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【摘 要】在经济全球化发展的大环境下,我国市场经济也呈现不断发展的良好趋势,机械工业以及材料,公路桥梁技术也获得较大程度的发展。其中预应力技术为公路桥梁施工中广泛应用的方法,但容易在外界因素的影响下,施工质量水平受到影响。因此,在公路桥梁施工中采用预应力技术时,应该注意采取措施防止工作中问题发生,提高施工质量水平,保证公路桥梁施工的顺利进行。
【关键词】公路桥梁;施工;预应力技术
一、预应力技术的应用优势
在公路桥梁主体结构,边坡锚固等公路桥梁施工环节中,预应力技术均得到了广泛的应用,有效降低了公路建设使用材料设备。另外,此技术具有减轻自重的作用,切实增强了公路桥梁结构的抗渗、抗裂、抗滑等特征,减少其主拉应力,增加结构刚度,从根本上实现了安全快捷的施工操作。因此,在公路桥梁建设中应用预应力,势在必行。
二、常见的预应力混凝土技术的类型
1、移动模架施工
桥梁施工技术较为先进的技术之一就是移动模架施工技术,其是将模板、过孔功能以及支撑系统融为一体,相比于传统的施工技术而言,有着本质的区别。一般用于等高或者等跨的连续桥梁中,且要求桥梁的跨径在20米(不含)与50米(不含)之间。具有施工速度较快的优点,但是与之配套的设备成本却比较高。移动模架施工技术的施工首先需在承载梁上架设支架和模板以支撑。其次,需在桥跨的内部进行混凝土现浇施工。第三,待混凝土的强度达到一定质量标准后开始进行脱模。第四,沿着导梁的方向,移动模架至下一个需浇筑的桥孔,开始混凝土浇筑的施工,按此模式,直至完成全桥的施工。
2、顶推施工
一般应用于等截面的连续桥梁的施工中,在施工现场中,应首先设置预制场地,最佳位置是桥沿纵轴方向的后台处,然后将纵向预应力筋加入,以实现对梁身的分节段混凝土浇筑,最后使用滑动装置(由不锈钢以及四氟乙烯模压板所制成)加之水平液压千斤顶的预应力将桥梁逐渐顶进,直至施工全部完成。
3、悬臂施工
以桥中的墩处作为施工的起点,之后逐渐以对称的方式接长,直至将悬出梁的部分全部合拢。按照制作方式不同的混凝土,可將悬臂施工技术分为悬臂浇筑技术以及悬臂拼装技术两种。
三、预应力在公路桥梁施工中的应用
1、合理选择预应力钢绞线
预应力的钢筋、普通型钢绞线、冷拉钢丝、低松弛钢绞线作为主要的国内外选择预应力钢材。其中,低松弛性钢绞线具有耐用性强、性价比较高、构建美观等优点,其在桥梁、核电站等大型施工中得到广泛应用。在公路桥梁施工中合理选择钢绞线,能在确保施工质量的基础上有效减少钢材的使用,实现工程费用的最小化。与其他钢材相比较,预应力钢绞线的使用可使材料应用率降低30%左右,实现了良好的经济效益与社会效益。在选择预应力钢绞线的过程中,在综合考虑几何参数、伸长率、松弛情况等性能参数的同时,还必须掌握规格、尺寸、延伸率等标准。
2、选择高效的预应力锚具
机械锚固与摩阻锚固作为选择预应力锚具主要考虑的两大因素。由于机械锚固类锚具具有较强的实用性,在选择机械锚固类锚具过程中,主要考虑通过预应力钢材端部加工,将此锚具应用于单根钢绞线与多根钢绞线中。机械锚固类锚具的连接简单方便,其应力损伤比较小,在未行灌浆前能进行放松与张扣。相对于机械锚固类锚具,摩阻类锚具的应用难度较高,但具有方便、快捷施工等优点。
3、预应力效应分析
在预应力混凝土施工过程中,首先必须假定预应力钢筋的分布图,并进行分析整体所能承受的极限状态,掌握各截面应力的具体状态。在无法满足施工需求的情况下,必须进行改变钢筋的分布,以设计出可满足应力的有效分布图,最终实现科学的预应力筋、锚具以及体系设计等。
4、在路桥加固施工中的应用
