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摘要:我国公路桥梁等工程在近年来广泛应用预应力混凝土结构,这种结构可以减小结构自重且材料性能又好,同时还能够防止混凝土的裂缝及增大桥梁跨度等,虽然预应力技术在公路桥梁施工中有很多优点,也被普遍认可,但在实际应用中还是存在着一些问题。本文将会做详细分析。
关键词:预应力技术;公路桥梁;施工
预应力混凝土结构在建筑与道路行业是一项被广泛推广与应用的新技术,也是现代科学不断进步与发展的产物,它较之传统的公路桥梁技术不同,这种预应力技术开始得较晚,所以在路桥建设中尚存在不足。但我相信,随着技术不断发展与推进,预应力技术的应用领域在其实际应用中存在的诸多问题都会得到有效解决,这种技术的未来空间也会非常广阔。
一、预应力技术应用在公路桥梁施工中的特点
(一)桥梁受弯构件中预应力技术的应用
目前广泛应用在公路桥梁常用的加固材料是碳纤维,它具有很高的强度以及简单易用的施工工艺,采用碳纤维片材可以对钢筋混凝土的公路桥梁受弯构件起加固作用。为了增加公路桥梁的承载力,要使用预应力技术,这样可以防止受压区混凝土的压应变达到混凝土极限压应变,能够提高受弯构件极限承载力,以及极限拉应变。
(二)预应力技术应用在公路桥梁加固施工中
对构件性能的提高以及对强度的补强、还有对结构的提高或维持是目前公路桥梁加固工程中增加公路桥梁的承载力的方式,为了满足我国交通运输日益增长的要求,为了延长桥梁实际使用的寿命,也为了减少在加固施工时,混凝土初始应变值,应该考虑对构件预先施加预应力,这样就可以让构件的受压区能够预先产生拉应力,当受拉区预先产生了压应力,就能够减小构件在初始弯矩作用下,压应变及拉应变,可以增大构件在达到极限承载力时,所产生的应变的增量,包括加固钢筋时的应力,要充分地利用加固钢筋强度。
(三)预应力技术应用在钢筋混凝土多跨连续公路桥梁中
分析受力,那么多跨连续梁桥,有正弯与负弯矩区的两种受力区,支座处通常为负弯矩,而跨中处就多为正弯矩。当梁桥连续极限抗弯承载力与极限抗剪承载力无法满足使用要求的时候,就需要考虑用预应力技术对它进行加固处理。而在桥梁跨中的正弯矩区,极限抗弯承载力不足时,也要使用预应力技术加固技术,同时,还可以应用施工相对简单的一种粘贴碳纤维的方法对其薄弱部位进行加固。
(四)预应力技术应用在避免桥梁钢筋混凝土结构裂缝中
是公路桥梁常见的一种病害是混凝土裂缝问题,尤其是跨海、跨河大桥以及大型公路桥梁施工,更是特別容易出现混凝土裂缝,这个问题严重地影响桥梁的刚度与整体强度。目前国内,把预应力技术应用到钢筋混凝土中施工的案例较多,根据观察,这种技术可以有效避免混凝土再出现裂缝,确实收到了显著的效果。
二、预应力技术在公路桥梁应用中的问题
(一)预应力钢筋张拉伸长量不足问题
往往在实际施工的过程中,会出现类似预应力钢筋的伸长量不足的问题,这方面原因包括两点,或者是预应力的钢筋预留管道不够顺直,使预应力的钢筋与管道内壁摩擦力增大,而在控制张拉应力没有发生变化的前提之下,预应力钢筋平均张拉应力,瘦摩擦力影响而降低,导致了钢筋伸长量不足。或者是实际工程中,采用的预应力钢筋弹性模量及理论计算时,采用的弹性模量数据出现了误差,结果计算的伸长量和实际伸长量不相同。
(二)预应力钢筋管道的堵塞问题
