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摘要:随着现代公路桥梁工程的不断展开,预应力技术俨然已经成为推动现代公路桥梁建设的重要技术手段,同时对公路桥梁建设所起的作用也越来越明显,但是由于预应力施工技术在我开展的时间相对较短,在实际施工过程中还会存在较多的问题,保证对相应问题的解决是公路桥梁发展的关键。本文探讨了桥梁预应力工程的施工技术。
关键词:桥梁;预应力;施工;技术
中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:
预应力混凝土就是在使用前预先引入永久内应力,以降低荷载应力或改善工作性能的配筋混凝土,引入的内应力称为预加应力,其性质根据欲抵消的荷载应力特征而确定,其分布与荷载应力的分布规律相似、方向相反。最常用的是在混凝土中预加压应力,当外荷载作用时,预压应力首先用来抵消荷载拉应力,只有当荷载拉应力值超过预压应力值后,混凝土结构才产生拉应力、甚至开裂,因此,预加应力可实现混凝土结构受拉区在正常使用时不开裂或延迟开裂的目的。
一、桥梁结构预应力技术的特点
便于采用体外预应力技术:体外预应力技术在简化桥梁施工方面的作用是十分明显的,由此带来的经济效益也是十分可观的。采用体外预应力筋取消了繁杂的制孔、穿束和压浆工序,简化了施工工艺,加快了施工进度。由于钢束布置在体外,梁肋中不设管道,避免了截面削弱,有利于混凝土浇注,混凝土质量从而可以得到保证。体外预应力筋特别适用于大跨径预应力混凝土桥梁的拼装节段式施工,而取消孔道灌浆工序,则可实现全年施工,这对于寒冷地区的桥梁施工具有十分重要的现实意义。通过加固和维修原有预应力混凝土体内配束桥梁,取得了很多用体外预应力加固的经验,使体外预应力技术成为旧桥加固的最积极有效的方法,而桥梁施工技术的发展也同时丰富了体外束的应用。对于预应力混凝土桥梁,采用体外预应力对受拉区进行加固,可以抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而能较大幅度地提高桥梁的承载能力。
充分体现预应力结构耐疲劳性能的优势:桥梁结构是特殊结构,在车辆等动荷载的作用下,结构体不可避免地产生振动,易使结构发生疲劳破坏,从而影响结构的使用寿命。使用预应力结构后,预应力作用可以降低结构中的应力循环幅度,进而改善结构受力情况,提高结构抗疲劳性能。
预应力结构技术与施工架设工艺融为一体:桥梁结构领域中,预应力技术既是一种结构手段,又是与施工方法结合形成一整套以节段式施工为主体的预应力施工方法,主要有预应力悬臂分段施工技术、分段顶推施工技术、移动模架逐孔施工技术、块体节段拼装技术、大节段预制吊装技术等。这些施工技术与预应力技术是紧密相关的。预应力技术的应用,不仅使刚桥采用的一些施工方法(如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法)在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用,而且还为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。在工程中,根据需要可在结构纵、横以及竖向任意分段,施加预应力,即可集成理想的结构整体。
充分体现预应力技术建造超大跨度结构的优势:由于预应力结构充分利用了高强度材料,所以构件截面小,自重弯矩占总弯矩的比例也被大大减小,桥梁的跨越能力得到提高。目前,预应力技术已被广泛应用到各种形式的桥梁结构中,以提高其跨径。
二、预应力施工技术使用问题