桥梁加固作为公路桥梁施工的重要环节,起到关键性的作用。在施工中主要通过加固主要承重部分、改善整体结构性能等方法,进行公路桥梁的加固,充分发挥路桥承载能力的作用,不断增强路桥的使用性能,有效延长其使用周期。在路桥加固工程中,关键在于改善路桥的整体性能,不断增强构件的整体强度、刚度。尤其是将预应力技术应用于道路桥梁薄弱构件部位,可以有效减轻构件中的荷载,不断增强构件的强度与刚度。预应力处理、钢板加固以及碳纤维布粘贴等作为桥梁主要的加固方法。通过将预应力技术应用于受拉区,可有效提高桥梁构件承载力,充分发挥桥梁加固作用。
5、在受弯结构中的应用
预应力技术应用于公路桥梁的受弯结构中,具有施工简单、碳纤维强度等优势。在桥梁施工中应用碳纤维可产生一种应力,早期施工应变力较大的情况下,可能会严重破坏碳纤维预应力较差的构件,难以发挥碳纤维的应用效果。因此,在路桥施工中必须全面应用粘贴碳纤维片材料,灵活引进高效的预应力技术,使碳纤维片材料可产生相应的预应力,切实增强碳纤维应力,从而充分发挥碳纤维高强度的优势。
6、在箱梁钢绞线施工中的应用
箱梁钢绞线施工的注意事项比较多,主要某一个环节出现问题,将会对整体桥梁施工质量造成严重的影响。箱梁钢绞线施工中比较常见的问题是钢绞线在预应力张拉过程中的张拉顺序。在张拉箱梁钢绞线时,横向的钢绞线大多是自上而下进行的,腹板的张拉通常为自下而上。箱梁施工的张拉顺序包括:横梁的第一批钢束、纵梁钢束、横梁的剩余钢束等。在张拉完成后,必须及时对预应力管道进行压浆,若为雨季进行压浆,应该提前做好灌浆工作。
7、预应力筋穿索工艺
预应力公路桥梁施工中的一个关键步骤就是预应力筋的穿索工艺,钢绞线穿入道孔时,对波纹管管道接口处的影响较大,经常引发破损问题,所以要用胶带将钢束端头缠裹住,适当的将穿束速度减慢,减小冲击力,完成穿束工作后还要查看管道的完整性。钢绞线穿线施工的具有较大的难度,钢绞线在施工过程中容易出现缠绞的问题,要先在清洁的地面上对钢束进行梳理,用电焊机、固结磨具将端头焊接在一起并修平表面,当穿线过程中发生堵塞,则要停止施工,把混凝土层面凿开后,将杂物从管道中清除,使管道保持通畅,再继续施工。 8、预应力筋张拉工艺
高应力张拉、预紧张拉是预应力筋张拉过程中的两个重要步骤,为了降低钢绞线发生缠绕现象的几率,可以通过编号的方法,对钢绞线的位置分别进行确定,同时还要注意在张拉过程中避免出现内部钢束缠绕的情况。预应力钢绞线的张拉效果同预紧张拉有很大的关系,在预紧张拉过程中必须要保证钢绞线两端的对称性,从而降低钢绞线下垂、过长等因素的干扰,使钢绞线两端粘结长度保持一致。预应力筋张拉工艺一方面要确保钢绞线位置的正确性,另一方面还要预防钢绞线缠绕现象的发生,使钢绞线保持绷紧的状态。因此一定要控制好预紧力,合理的掌握好力度的大小,通常应将预紧张拉力定为设计张拉力的15%[2]。结束预紧张拉操作后应避免马上进行高应力张拉工艺,应先根据施工标准,认真检查梁体构件的排气孔、灌浆孔及大小等方面是否满足施工条件,并查看孔道及构件中预埋铁位置的准确性,保证孔道的通畅,分阶段、分层次、持续、不间断逐步完成混凝土的浇筑工作,消除影响张拉后钢绞线不合格的因素。
9、预应力技术在路桥钢筋混凝土结构中应用
公路桥梁施工最常见的质量通病为混凝土裂缝,尤其是的在大型公路桥梁施工中更容易出现混凝土裂缝问题。在钢筋混凝土中应用预应力技术,可有效预防裂缝的出现。预应力大多主要应用于公路桥梁混凝土的构建和结构使用前,进行施压受拉区的混凝土,在完成混凝土鋼筋的张拉后,钢筋可通过自身的回缩作用,使受拉区可以预先感应到钢筋施加的压力,最终避免混凝土裂缝的出现。
10、预应力技术在多跨连续桥梁中的应用