还有一些原因,是部分工程施工人员的专业技术与经验不足造成的,在预应力混凝土的浇筑过程中,经常会出现一些野蛮施工的情况,甚至于还有部分工程根本没有对混凝土做好及时养护措施,这些都有可能引起预应力钢筋预留管道不通,出现堵塞,使预应力钢筋张拉工作无法顺利进行,继而会影响到预应力钢筋张拉实际效果,还会导致预应力的钢筋理论计算值和实际拉长值出现较大误差,最终会对桥梁施工的工期与预算产生非常大的影响。
(三)预应力筋的定位
预应力筋的数量应该严格按设计时的要求铺设,以保证位置的准确,平面要顺直,彼此互不扭绞等。张拉端在设置时,要保证锚板与预应力筋的垂直,承压板安装好以后必须固定牢固,以防止混凝土浇筑时发生移位。当预应力筋位置遇有施工洞以及预留洞口时,保证预应力筋的位置,不断也不绕,要离洞口边距30mm,且束布置。
(四)预应力混凝土张拉前出现裂隙的问题
在使用荷载作用下钢筋混凝土结构出现裂隙是无法避免的,对于一部分预应力“b”类构件也允许出现一定程度小裂隙,可是应该减少在预制场内预制构件的裂隙。混凝土构件在张拉前,出现裂隙原因往往是干缩与温差所造成的,这种裂缝一般出现在构件的表面处,当然,也会出现在箍筋的位置,但宽度较小,分布出不均匀,梁板类的构件则多沿构件短方向分布,它平行于短边,其深进与贯穿的裂缝也常与短边的方向平行,这种裂缝一般沿构件全长呈分段形态出现,部分裂缝则从构件顶面一直延伸到构件的侧面。
三、预应力技术在公路桥梁应用中问题的解决方法
(一)预应力钢筋张拉伸长量不足的防治措施
在预留预应力钢筋管道时,应该对管道里每一个坐标的位置都按照之前计算的数据准确将其定位并将固定牢固,同时,还要保证整个管道的线形圆滑与顺直,特别注意的是,要小心防止由施工造成局部的弯曲,在混凝土浇筑前,必须要经过认真检查,之后才可以开始施工。
预应力体系质量的重要基础保障即是预应力筋和波纹管的安装质量。在施工中,要严格施工的过程控制,以保证灌注混凝土之后波纹管不会漏、不会堵、也不偏与不变形,可以采取如下的措施:在使用前,对波纹管进行严格检查,检查是否存在破损,如发现损伤且无法修复,坚决要换掉不用;在安装波纹管前,要去掉端头的卷边、折角、毛刺;要仔细检查,以确保波纹管的定位准确无误,严格防止上浮、下沉或左右位置移动,其偏差值必须在规范的要求内,波纹管定位所使用的钢筋网片与波纹管的间隙要小于3mm的设置间距;而直线段小于1m,曲线段也应小于0.5m;电气焊的作业如果是在管道附近时,一定要在波纹管上面覆盖薄铁皮或湿麻袋,以避免波纹管路被损伤;在施工过程中一定要注意避免尖锐物品(如铁件)与波纹管接触,要保护好施工管道;记得在施工时避免振捣棒触及到波纹管。 (二)预应力钢筋预留管道堵塞问题的解决措施
要想避免预应力钢筋预留管道堵管的问题,就要严格按照安装管道要求的施工规范来施工作业,同时,要对管道的内部做好定位,以防止管道中出现弯折或扭曲。而在实际施工过程中,同时要杜绝野蛮操作情况,要组织一些专业的人员,对施工工人进行跟班,及时做好、控制抽芯时间。
(三)预应力钢筋施加预应力过大问题的解决措施
在施工的工程中,应该防止预应力的钢筋预应力过大。解决措施首先就是要加强对预应力材料的检验,还要将各道工序的施工质量加以控制。其次,要严格控制在桥梁梁体中,混凝土养护龄期,在梁体张拉之前,要对梁体的混凝土强度有要求,除此以外,还要对梁体混凝土的养护龄期严格控制,以避免过早张拉,影响混凝土的养护。
(四)真空灌浆
