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摘要：预应力技术在桥梁施工中因其具有节省材料、自重轻、减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力、结构简单、安全可靠、便于安装等优点, 在国内公路桥梁建设中得到广泛应用。本文阐述预应力技术在公路桥梁施工中的应用,分析其在工程应用中的问题, 并提出针对性的解决方案。
关键词：道路桥梁 ；预应力技术；预应力结构；混凝土
中图分类号：U445文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the bridge construction of prestressed technique in because of its save materials, light weight, reduce the vertical shear concrete beams and the tensile stress, the structure is simple, safe and reliable, easy to install and other advantages, the highway bridge construction in China have been widely used. This paper prestressed technique in highway bridge construction, the application in engineering application of analysis of the problems and puts forward specific solutions.
Keywords: road and bridge; Prestressed technology; Prestressed structure; concrete
从全国各地高速公路桥梁检查情况来看, 预应力桥梁的裂缝病害相当普遍,特别是箱梁桥。产生裂缝病害的原因很多,其中预应力桥梁施工中出现的若干预应力技术问题, 已受到众多专家的关注和质疑。
一 预应力技术在道路桥梁中的应用
预应力技术在受弯构件中的应用在具体施工中，由于碳纤维所拥有的高强度、施工简单等特征，我们大多采用粘贴碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固。从工程力学的角度看，在采用碳纤维片加固之前，结构就已经聚集了初始内力，混凝土的已经有了初始压应变和拉应变，其应变增量决定了碳纤维片材的最终应力。当混凝土压应变达到其极限压应变时，构件由达到极限承载力。如果初始应变过大，构件破坏时碳纤维片材的应力就较小，使碳纤维片材强度高的特点得不到充分发挥，因此，我们在粘贴碳纤维片材之前，采用预应力技术，先对碳纤维片材施加预应力，从而提高受弯构件破坏时碳纤维片材的应力， 充分发挥碳纤维片材的作用。
一般预应力技术在加固施工中的应用道路桥梁加固是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复或提高现有道路桥梁的承载能力, 以延长其使用年限, 适应现代交通运输的要求。其改造的主要技术途径有: 加强薄弱构件增加辅助构件、 改变结构体系、 减轻恒载、加固曦台及基础等, 加固的方法有: 桥面补强层加固法、增大截面与配筋加固法; 体外预应力加固法: 粘贴钢板加固法: 改变结构受力体系加固; 增加横向联系加固法度; 粘贴碳纤维布加固法等实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变,此时可预先对构件施加预应力, 使受压区产生拉应力, 受拉区产生压应力,减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变, 以提高构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力, 使加固钢筋得到充分发挥。
预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用多跨连续梁是道路桥梁工程中常用的一种构件，对于道路桥梁安全具有重要的意义，在我国的道路桥梁施工中，已经修建和正在修建的多跨预应力混凝土连续梁桥越来越多。多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区，一般来说，支座处是负弯矩区，跨中则为正弯矩区。在我国，多跨度连续梁主要还是采用分节段悬臂对称施工、跨中合龙、经过多次结构体系转换、最后形成整联结构的施工方法。 在墩顶临时支承或者锚固，悬臂施工抗倾覆稳定性和抵抗不平衡弯矩。悬臂施工线形控制，竖向预拱度和支座水平预偏量的进行承载优化。
二 路桥工程预应力施工技术中存在的问题
预应力结构张拉前出现裂隙问题
钢筋破结构在使用荷载作用下裂隙是不能避免的, 部分预应力的B类构件也允许出现有限制的裂隙, 而在预制场内的构件, 则应尽量避免出现裂隙。张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常在表面处, 宽度较细、 分布不均, 梁板类构件多沿短方向分布, 有时产生在箍筋位置, 有时从构件顶面延伸到构件侧面, 温度裂缝温度裂缝有表面的、 深进的和贯穿的, 走向元一定规律. 梁板式构件裂缝多平行于短边, 深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行, 裂缝沿构件全长分段出现.
