预应力技术在公路桥梁工程中的应用

预应力技术在公路桥梁工程中的应用

1预应力对混凝土性能的影响钢筋混凝土结构广泛应用于传统的桥梁建设中。然而，随着交通流量的增加，结构也受到使用的限制，桥梁的重量增加，弯曲件的强度下降。施加预应力可以提高混凝土构件的抗裂能力，改善结构的耐久性；利用高强度钢筋和高强度混凝土的性能，减少结构的截面尺寸和自重；提高混凝土构件的刚度，减少变形，提高结构的跨径。预应力结构在桥梁工程中的主要构件为预制板、T形梁等，引入和应用预应力施工技术可充分发挥受弯构件的受压性，改善其抗弯和抗拉性能2索赔技术在道路和桥梁上的应用2.1桥梁的品质分析预制板是路桥工程中极为普遍的模块，该处的质量直接影响桥梁的品质。在预制板制造阶段，通过预应力技术的应用可增强预制效果，提高稳定性和抗震性。钢绞线为预制板制造中的主要材料，普遍使用具有低松弛、高强度特性的钢绞线。2.2加固构件材料碳纤维材料兼具强度高、性能稳定的特点。鉴于此，在预应力技术应用中常将其作为受弯构件的加固材料而使用，如图1所示。从桥梁运营的角度来看，尽管构件的承载能力已经达到上限值（压缩应力极限），但由于碳纤维可提供足够的拉应力，因此，规避了构件受损的问题。2.3预应力技术在结构施工中的应用在公路桥梁结构体系中，混凝土T形梁是应用频率较高的结构，如图2所示。若在该类结构的施工中应用预应力技术可形成反向拉力，确保内力可维持均衡的状态。桥梁长度较大时，常采用先张法，以提高混凝土T形梁的强度。2.4新造林加固构件桥梁的运营环境特殊，易受水流等外部因素的干扰出现失稳现象，此时更加凸显桥梁加固的重要性。在旧桥加固中常应用特定的补强构件，以达到提高桥梁承载力和耐久性的效果，如图3所示。例如增加辅助构件、加固基础、增加配筋、于外部施加预应力等均是较为典型的加固方式3预应力技术预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构相比，前者可提高受压构件的稳定性，当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后容易被压弯，以致丧失稳定而破坏，但如果对钢筋混凝土板（梁）施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，且可帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。所以，在公路桥梁施工中，大部分情况下会选择使用预应力混凝土施工技术，以增强抗弯性和受压能力。但该技术在具体施工中会遇到一些问题，本文阐述了其常见问题，并提出解决方案。3.1混凝土施工中出现的问题(1）预应力构件断裂。断裂的发生概率较高，此现象的出现与外力作用不合理有密切关联。随着外力的增加，当其超过预应力钢筋混凝土构件的极限强度时，构件将出现断裂现象，对桥梁的质量造成严重影响。(2）张拉力失控或预应力损失过大。施工人员未按照规范将相关工作落实到位，例如张拉力偏离设计要求、钢筋混凝土结构形成的稳固效应较差，加之外部因素的作用，极易出现结构崩塌等问题。例如，为加快工期，构件混凝土采用早强剂或提高混凝土配置比强度，一般3～4d混凝土强度即可达到设计强度的80%以上，有的甚至达到95%以上，在梁体混凝土浇筑3～4d后开始张拉。在此龄期内混凝土的收缩和徐变并未完成，随着龄期的增加，引起的预应力损失过大，且会导致张拉后梁体反拱度过大。(3）预应力管道堵塞。施工中未严格依据规划图纸进行钢筋管道的装置和定位，管道出现曲折、歪曲、松动等现象；波纹管质量问题或施工时波纹管接头未密封等原因将会导致桥梁预应力钢筋管道经常出现阻塞情况，使钢绞线穿索时不能顺利通过或勉强通过，严重影响钢绞线的张拉效果，使预应力钢筋的实际张拉长度与理论计算长度出现很大差距，进而影响工程质量，此现象在后张法构件中体现得更为明显3.2解决对策3.2.1预应力钢筋的编码、编码采用专门加工作业间或工作台进行加工；对整束和单根预应力钢筋进行编号（要求每根预应力钢筋两端编号相同并与锚具各孔编号对应）、编束，并采用整束穿束工艺。