在后张预应力的混凝土结构中,预应力筋防腐蚀的问题,还有与结构混凝土共同工作的问题,这些都是通过预应力筋与压力灌浆充满预应力筋预埋孔道之间的空隙得到解决的,当后张预应力筋,处于一种非水平倾斜状态与多跨度的弯曲状态时,水泥浆的泌水蒸发会形成一种无水泥浆存在空间,会使此处的预应力筋没有保护。而预应力筋如果在高应力状态下,它对腐蚀损坏非常敏感,很可能会造成预应力筋腐蚀部位断面缺损,严重影响预应力混凝土结构安全与耐久性。所以,灌装质量好坏会直接影响预应力筋防腐蚀的性能与预应力构筑物安全性能与耐久性能。综上可以看到,预应力孔道的灌浆施工作业时的质量问题,即孔道中的水泥浆没有充满,出现了空隙;水泥浆物体硬化后,就会收缩与孔道壁分离;这种水泥浆硬化后的强度不满问题,要进行重点解决。
(五)加强公路桥梁混凝土的质量控制
公路桥梁桥体中混凝土的质量控制包括了许多方面,当然,每一个混凝土有可能存在质量问题的地方都一定要进行全面、仔细、严格、细致的质量检查与控制,从混凝土配合比的设计、运输、搅拌、振捣、浇注甚至养护等,这些环节都要严格监督,仔细把关。在这其中,混凝土配比设计是一个影响混凝土质量的关键因素,在一般情况下,一定要在满足规范与施工要求的前提下,尽量去减少混凝土用水量,这样可以降低温度,应力对混凝土的强度的影响,同时,也可以改善由混凝土的徐变收缩引起的施加预应力前出现裂缝应力损失。
四、结语
从我国建筑中实际的应用情况来分析,预应力技术已在我国的公路桥梁施工占有巨大应用优势,它也确实在施工中得到了普遍認可与广泛应用。我们的目的,是从常见的问题着手,将作业中的不足与缺点总结出来,积累经验与教训,在施工准备和质量监督中做得更好,发挥预应力技术的特点,为公路桥梁施工技术创造进步的基础,将国家经济投入在工程中发挥更大作用。
参考文献:
[1]陈娇.公路桥梁预应力混凝土施工技术解析[j].交通与工程,2009(12).
[2]徐东辉.公路桥梁预应力混凝土施工中的常见问题和处理 [a].科技资讯.2011(07):97-98.
[3]俞建辉,王建国.浅谈公路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题[j].中国高新技术企业,2010(03):45-47.
关键词:预应力技术;公路桥梁;施工
预应力混凝土结构在建筑与道路行业是一项被广泛推广与应用的新技术,也是现代科学不断进步与发展的产物,它较之传统的公路桥梁技术不同,这种预应力技术开始得较晚,所以在路桥建设中尚存在不足。但我相信,随着技术不断发展与推进,预应力技术的应用领域在其实际应用中存在的诸多问题都会得到有效解决,这种技术的未来空间也会非常广阔。
一、预应力技术应用在公路桥梁施工中的特点
(一)桥梁受弯构件中预应力技术的应用
目前广泛应用在公路桥梁常用的加固材料是碳纤维,它具有很高的强度以及简单易用的施工工艺,采用碳纤维片材可以对钢筋混凝土的公路桥梁受弯构件起加固作用。为了增加公路桥梁的承载力,要使用预应力技术,这样可以防止受压区混凝土的压应变达到混凝土极限压应变,能够提高受弯构件极限承载力,以及极限拉应变。
(二)预应力技术应用在公路桥梁加固施工中
对构件性能的提高以及对强度的补强、还有对结构的提高或维持是目前公路桥梁加固工程中增加公路桥梁的承载力的方式,为了满足我国交通运输日益增长的要求,为了延长桥梁实际使用的寿命,也为了减少在加固施工时,混凝土初始应变值,应该考虑对构件预先施加预应力,这样就可以让构件的受压区能够预先产生拉应力,当受拉区预先产生了压应力,就能够减小构件在初始弯矩作用下,压应变及拉应变,可以增大构件在达到极限承载力时,所产生的应变的增量,包括加固钢筋时的应力,要充分地利用加固钢筋强度。
(三)预应力技术应用在钢筋混凝土多跨连续公路桥梁中