多跨桥梁结构复杂,其桥梁结构承受不同弯矩作用。大多情况下,混凝土结构的受剪能力和抗拉性能都比较差,因此,在多跨桥梁的施工过程中,必须采取预应力技术进行加固处理混凝土,增强其跨中部位和支座部位的抗拉性能和受剪能力,最终维持桥梁结构的稳定安全特征,提高公路桥梁施工效率。
11、压浆施工方法应用。如果采用预应力技术来进行桥梁构件的施工,在固定体外索锚横梁过程中,将局部粘结的方法给应用进来,并且要严格按照施工设计要求的标准来控制它的粘结度。通常情况下,要在保证压浆密实度符合相关要求的基础上,控制粘结路段的粘结力,保证超过了施工设计规定的张力,只有这样,方可以与锚固施工规定的标准所符合。在桥梁预应力施工项目中,非常重要的一个工序就是压浆施工,在正式施工之前,需要按照一比一的模型试验之后方可以进行。一般完成了张拉施工之后的一天之内,需要开始压浆施工工序,并且,只有将手动压浆机应用过来,方可以对压浆的均匀稳定性和压浆的压力适度给有效控制,促使桥梁工程的施工效果得到保证。
结束语
公路桥梁施工建设中,作为核心技术的预应力技术不断发展,日渐成熟,与其相关联的施工中的配套技术也在不断的改良发展之中,这些努力对提升公路桥梁的施工技术都起到了积极的推进作用。现代科学技术在公路桥梁施工中的应用,提高了施工效率,提升了施工质量,加强了民众的满意度,方便了交通,促进了国民经济的发展,现代科学技术的应用所带来的社会效益是不可估量的。社会日新月异的发展,对公路桥梁的施工技术也是挑战,如何应对时代发展的需要,是公路桥梁施工事业需要长期研究的问题。要全程跟踪施工过程,投入使用的效果,收集各种数据,进行全面分析,认真总结,分析问题,寻找解决方法,及时改进,并且及时反馈,积累施工经验。同时,还要关注海内外同行业是发展进程,积极学习,合作交流,取长补短,为了科学技术在公路桥梁施工的发展共同努力。让科技改变生活,共同创建中国梦。
参考文献:
[1]梁左生.公路桥梁施工中预应力技术的应用问题探讨[J].山西建筑,2013,(21).
[2]苏晓锋,张欢欢,王晓亮.解析公路桥梁施工管理与风险[J].黑龙江科技信息,2013,(34).
【关键词】公路桥梁;施工;预应力技术
一、预应力技术的应用优势
在公路桥梁主体结构,边坡锚固等公路桥梁施工环节中,预应力技术均得到了广泛的应用,有效降低了公路建设使用材料设备。另外,此技术具有减轻自重的作用,切实增强了公路桥梁结构的抗渗、抗裂、抗滑等特征,减少其主拉应力,增加结构刚度,从根本上实现了安全快捷的施工操作。因此,在公路桥梁建设中应用预应力,势在必行。
二、常见的预应力混凝土技术的类型
1、移动模架施工
桥梁施工技术较为先进的技术之一就是移动模架施工技术,其是将模板、过孔功能以及支撑系统融为一体,相比于传统的施工技术而言,有着本质的区别。一般用于等高或者等跨的连续桥梁中,且要求桥梁的跨径在20米(不含)与50米(不含)之间。具有施工速度较快的优点,但是与之配套的设备成本却比较高。移动模架施工技术的施工首先需在承载梁上架设支架和模板以支撑。其次,需在桥跨的内部进行混凝土现浇施工。第三,待混凝土的强度达到一定质量标准后开始进行脱模。第四,沿着导梁的方向,移动模架至下一个需浇筑的桥孔,开始混凝土浇筑的施工,按此模式,直至完成全桥的施工。
2、顶推施工
一般应用于等截面的连续桥梁的施工中,在施工现场中,应首先设置预制场地,最佳位置是桥沿纵轴方向的后台处,然后将纵向预应力筋加入,以实现对梁身的分节段混凝土浇筑,最后使用滑动装置(由不锈钢以及四氟乙烯模压板所制成)加之水平液压千斤顶的预应力将桥梁逐渐顶进,直至施工全部完成。
3、悬臂施工