1、管道堵塞
预应力技术在桥梁施工程中的应用所面临的管道堵塞问题主要有两种表现形式,其一为波纹管堵塞现象的出现,其二是孔道堵塞现象的出现。
第一,波纹管堵塞。这种堵塞问题通常是在混凝土浇筑工序完成之后出现的,波纹管堵塞问题的出现所带来的不良影响是实际施工中钢绞线的实际值与之前的设计值之间出现了差距,这种问题出现之后,还要浪费大量的人力、物力进行修正,最重要的是延误了工期。波纹管堵塞现象出现的原因主要有两种,一种是施工中施工人员没有根据规范的要求进行操作,故此,导致波纹管弯折或接头松动现象的出现,进而造成了水泥进入到管道中阻塞管道;另一种是桥梁工程所使用的波纹管管道自身质量的问题,由于受到利益观和市场假冒伪劣产品的影响,有些工程所使用的管道管身有很多细小的孔洞,而水泥浆就会顺着这些小孔洞进入波纹管,水泥浆凝固,最终堵塞波纹管。
第二,孔道堵塞。孔道的堵塞会导致预应力的钢筋无法通过,张力效果会受到严重影响,也就影响了施工的质量。原因主要是水泥还没有凝固就抽出了内芯。
2、预应力施工前裂缝问题的存在
这种裂缝问题的存在一般情况下是在预应力技术施工之前就出现的,是桥梁施工中一种常见问题,是钢筋混凝土结构中所不可避免的问题,其产生的原因是因为建筑物体受到了气温大温差的影响,所以,在施工中要注意对温度进行控制就可以了。
3、张拉力问题
这里的张拉力问题主要是指张拉工艺和张拉力的控制问题。其一,张拉工艺问题。该问题是在预应力过长时会出现的,目前我国张拉工艺的使用主要是在“浇筑大跨度预应力连续箱梁底板预应力的工程”,根据相关规定,在此项工程中如果跨度超过了三十米,为了保证跨中承受力需求,通常要使用两端对称的张拉工艺。但是,实际情况显示,我国道路桥梁中有很大一部分是因为张拉工艺使用的不合理造成了裂缝的出现。其二,张拉力控制问题。如果预应力技术的使用欠缺规范性,那么张拉力就得不到准确的控制,桥梁工程的施工质量也就得不到保证。
通常情况下,张拉作业是对预应力筋长的伸长量以及张力进行同时控制的,但是在实际操作中对张力的计量会出现较大的误差,同时受到人员素质的影响会导致误差变大,尤其是在多束张拉中,拉力都是不同的,误差的出现就会导致弹性模量的取值失去准确性,进而影响工程张力控制。
三、桥梁施工中预应力技术的施工质量控制
1、控制好预应力材料质量
首先,必须对预应力材料的质量进行严格控制,施工单位应选用产品质量和信誉良好的生产厂家,并且产品应具备出厂合格证明和相关的质检报告。材料在进入施工现场前,必须对其进行检验,确保其强度、严密性以及刚度等各项性能指标都能达到质量标准的要求后,方可予以使用,严禁使用质量不合格的产品,一经发现产品质量存在问题,应及时与厂家联系或返厂;其次,应加强对波纹管的保护,尽可能减少对其的外部损伤,同时还应减少电焊的作业次数,波纹管应在普通钢筋骨架成型后在进行铺设。此外,混凝土振捣过程中应尽量避开波纹管,并选用大一号规格的波纹管作为套管,管长应控制在20~30cm的范围内,并使用胶带将两端的环向缝隙密闭;再次,应慎重选择预应力锚具。一般在采用后张法的预应力结构中常会用到预应力锚具,其属于永久性锚固装置,作用是保证预应力筋的张拉力能够顺利传递到混凝土上。在锚具的选择上应对其质量予以注意,应尽量选择吨位较大、应力损失小、锚力变化多、便于穿锁及链接的锚具。
2、预应力钢筋预埋阶段的施工质量控制
主要是保证其曲线形状,这就包括了各个控制点的高程定位必须牢固准确.在相关工序施工时不能影响和破坏预应力钢筋的波纹套管.一旦发现问题应当及时进行处理。
3、预应力钢筋在其张拉及灌浆阶段的施工质量控制