波纹管堵塞
由于波纹管易于制作，便于施工，对各种形状的预应力筋束张拉时摩阻力小的原因，在实际施工中，大多数后张法施工的预应力筋孔道都用波纹管做成。但是，由于某些波纹管所用的钢带材质较差，厚度不足且厚薄不均，制作出来的波纹管强度、刚度根本达不到要求，在安装和浇筑时易变形和破损，在混凝土浇筑时砂浆漏入孔道造成堵塞现象，导致后期预应力钢筋穿束困难甚至无法通过，从而给施工带来不必要的麻烦，即影响了工期又耗费了人力。在施工下料前，应当对波纹管质量进行仔细检查，及时发现有缺陷的波纹管，检查波纹管安装位置，检查套管接头是否连接牢固，密闭性是否达到要求，在浇筑的过程中注意加强波纹管的保护，避免振荡操作失误损坏波纹管。
后张预应力结构张拉力控制的问题
预应力施工作业不够规范, 特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制, 以张拉力为主, 以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用1.5级油压, .误差大, 有的千斤顶甚至未经计量标定就张拉, 而且张拉人员多数未经专业培训, 如果作业不专心, 经常容易出现较大误差, 甚至读错表, 发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时,由于每束张拉力都不同, 往往对预应力筋的伸长值计算不准确, 弹性模量取值混乱, 实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在士6% 范围内,导致张拉力失控。
预应力筋束滑丝、断丝问题
由于预应力筋束生锈就厉害或表面有水泥、油污、杂物；或工作夹片中的丝出现生锈、油污、杂物或夹片里的丝被损伤；或工作夹片尺寸不合格；千斤顶被其它工具抵触受力不均；预应力筋束绞缠导致个别钢绞线张拉力太大等情况，都有可能在施工过程中出现预应力筋束滑丝或断丝的问题。出现这类问题，需要及时根据滑丝、断丝的情况，采取相应的施工手段修正，如果受损根数少，可以根据比例适当的超张拉；如果受损数量多，超张拉无法解决问题，就必须更换钢绞线重新张拉。
三 路桥工程中预应力技术问题解决方案
在遇到堵管问题时, 要根据预应力筋曲线坐标, 标注漏浆孔道堵塞的位置, 在避开梁的主筋位置, 采用冲击钻缓慢進行开孔, 清除波纹管中的水泥浆块, 使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩; 然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施: 在施工下料前对波纹管质量仔细检查, 对有缺陷的波纹管及早发现; 在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置, 固定好, 检查套管接头连接是否牢固, 密闭性是否达到要求: 在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护, 避免振鸽棒碰坏波纹管。
为预防表面温度裂缝, 应控制构件内外过大的温差, 在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施, 不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间, 使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接, 使构件不受底模热胀冷缩的作用。在硅浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂, 对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋, 以减少约束作用。
结束语
道路桥梁在我国的交通运输中起着关键作用，因此从设计到施工的所有技术人员都应精心设计、 保证工程顺利施工, 编制科学合理的施工方案严格按照施工验收规范、 操作规程作业, 同时应不断应用新技术! 新材料! 新工艺, 确保工程施工质量。
关键词：道路桥梁 ；预应力技术；预应力结构；混凝土
中图分类号：U445文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the bridge construction of prestressed technique in because of its save materials, light weight, reduce the vertical shear concrete beams and the tensile stress, the structure is simple, safe and reliable, easy to install and other advantages, the highway bridge construction in China have been widely used. This paper prestressed technique in highway bridge construction, the application in engineering application of analysis of the problems and puts forward specific solutions.
Keywords: road and bridge; Prestressed technology; Prestressed structure; concrete
从全国各地高速公路桥梁检查情况来看, 预应力桥梁的裂缝病害相当普遍,特别是箱梁桥。产生裂缝病害的原因很多,其中预应力桥梁施工中出现的若干预应力技术问题, 已受到众多专家的关注和质疑。
一 预应力技术在道路桥梁中的应用
预应力技术在受弯构件中的应用在具体施工中，由于碳纤维所拥有的高强度、施工简单等特征，我们大多采用粘贴碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固。从工程力学的角度看，在采用碳纤维片加固之前，结构就已经聚集了初始内力，混凝土的已经有了初始压应变和拉应变，其应变增量决定了碳纤维片材的最终应力。当混凝土压应变达到其极限压应变时，构件由达到极限承载力。如果初始应变过大，构件破坏时碳纤维片材的应力就较小，使碳纤维片材强度高的特点得不到充分发挥，因此，我们在粘贴碳纤维片材之前，采用预应力技术，先对碳纤维片材施加预应力，从而提高受弯构件破坏时碳纤维片材的应力， 充分发挥碳纤维片材的作用。