以桥中的墩处作为施工的起点,之后逐渐以对称的方式接长,直至将悬出梁的部分全部合拢。按照制作方式不同的混凝土,可將悬臂施工技术分为悬臂浇筑技术以及悬臂拼装技术两种。
三、预应力在公路桥梁施工中的应用
1、合理选择预应力钢绞线
预应力的钢筋、普通型钢绞线、冷拉钢丝、低松弛钢绞线作为主要的国内外选择预应力钢材。其中,低松弛性钢绞线具有耐用性强、性价比较高、构建美观等优点,其在桥梁、核电站等大型施工中得到广泛应用。在公路桥梁施工中合理选择钢绞线,能在确保施工质量的基础上有效减少钢材的使用,实现工程费用的最小化。与其他钢材相比较,预应力钢绞线的使用可使材料应用率降低30%左右,实现了良好的经济效益与社会效益。在选择预应力钢绞线的过程中,在综合考虑几何参数、伸长率、松弛情况等性能参数的同时,还必须掌握规格、尺寸、延伸率等标准。
2、选择高效的预应力锚具
机械锚固与摩阻锚固作为选择预应力锚具主要考虑的两大因素。由于机械锚固类锚具具有较强的实用性,在选择机械锚固类锚具过程中,主要考虑通过预应力钢材端部加工,将此锚具应用于单根钢绞线与多根钢绞线中。机械锚固类锚具的连接简单方便,其应力损伤比较小,在未行灌浆前能进行放松与张扣。相对于机械锚固类锚具,摩阻类锚具的应用难度较高,但具有方便、快捷施工等优点。
3、预应力效应分析
在预应力混凝土施工过程中,首先必须假定预应力钢筋的分布图,并进行分析整体所能承受的极限状态,掌握各截面应力的具体状态。在无法满足施工需求的情况下,必须进行改变钢筋的分布,以设计出可满足应力的有效分布图,最终实现科学的预应力筋、锚具以及体系设计等。
4、在路桥加固施工中的应用
桥梁加固作为公路桥梁施工的重要环节,起到关键性的作用。在施工中主要通过加固主要承重部分、改善整体结构性能等方法,进行公路桥梁的加固,充分发挥路桥承载能力的作用,不断增强路桥的使用性能,有效延长其使用周期。在路桥加固工程中,关键在于改善路桥的整体性能,不断增强构件的整体强度、刚度。尤其是将预应力技术应用于道路桥梁薄弱构件部位,可以有效减轻构件中的荷载,不断增强构件的强度与刚度。预应力处理、钢板加固以及碳纤维布粘贴等作为桥梁主要的加固方法。通过将预应力技术应用于受拉区,可有效提高桥梁构件承载力,充分发挥桥梁加固作用。
5、在受弯结构中的应用
预应力技术应用于公路桥梁的受弯结构中,具有施工简单、碳纤维强度等优势。在桥梁施工中应用碳纤维可产生一种应力,早期施工应变力较大的情况下,可能会严重破坏碳纤维预应力较差的构件,难以发挥碳纤维的应用效果。因此,在路桥施工中必须全面应用粘贴碳纤维片材料,灵活引进高效的预应力技术,使碳纤维片材料可产生相应的预应力,切实增强碳纤维应力,从而充分发挥碳纤维高强度的优势。
6、在箱梁钢绞线施工中的应用
箱梁钢绞线施工的注意事项比较多,主要某一个环节出现问题,将会对整体桥梁施工质量造成严重的影响。箱梁钢绞线施工中比较常见的问题是钢绞线在预应力张拉过程中的张拉顺序。在张拉箱梁钢绞线时,横向的钢绞线大多是自上而下进行的,腹板的张拉通常为自下而上。箱梁施工的张拉顺序包括:横梁的第一批钢束、纵梁钢束、横梁的剩余钢束等。在张拉完成后,必须及时对预应力管道进行压浆,若为雨季进行压浆,应该提前做好灌浆工作。
7、预应力筋穿索工艺
预应力公路桥梁施工中的一个关键步骤就是预应力筋的穿索工艺,钢绞线穿入道孔时,对波纹管管道接口处的影响较大,经常引发破损问题,所以要用胶带将钢束端头缠裹住,适当的将穿束速度减慢,减小冲击力,完成穿束工作后还要查看管道的完整性。钢绞线穿线施工的具有较大的难度,钢绞线在施工过程中容易出现缠绞的问题,要先在清洁的地面上对钢束进行梳理,用电焊机、固结磨具将端头焊接在一起并修平表面,当穿线过程中发生堵塞,则要停止施工,把混凝土层面凿开后,将杂物从管道中清除,使管道保持通畅,再继续施工。 8、预应力筋张拉工艺