主要是保证其控制张拉应力能够满足没计要求,并且其伸长值的变化电在没汁和规范所要求的范围之内,另外就是确保灌浆的计量准确无误,从而使得孔道内的浆体饱满。
4、预应力工程施工过程
对于各类孔道接口、连接处以及外露的孔道口都必须予以严密的封堵,以防由于异物进入或者漏浆而导致孔道堵塞的现象发生。另外,在进行普通钢筋的安装过程中,应当注意对预应力钢筋的成品保护,避免将预应力钢筋的外皮或套管剌破或损坏。在焊接施工过程中,绝不能将预应力钢筋作为搭接钢筋,并注意不得在预应力钢筋附近进行焊接工作,如必须在该处进行焊接,则应采取有效的保护措施,确保预应力钢筋的质量和安全。
5、对于施工过程中的用水量必须严格加以控制
对于那些因为没有及时使用而导致流动陛下降的水泥浆,坚决不能通过加水的方法来提高其流动性;在浆体的搅拌过程中,对水泥、外加剂及施工用水的用量都应当严格按照要求进行投放;搅拌完成的液体及时使用,争取搅拌量和使用量相等,不再器械中停留,不可新旧相混,旧材料未倒出之前不可加入新材料,更不可为了节省时间出料和进料同时进行,此外,壓浆开始之前要检查管道中有无其他物质,废物,包括水,如果有选择空压机把这些残留物质清理出管道再施工。
四 小结
综上所述,预应力技术的应用是一个相对复杂的工程,在施工中一定要注意对细节进行把握,避免问题的出现,提高预应力的应用质量,同时也充分发挥预应力技术的优势。本文主要从预应力在桥梁工程中的应用;预应力所面临的问题以及技术质量控制方法等三个方面对桥梁工程的预应力施工技术进行了简要的论述,还望对工程的实际操作有所帮助。
参考文献:
[1] 李萍.预应力混凝土桥梁锚下裂纹分析及处理[J].福建建设科技.2008(2)
[2]胡狄.预应力混凝土结构设计基本原理,2009.
[3] 成扬. 公路桥梁施工中预应力技术探讨[J]. 内蒙古公路与运输, 2011,(06) .
[4] 王博. 谈桥梁钻孔灌注桩施工技术要点[J]. 山西建筑, 2012,(07) .
作者简介:杨红顺,男,本科,现就职于太原路桥建设有限公司质量检测中心,工程师,质量检测中心副主任兼技术负责人。
关键词:桥梁;预应力;施工;技术
中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:
预应力混凝土就是在使用前预先引入永久内应力,以降低荷载应力或改善工作性能的配筋混凝土,引入的内应力称为预加应力,其性质根据欲抵消的荷载应力特征而确定,其分布与荷载应力的分布规律相似、方向相反。最常用的是在混凝土中预加压应力,当外荷载作用时,预压应力首先用来抵消荷载拉应力,只有当荷载拉应力值超过预压应力值后,混凝土结构才产生拉应力、甚至开裂,因此,预加应力可实现混凝土结构受拉区在正常使用时不开裂或延迟开裂的目的。
一、桥梁结构预应力技术的特点
便于采用体外预应力技术:体外预应力技术在简化桥梁施工方面的作用是十分明显的,由此带来的经济效益也是十分可观的。采用体外预应力筋取消了繁杂的制孔、穿束和压浆工序,简化了施工工艺,加快了施工进度。由于钢束布置在体外,梁肋中不设管道,避免了截面削弱,有利于混凝土浇注,混凝土质量从而可以得到保证。体外预应力筋特别适用于大跨径预应力混凝土桥梁的拼装节段式施工,而取消孔道灌浆工序,则可实现全年施工,这对于寒冷地区的桥梁施工具有十分重要的现实意义。通过加固和维修原有预应力混凝土体内配束桥梁,取得了很多用体外预应力加固的经验,使体外预应力技术成为旧桥加固的最积极有效的方法,而桥梁施工技术的发展也同时丰富了体外束的应用。对于预应力混凝土桥梁,采用体外预应力对受拉区进行加固,可以抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而能较大幅度地提高桥梁的承载能力。