一般预应力技术在加固施工中的应用道路桥梁加固是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复或提高现有道路桥梁的承载能力, 以延长其使用年限, 适应现代交通运输的要求。其改造的主要技术途径有: 加强薄弱构件增加辅助构件、 改变结构体系、 减轻恒载、加固曦台及基础等, 加固的方法有: 桥面补强层加固法、增大截面与配筋加固法; 体外预应力加固法: 粘贴钢板加固法: 改变结构受力体系加固; 增加横向联系加固法度; 粘贴碳纤维布加固法等实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变,此时可预先对构件施加预应力, 使受压区产生拉应力, 受拉区产生压应力,减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变, 以提高构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力, 使加固钢筋得到充分发挥。
预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用多跨连续梁是道路桥梁工程中常用的一种构件，对于道路桥梁安全具有重要的意义，在我国的道路桥梁施工中，已经修建和正在修建的多跨预应力混凝土连续梁桥越来越多。多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区，一般来说，支座处是负弯矩区，跨中则为正弯矩区。在我国，多跨度连续梁主要还是采用分节段悬臂对称施工、跨中合龙、经过多次结构体系转换、最后形成整联结构的施工方法。 在墩顶临时支承或者锚固，悬臂施工抗倾覆稳定性和抵抗不平衡弯矩。悬臂施工线形控制，竖向预拱度和支座水平预偏量的进行承载优化。
二 路桥工程预应力施工技术中存在的问题
预应力结构张拉前出现裂隙问题
钢筋破结构在使用荷载作用下裂隙是不能避免的, 部分预应力的B类构件也允许出现有限制的裂隙, 而在预制场内的构件, 则应尽量避免出现裂隙。张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常在表面处, 宽度较细、 分布不均, 梁板类构件多沿短方向分布, 有时产生在箍筋位置, 有时从构件顶面延伸到构件侧面, 温度裂缝温度裂缝有表面的、 深进的和贯穿的, 走向元一定规律. 梁板式构件裂缝多平行于短边, 深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行, 裂缝沿构件全长分段出现.
波纹管堵塞
由于波纹管易于制作，便于施工，对各种形状的预应力筋束张拉时摩阻力小的原因，在实际施工中，大多数后张法施工的预应力筋孔道都用波纹管做成。但是，由于某些波纹管所用的钢带材质较差，厚度不足且厚薄不均，制作出来的波纹管强度、刚度根本达不到要求，在安装和浇筑时易变形和破损，在混凝土浇筑时砂浆漏入孔道造成堵塞现象，导致后期预应力钢筋穿束困难甚至无法通过，从而给施工带来不必要的麻烦，即影响了工期又耗费了人力。在施工下料前，应当对波纹管质量进行仔细检查，及时发现有缺陷的波纹管，检查波纹管安装位置，检查套管接头是否连接牢固，密闭性是否达到要求，在浇筑的过程中注意加强波纹管的保护，避免振荡操作失误损坏波纹管。
后张预应力结构张拉力控制的问题
预应力施工作业不够规范, 特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制, 以张拉力为主, 以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用1.5级油压, .误差大, 有的千斤顶甚至未经计量标定就张拉, 而且张拉人员多数未经专业培训, 如果作业不专心, 经常容易出现较大误差, 甚至读错表, 发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时,由于每束张拉力都不同, 往往对预应力筋的伸长值计算不准确, 弹性模量取值混乱, 实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在士6% 范围内,导致张拉力失控。
预应力筋束滑丝、断丝问题
由于预应力筋束生锈就厉害或表面有水泥、油污、杂物；或工作夹片中的丝出现生锈、油污、杂物或夹片里的丝被损伤；或工作夹片尺寸不合格；千斤顶被其它工具抵触受力不均；预应力筋束绞缠导致个别钢绞线张拉力太大等情况，都有可能在施工过程中出现预应力筋束滑丝或断丝的问题。出现这类问题，需要及时根据滑丝、断丝的情况，采取相应的施工手段修正，如果受损根数少，可以根据比例适当的超张拉；如果受损数量多，超张拉无法解决问题，就必须更换钢绞线重新张拉。
三 路桥工程中预应力技术问题解决方案
在遇到堵管问题时, 要根据预应力筋曲线坐标, 标注漏浆孔道堵塞的位置, 在避开梁的主筋位置, 采用冲击钻缓慢進行开孔, 清除波纹管中的水泥浆块, 使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩; 然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施: 在施工下料前对波纹管质量仔细检查, 对有缺陷的波纹管及早发现; 在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置, 固定好, 检查套管接头连接是否牢固, 密闭性是否达到要求: 在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护, 避免振鸽棒碰坏波纹管。
为预防表面温度裂缝, 应控制构件内外过大的温差, 在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施, 不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间, 使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接, 使构件不受底模热胀冷缩的作用。在硅浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂, 对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋, 以减少约束作用。
结束语
道路桥梁在我国的交通运输中起着关键作用，因此从设计到施工的所有技术人员都应精心设计、 保证工程顺利施工, 编制科学合理的施工方案严格按照施工验收规范、 操作规程作业, 同时应不断应用新技术! 新材料! 新工艺, 确保工程施工质量。