高应力张拉、预紧张拉是预应力筋张拉过程中的两个重要步骤,为了降低钢绞线发生缠绕现象的几率,可以通过编号的方法,对钢绞线的位置分别进行确定,同时还要注意在张拉过程中避免出现内部钢束缠绕的情况。预应力钢绞线的张拉效果同预紧张拉有很大的关系,在预紧张拉过程中必须要保证钢绞线两端的对称性,从而降低钢绞线下垂、过长等因素的干扰,使钢绞线两端粘结长度保持一致。预应力筋张拉工艺一方面要确保钢绞线位置的正确性,另一方面还要预防钢绞线缠绕现象的发生,使钢绞线保持绷紧的状态。因此一定要控制好预紧力,合理的掌握好力度的大小,通常应将预紧张拉力定为设计张拉力的15%[2]。结束预紧张拉操作后应避免马上进行高应力张拉工艺,应先根据施工标准,认真检查梁体构件的排气孔、灌浆孔及大小等方面是否满足施工条件,并查看孔道及构件中预埋铁位置的准确性,保证孔道的通畅,分阶段、分层次、持续、不间断逐步完成混凝土的浇筑工作,消除影响张拉后钢绞线不合格的因素。
9、预应力技术在路桥钢筋混凝土结构中应用
公路桥梁施工最常见的质量通病为混凝土裂缝,尤其是的在大型公路桥梁施工中更容易出现混凝土裂缝问题。在钢筋混凝土中应用预应力技术,可有效预防裂缝的出现。预应力大多主要应用于公路桥梁混凝土的构建和结构使用前,进行施压受拉区的混凝土,在完成混凝土鋼筋的张拉后,钢筋可通过自身的回缩作用,使受拉区可以预先感应到钢筋施加的压力,最终避免混凝土裂缝的出现。
10、预应力技术在多跨连续桥梁中的应用
多跨桥梁结构复杂,其桥梁结构承受不同弯矩作用。大多情况下,混凝土结构的受剪能力和抗拉性能都比较差,因此,在多跨桥梁的施工过程中,必须采取预应力技术进行加固处理混凝土,增强其跨中部位和支座部位的抗拉性能和受剪能力,最终维持桥梁结构的稳定安全特征,提高公路桥梁施工效率。
11、压浆施工方法应用。如果采用预应力技术来进行桥梁构件的施工,在固定体外索锚横梁过程中,将局部粘结的方法给应用进来,并且要严格按照施工设计要求的标准来控制它的粘结度。通常情况下,要在保证压浆密实度符合相关要求的基础上,控制粘结路段的粘结力,保证超过了施工设计规定的张力,只有这样,方可以与锚固施工规定的标准所符合。在桥梁预应力施工项目中,非常重要的一个工序就是压浆施工,在正式施工之前,需要按照一比一的模型试验之后方可以进行。一般完成了张拉施工之后的一天之内,需要开始压浆施工工序,并且,只有将手动压浆机应用过来,方可以对压浆的均匀稳定性和压浆的压力适度给有效控制,促使桥梁工程的施工效果得到保证。
结束语
公路桥梁施工建设中,作为核心技术的预应力技术不断发展,日渐成熟,与其相关联的施工中的配套技术也在不断的改良发展之中,这些努力对提升公路桥梁的施工技术都起到了积极的推进作用。现代科学技术在公路桥梁施工中的应用,提高了施工效率,提升了施工质量,加强了民众的满意度,方便了交通,促进了国民经济的发展,现代科学技术的应用所带来的社会效益是不可估量的。社会日新月异的发展,对公路桥梁的施工技术也是挑战,如何应对时代发展的需要,是公路桥梁施工事业需要长期研究的问题。要全程跟踪施工过程,投入使用的效果,收集各种数据,进行全面分析,认真总结,分析问题,寻找解决方法,及时改进,并且及时反馈,积累施工经验。同时,还要关注海内外同行业是发展进程,积极学习,合作交流,取长补短,为了科学技术在公路桥梁施工的发展共同努力。让科技改变生活,共同创建中国梦。
参考文献:
[1]梁左生.公路桥梁施工中预应力技术的应用问题探讨[J].山西建筑,2013,(21).
[2]苏晓锋,张欢欢,王晓亮.解析公路桥梁施工管理与风险[J].黑龙江科技信息,2013,(34).