分析受力,那么多跨连续梁桥,有正弯与负弯矩区的两种受力区,支座处通常为负弯矩,而跨中处就多为正弯矩。当梁桥连续极限抗弯承载力与极限抗剪承载力无法满足使用要求的时候,就需要考虑用预应力技术对它进行加固处理。而在桥梁跨中的正弯矩区,极限抗弯承载力不足时,也要使用预应力技术加固技术,同时,还可以应用施工相对简单的一种粘贴碳纤维的方法对其薄弱部位进行加固。
(四)预应力技术应用在避免桥梁钢筋混凝土结构裂缝中
是公路桥梁常见的一种病害是混凝土裂缝问题,尤其是跨海、跨河大桥以及大型公路桥梁施工,更是特別容易出现混凝土裂缝,这个问题严重地影响桥梁的刚度与整体强度。目前国内,把预应力技术应用到钢筋混凝土中施工的案例较多,根据观察,这种技术可以有效避免混凝土再出现裂缝,确实收到了显著的效果。
二、预应力技术在公路桥梁应用中的问题
(一)预应力钢筋张拉伸长量不足问题
往往在实际施工的过程中,会出现类似预应力钢筋的伸长量不足的问题,这方面原因包括两点,或者是预应力的钢筋预留管道不够顺直,使预应力的钢筋与管道内壁摩擦力增大,而在控制张拉应力没有发生变化的前提之下,预应力钢筋平均张拉应力,瘦摩擦力影响而降低,导致了钢筋伸长量不足。或者是实际工程中,采用的预应力钢筋弹性模量及理论计算时,采用的弹性模量数据出现了误差,结果计算的伸长量和实际伸长量不相同。
(二)预应力钢筋管道的堵塞问题
还有一些原因,是部分工程施工人员的专业技术与经验不足造成的,在预应力混凝土的浇筑过程中,经常会出现一些野蛮施工的情况,甚至于还有部分工程根本没有对混凝土做好及时养护措施,这些都有可能引起预应力钢筋预留管道不通,出现堵塞,使预应力钢筋张拉工作无法顺利进行,继而会影响到预应力钢筋张拉实际效果,还会导致预应力的钢筋理论计算值和实际拉长值出现较大误差,最终会对桥梁施工的工期与预算产生非常大的影响。
(三)预应力筋的定位
预应力筋的数量应该严格按设计时的要求铺设,以保证位置的准确,平面要顺直,彼此互不扭绞等。张拉端在设置时,要保证锚板与预应力筋的垂直,承压板安装好以后必须固定牢固,以防止混凝土浇筑时发生移位。当预应力筋位置遇有施工洞以及预留洞口时,保证预应力筋的位置,不断也不绕,要离洞口边距30mm,且束布置。
(四)预应力混凝土张拉前出现裂隙的问题
在使用荷载作用下钢筋混凝土结构出现裂隙是无法避免的,对于一部分预应力“b”类构件也允许出现一定程度小裂隙,可是应该减少在预制场内预制构件的裂隙。混凝土构件在张拉前,出现裂隙原因往往是干缩与温差所造成的,这种裂缝一般出现在构件的表面处,当然,也会出现在箍筋的位置,但宽度较小,分布出不均匀,梁板类的构件则多沿构件短方向分布,它平行于短边,其深进与贯穿的裂缝也常与短边的方向平行,这种裂缝一般沿构件全长呈分段形态出现,部分裂缝则从构件顶面一直延伸到构件的侧面。
三、预应力技术在公路桥梁应用中问题的解决方法
(一)预应力钢筋张拉伸长量不足的防治措施
在预留预应力钢筋管道时,应该对管道里每一个坐标的位置都按照之前计算的数据准确将其定位并将固定牢固,同时,还要保证整个管道的线形圆滑与顺直,特别注意的是,要小心防止由施工造成局部的弯曲,在混凝土浇筑前,必须要经过认真检查,之后才可以开始施工。
