、工效高、没有湿作业、不需大型施工机具、施工占地少、施工效率高的特点。
3.有粘结预应力加固体系
利用锚固于被加固梁体上的小直径预应力筋,对梁体施加预应力,然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆,将预应力筋与被加固梁体粘结为一体,构成有粘结预应力加固体系。有粘结预应力加固体系以其预应力筋锚固简单、张拉施工方便、结构耐久性好,材料利用效率高的技术优势受到国内外土木工程界的重视。有粘结预应力加固体系特点适用于中、空心板梁、箱梁桥的加固,尤其是对高速公路及城市立交工程中大量采用的中等跨径的钢筋混凝土及预应力混凝土连续箱梁桥,由于受箱梁高度的限制,在箱内布置体外预应力筋有困难的情况下,采用在箱梁底板部增设预应力筋,然后喷注高性能抗拉复合砂浆的有粘结预应力加固体系是理想的加固方案之一。
喷注的高性能抗拉复合砂浆保护层。抗碳化和抗氯离子侵蚀能力强,保护钢筋免于锈蚀,提高结构耐久性,延长结构使用寿命;靠小型锚具和高性能抗拉复合砂浆粘结的双重作用锚固预应力钢筋,锚固工作更为安全可靠;能最大限度的发挥后加补强材料的作用,提高材料的利用效率。
四、结语
综上所述,现代路桥工程施工中预应力技术的应用越来越广,对施工企业的技术要求也相对提高,这也要求我们相关的设计人员、施工人员和管理人员不断学习相关的技术,为保障路桥工程施工质量奠定技术基础。