充分体现预应力结构耐疲劳性能的优势:桥梁结构是特殊结构,在车辆等动荷载的作用下,结构体不可避免地产生振动,易使结构发生疲劳破坏,从而影响结构的使用寿命。使用预应力结构后,预应力作用可以降低结构中的应力循环幅度,进而改善结构受力情况,提高结构抗疲劳性能。
预应力结构技术与施工架设工艺融为一体:桥梁结构领域中,预应力技术既是一种结构手段,又是与施工方法结合形成一整套以节段式施工为主体的预应力施工方法,主要有预应力悬臂分段施工技术、分段顶推施工技术、移动模架逐孔施工技术、块体节段拼装技术、大节段预制吊装技术等。这些施工技术与预应力技术是紧密相关的。预应力技术的应用,不仅使刚桥采用的一些施工方法(如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法)在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用,而且还为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。在工程中,根据需要可在结构纵、横以及竖向任意分段,施加预应力,即可集成理想的结构整体。
充分体现预应力技术建造超大跨度结构的优势:由于预应力结构充分利用了高强度材料,所以构件截面小,自重弯矩占总弯矩的比例也被大大减小,桥梁的跨越能力得到提高。目前,预应力技术已被广泛应用到各种形式的桥梁结构中,以提高其跨径。
二、预应力施工技术使用问题
1、管道堵塞
预应力技术在桥梁施工程中的应用所面临的管道堵塞问题主要有两种表现形式,其一为波纹管堵塞现象的出现,其二是孔道堵塞现象的出现。
第一,波纹管堵塞。这种堵塞问题通常是在混凝土浇筑工序完成之后出现的,波纹管堵塞问题的出现所带来的不良影响是实际施工中钢绞线的实际值与之前的设计值之间出现了差距,这种问题出现之后,还要浪费大量的人力、物力进行修正,最重要的是延误了工期。波纹管堵塞现象出现的原因主要有两种,一种是施工中施工人员没有根据规范的要求进行操作,故此,导致波纹管弯折或接头松动现象的出现,进而造成了水泥进入到管道中阻塞管道;另一种是桥梁工程所使用的波纹管管道自身质量的问题,由于受到利益观和市场假冒伪劣产品的影响,有些工程所使用的管道管身有很多细小的孔洞,而水泥浆就会顺着这些小孔洞进入波纹管,水泥浆凝固,最终堵塞波纹管。
第二,孔道堵塞。孔道的堵塞会导致预应力的钢筋无法通过,张力效果会受到严重影响,也就影响了施工的质量。原因主要是水泥还没有凝固就抽出了内芯。
2、预应力施工前裂缝问题的存在
这种裂缝问题的存在一般情况下是在预应力技术施工之前就出现的,是桥梁施工中一种常见问题,是钢筋混凝土结构中所不可避免的问题,其产生的原因是因为建筑物体受到了气温大温差的影响,所以,在施工中要注意对温度进行控制就可以了。
3、张拉力问题
这里的张拉力问题主要是指张拉工艺和张拉力的控制问题。其一,张拉工艺问题。该问题是在预应力过长时会出现的,目前我国张拉工艺的使用主要是在“浇筑大跨度预应力连续箱梁底板预应力的工程”,根据相关规定,在此项工程中如果跨度超过了三十米,为了保证跨中承受力需求,通常要使用两端对称的张拉工艺。但是,实际情况显示,我国道路桥梁中有很大一部分是因为张拉工艺使用的不合理造成了裂缝的出现。其二,张拉力控制问题。如果预应力技术的使用欠缺规范性,那么张拉力就得不到准确的控制,桥梁工程的施工质量也就得不到保证。