预应力体系质量的重要基础保障即是预应力筋和波纹管的安装质量。在施工中,要严格施工的过程控制,以保证灌注混凝土之后波纹管不会漏、不会堵、也不偏与不变形,可以采取如下的措施:在使用前,对波纹管进行严格检查,检查是否存在破损,如发现损伤且无法修复,坚决要换掉不用;在安装波纹管前,要去掉端头的卷边、折角、毛刺;要仔细检查,以确保波纹管的定位准确无误,严格防止上浮、下沉或左右位置移动,其偏差值必须在规范的要求内,波纹管定位所使用的钢筋网片与波纹管的间隙要小于3mm的设置间距;而直线段小于1m,曲线段也应小于0.5m;电气焊的作业如果是在管道附近时,一定要在波纹管上面覆盖薄铁皮或湿麻袋,以避免波纹管路被损伤;在施工过程中一定要注意避免尖锐物品(如铁件)与波纹管接触,要保护好施工管道;记得在施工时避免振捣棒触及到波纹管。 (二)预应力钢筋预留管道堵塞问题的解决措施
要想避免预应力钢筋预留管道堵管的问题,就要严格按照安装管道要求的施工规范来施工作业,同时,要对管道的内部做好定位,以防止管道中出现弯折或扭曲。而在实际施工过程中,同时要杜绝野蛮操作情况,要组织一些专业的人员,对施工工人进行跟班,及时做好、控制抽芯时间。
(三)预应力钢筋施加预应力过大问题的解决措施
在施工的工程中,应该防止预应力的钢筋预应力过大。解决措施首先就是要加强对预应力材料的检验,还要将各道工序的施工质量加以控制。其次,要严格控制在桥梁梁体中,混凝土养护龄期,在梁体张拉之前,要对梁体的混凝土强度有要求,除此以外,还要对梁体混凝土的养护龄期严格控制,以避免过早张拉,影响混凝土的养护。
(四)真空灌浆
在后张预应力的混凝土结构中,预应力筋防腐蚀的问题,还有与结构混凝土共同工作的问题,这些都是通过预应力筋与压力灌浆充满预应力筋预埋孔道之间的空隙得到解决的,当后张预应力筋,处于一种非水平倾斜状态与多跨度的弯曲状态时,水泥浆的泌水蒸发会形成一种无水泥浆存在空间,会使此处的预应力筋没有保护。而预应力筋如果在高应力状态下,它对腐蚀损坏非常敏感,很可能会造成预应力筋腐蚀部位断面缺损,严重影响预应力混凝土结构安全与耐久性。所以,灌装质量好坏会直接影响预应力筋防腐蚀的性能与预应力构筑物安全性能与耐久性能。综上可以看到,预应力孔道的灌浆施工作业时的质量问题,即孔道中的水泥浆没有充满,出现了空隙;水泥浆物体硬化后,就会收缩与孔道壁分离;这种水泥浆硬化后的强度不满问题,要进行重点解决。
(五)加强公路桥梁混凝土的质量控制
公路桥梁桥体中混凝土的质量控制包括了许多方面,当然,每一个混凝土有可能存在质量问题的地方都一定要进行全面、仔细、严格、细致的质量检查与控制,从混凝土配合比的设计、运输、搅拌、振捣、浇注甚至养护等,这些环节都要严格监督,仔细把关。在这其中,混凝土配比设计是一个影响混凝土质量的关键因素,在一般情况下,一定要在满足规范与施工要求的前提下,尽量去减少混凝土用水量,这样可以降低温度,应力对混凝土的强度的影响,同时,也可以改善由混凝土的徐变收缩引起的施加预应力前出现裂缝应力损失。
四、结语
从我国建筑中实际的应用情况来分析,预应力技术已在我国的公路桥梁施工占有巨大应用优势,它也确实在施工中得到了普遍認可与广泛应用。我们的目的,是从常见的问题着手,将作业中的不足与缺点总结出来,积累经验与教训,在施工准备和质量监督中做得更好,发挥预应力技术的特点,为公路桥梁施工技术创造进步的基础,将国家经济投入在工程中发挥更大作用。
参考文献:
[1]陈娇.公路桥梁预应力混凝土施工技术解析[j].交通与工程,2009(12).
[2]徐东辉.公路桥梁预应力混凝土施工中的常见问题和处理 [a].科技资讯.2011(07):97-98.
[3]俞建辉,王建国.浅谈公路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题[j].中国高新技术企业,2010(03):45-47.