预应力钢筋加工允许偏差见表1。3.2.2预应力钢筋张拉根据构件的特点、预应力钢筋的形状和长度及施工方法，选择适用的预应力钢筋张拉方法：(1）单端张拉方式：张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于长度不大于30m的直线预应力钢筋与锚固损失影响长度L(2）两端张拉方式：张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于长度大于30m的直线预应力钢筋与锚固损失影响长度L(3）分批张拉方式：对配有多束预应力钢筋的构件分批进行张拉，由于后批预应力钢筋张拉产生的混凝土弹性压缩对先批张拉的预应力钢筋造成预应力损失，所以先批张拉的预应力筋应加上该弹性压缩损失值，使分批张拉的每根预应力钢筋的张拉力基本相等。3.2.3加强波纹管密封加强波纹管质量抽检，确保材料质量合格，施工时在预应力管道内设置临时内衬管，同时做好接头处的密封工作，以避免漏浆；加强波纹管现场管理，避免其产生锈蚀、开裂和损伤；在1kN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。3.2.4锚具选择的影响锚具和钢绞线为预应力技术应用过程中的关键材料，在选择钢绞线时需充分考虑规格、性能参数（例如几何参数、表面状态）、尺寸公差等，保证其在使用过程中不出现断裂等异常现象。选择锚具时需着重考虑如下几点：若采用机械锚具则考虑预应力钢材端部的锚定条件，以便后续可正常施工。机械锚固的显著优势在于操作便捷、预应力损失可控；若采用楔形锚具则能够提高穿束的便捷性，且市面上可选的类型较为丰富，适用于多数施工场景。但楔形锚具也存在较明显的局限之处，例如预应力损失量较大、不具备重复张拉的条件等。图4为钢绞线系杆构造示意图。3.2.5合理选择锚具、管道以设计图纸为准，由专员完成预应力钢筋管道的安装作业，保证位置的准确性和管道的通畅性，避免管道偏位或堵塞现象。因为锚具、管道均是公路桥梁中较为重要的装置，且各自的性能将对桥梁质量造成明显的影响。对此，需提前组织设计工作，保证所用锚具和管道均具有可行性。一是充分关注锚固连接问题，以实际建设条件和工程质量要求为准，从技术可行性、施工安全性、便捷性等角度展开对比分析，选择合适的平锚；二是加强对锚点的测量，掌握其位置和标高，若不满足要求则及时调整。3.2.6张拉过程标准化传统的预应力张拉工艺人为操作误差大，张拉过程不规范，难以掌握和控制张拉质量。因此，充分利用现代科技成果特别是信息技术，改进传统的预应力张拉工艺，采用智能张拉精确施加应力，及时校核伸长量，实现“双控”，电脑智能控制张拉过程，减少预应力损失，同时实现质量远程监控，张拉过程真实记录，严格控制质量状况，消除张拉作业的随意性、变异性，减少人为因素和环境条件的干扰和影响，确保张拉质量和稳定性和可靠性。3.2.7施工材料配比合理选用早强剂，用于改善混凝土的性能。此外，严把材料质量关，按设计配比选取质量达标的水泥、砂等材料，遵循随拌随用的原则，尽可能在混凝土性能较佳时完成浇筑与振捣作业。后续养护阶段可采取覆盖土工布的方法，并定期洒水养生，其间及时制作试块并展开质量检验，用于判断混凝土的质量。3.2.8施工质量原因预应力技术具有精细化的特征，需由专业的施工人员完成相应的工作，否则易由于操作不规范而出现质量问题。在施工前挑选具有资质的员工，组建高素质的施工队伍，并将岗前培训和技术交底工作落实到位，使员工准确掌握施工技术的总体应用流程以及要点；施工期间由专员管理，及时指出施工人员的不当之处，引导其积极改进。4预应力技术应用预应力技术的应用可解决传统钢筋混凝土结构耐久性不足、