通常情况下,张拉作业是对预应力筋长的伸长量以及张力进行同时控制的,但是在实际操作中对张力的计量会出现较大的误差,同时受到人员素质的影响会导致误差变大,尤其是在多束张拉中,拉力都是不同的,误差的出现就会导致弹性模量的取值失去准确性,进而影响工程张力控制。
三、桥梁施工中预应力技术的施工质量控制
1、控制好预应力材料质量
首先,必须对预应力材料的质量进行严格控制,施工单位应选用产品质量和信誉良好的生产厂家,并且产品应具备出厂合格证明和相关的质检报告。材料在进入施工现场前,必须对其进行检验,确保其强度、严密性以及刚度等各项性能指标都能达到质量标准的要求后,方可予以使用,严禁使用质量不合格的产品,一经发现产品质量存在问题,应及时与厂家联系或返厂;其次,应加强对波纹管的保护,尽可能减少对其的外部损伤,同时还应减少电焊的作业次数,波纹管应在普通钢筋骨架成型后在进行铺设。此外,混凝土振捣过程中应尽量避开波纹管,并选用大一号规格的波纹管作为套管,管长应控制在20~30cm的范围内,并使用胶带将两端的环向缝隙密闭;再次,应慎重选择预应力锚具。一般在采用后张法的预应力结构中常会用到预应力锚具,其属于永久性锚固装置,作用是保证预应力筋的张拉力能够顺利传递到混凝土上。在锚具的选择上应对其质量予以注意,应尽量选择吨位较大、应力损失小、锚力变化多、便于穿锁及链接的锚具。
2、预应力钢筋预埋阶段的施工质量控制
主要是保证其曲线形状,这就包括了各个控制点的高程定位必须牢固准确.在相关工序施工时不能影响和破坏预应力钢筋的波纹套管.一旦发现问题应当及时进行处理。
3、预应力钢筋在其张拉及灌浆阶段的施工质量控制
主要是保证其控制张拉应力能够满足没计要求,并且其伸长值的变化电在没汁和规范所要求的范围之内,另外就是确保灌浆的计量准确无误,从而使得孔道内的浆体饱满。
4、预应力工程施工过程
对于各类孔道接口、连接处以及外露的孔道口都必须予以严密的封堵,以防由于异物进入或者漏浆而导致孔道堵塞的现象发生。另外,在进行普通钢筋的安装过程中,应当注意对预应力钢筋的成品保护,避免将预应力钢筋的外皮或套管剌破或损坏。在焊接施工过程中,绝不能将预应力钢筋作为搭接钢筋,并注意不得在预应力钢筋附近进行焊接工作,如必须在该处进行焊接,则应采取有效的保护措施,确保预应力钢筋的质量和安全。
5、对于施工过程中的用水量必须严格加以控制
对于那些因为没有及时使用而导致流动陛下降的水泥浆,坚决不能通过加水的方法来提高其流动性;在浆体的搅拌过程中,对水泥、外加剂及施工用水的用量都应当严格按照要求进行投放;搅拌完成的液体及时使用,争取搅拌量和使用量相等,不再器械中停留,不可新旧相混,旧材料未倒出之前不可加入新材料,更不可为了节省时间出料和进料同时进行,此外,壓浆开始之前要检查管道中有无其他物质,废物,包括水,如果有选择空压机把这些残留物质清理出管道再施工。
四 小结
综上所述,预应力技术的应用是一个相对复杂的工程,在施工中一定要注意对细节进行把握,避免问题的出现,提高预应力的应用质量,同时也充分发挥预应力技术的优势。本文主要从预应力在桥梁工程中的应用;预应力所面临的问题以及技术质量控制方法等三个方面对桥梁工程的预应力施工技术进行了简要的论述,还望对工程的实际操作有所帮助。
参考文献:
[1] 李萍.预应力混凝土桥梁锚下裂纹分析及处理[J].福建建设科技.2008(2)
[2]胡狄.预应力混凝土结构设计基本原理,2009.
[3] 成扬. 公路桥梁施工中预应力技术探讨[J]. 内蒙古公路与运输, 2011,(06) .
[4] 王博. 谈桥梁钻孔灌注桩施工技术要点[J]. 山西建筑, 2012,(07) .
作者简介:杨红顺,男,本科,现就职于太原路桥建设有限公司质量检测中心,工程师,质量检测中心副主任兼技术负责人。