谈桥梁工程施工中的预应力技术的应用

1、    谈桥梁工程施工中的预应力技术的应用    张乾吉【摘要】预应力混凝土技术所具有的高抗裂能力、高抗渗性能以及高刚度、高强度等特点使得预应力技术在我国路桥施工中得到广泛的应用。随着我国经济的快速发展，现代公路交通建设工程越来越多，公路路桥施工中预应力技术在这样的市场条件下得到了越来越多的应用。文中就路桥施工中预应力技术的应用进行了简要论述。【关键词】：路桥施工 预应力技术 应用 混凝土1引言桥梁是一种架设于江河或者湖海之上，供行人与车辆来往交通的一种建筑物。到目前为止，桥梁建设已经成为社会经济的发展代表之一。当前，科学技

2、术发展推动这社会经济迅速发展，对我国的建筑施工行业同样提出了更高的要求。预应力技术是目前桥梁建设施工过程中最常使用的一种技术，其在桥梁施工的过程中有着十分重要的作用。因此，对其开展深入的探讨有着重要的研究意义和价值。2预应力技术在桥梁运用中的优势预应力在桥梁建设中被广泛应用，与其他技术相比具有明显的优势。预应力属于外界力，作用在桥梁的整体结构上，而非桥梁的某一部分，而且预应力在施工时，作为单独的工序进行，与桥梁内部的其他材料之间没有作用力，简化了设计和施工工作。预应力具有独特的抗滑、抗裂的特点，从而也具有防渗的特点。预应力能够抵抗桥梁内部的张拉应力，从而保证桥梁的完整性和结构的稳定性，增强桥梁

3、的可靠度。从桥梁的后期维修方面来看，所有的桥梁在设计使用年限内，都会有出现问题的可能，免不了要进行维修。在进行维修时，桥梁的主体结构，尤其是结构框架是不能进行改动的，只能对这些部位进行修缮。混凝土内部钢结构之间的作用力的修缮是桥梁维修的重点，随着预应力的使用，在维修时，其优势就会明显的显现出来。在维修预应力桥梁时，维修人员可以忽略混凝土内部钢结构的作用力，只考虑外部的预应力对桥体结构的作用，保证对桥梁整体的维护，减少对桥梁结构的改动，保证桥梁整体的完整性和可靠性。3预应力技术在桥梁工程中的应用在桥梁施工时，预应力技术的使用要根据工程的特征来进行设计，最终施工过程将预应力技术进行落实，确保桥梁的

4、质量。3.1预应力施工的管理预应力技术是桥梁施工工序中重要的一部分，所以要对预应力混凝土施工进行严格的控制，同时还要对设计部分进行控制，对设计方案进行验算，对预应力混凝土结构进行合理的规划，确保预应力混凝土施工质量。对于预应力施工的管理一定要科学合理，在科学的管理基础上，严格控制材料，根据施工设计的要求，对材料进行检验，保证材料质量的合格。3.2预应力混凝土的设计预应力混凝土的设计方案要结合桥梁的施工方案来进行，不仅要考虑到桥梁的承载能力和正常情况下的使用，还要考虑到在施工中对预应力材料的施工工艺和验收方法。在进行施工验收时，首先检查的就是桥梁整体结构的安全情况，其次检查结构材料的应力水平是否

5、超过标准要求，这样才能够保证施工中预应力钢筋处在受拉状态，控制混凝土截面的拉应力和压应力，使最终的施工效果达到设计要求。但是，在预应力混凝土设计方面，还要注意对荷载挠度计算的严格控制，将挠度参数严格控制在标准范围内，绝对不可以超过标准范围，这样才能够确保桥梁预应力混凝土的工程质量。3.3预应力钢筋张拉工艺预应力筋的张拉包括两个步骤，分别为预紧张拉和高应力张拉。在进行张拉时，要注意钢绞线不能缠绕，预紧张拉的效果会直接关系到钢绞线的张拉效果，所以要对预紧张拉进行严格控制。在进行预紧张拉时，要注意控制好预紧力的大小，力度不当有可能造成钢绞线发生缠绕或者位置发生改变。一般情况下，预紧力控制在设计拉力的

6、15%，可以保证钢绞线的位置不发生改变。在进行预紧张拉后，不能立刻进行高应力张拉，必须先要测量桥梁构建的尺寸，检查灌浆孔和排气孔是否符合标准。除此之外，还必须对孔道的位置、混凝土的浇筑质量进行检验，保证孔道内部畅通无堵塞等，这些小的问题若不注意，也会导数、至钢绞线张拉失败。同时，对于张拉过程中需要用到的仪表、设备等要进行统一的检验，保证设备工作正常，仪表读数准确。3.4预应力效应分析预应力效应分析非常重要，在进行分析时，一定要注意对结构的每一部分截面进行检查，如果这些截面的应力没有符合标准要求，就要对改动钢束的布局，进行多次的尝试，直到每个截面的应力符合标准要求为止。所以，预应力锚具、预应力钢

7、筋以及预应力系统的设计最后都要通过预应力来决定其效用。此外，预应力的损失计算通常包括瞬时的损失计算和后期的损失计算。瞬時的损失计算主要是计算在锚固之前钢束锚产生的损失数值，但是在后张预应力混凝土技术中，还考虑了预留孔和钢束之间的摩擦阻力的损失，两种技术中考虑的计算范围不一致。后期的损失计算主要是计算钢束锚在国定之后产生的应力损失。造成后期应力损失的原因有混凝土收缩、钢束松弛和后期预应力束张拉导致预应力减小的损失等。3.5施工技术的管理在进行桥梁工程施工时，要注意灌浆和封锚两个施工工序的操作规范，要严格按照施工标准进行。进行预应力混凝土灌浆时，预应力钢筋处在高应力的状态，还要对永久性的施工工序采

8、取保护措施，所以在施工过程中，要在预应力钢筋张拉完成后，及时进行灌浆。在灌浆时，混凝土要分布均匀，密实饱满，混凝土中水和水泥的比例要符合要求。在灌浆前，模板内要保持干净，并且在灌浆前洒水，使模板保持湿润。4预应力施工技术的最主要问题应用预应力于公路桥梁工程的施工时，特别容易被一些外界因素干扰，所以在施工过程中碰到问题是难以避免的，甚至可能影响到公路桥梁工程的施工进程。在预应力施工技术应用于公路桥梁工程中可能会遇到如下问题：预应力结构中张拉前的缝隙问题、预应力钢筋孔道的堵塞问题、公路桥梁工程施工中预应力会受到后张预应力结构中的张拉力控制问题、波纹管堵塞的影响，预应力超长束的张拉工艺问题等。公路桥

9、梁工程中的预应力超长束张拉工艺问题是指在公路桥梁施工过程中为了保证施工连续梁中每跨预应力束的张拉应两端对称，而波纹管堵塞会造成预应力的钢绞线无法予以通过，从而影响到张拉的预应力钢绞线伸长情况。在公路桥梁工程预应力施工中的后张预应力结构中，要对张拉力情况作具体控制。另外在实际工程中，具体控制的方式应根据每束张拉力的不同进行相关调整。4.1结构混凝土张拉有关的问题为了提升预应力的混凝土强度，当前采用最广泛的方式就是通过向使用的混凝土加入早强剂的方法，在张拉预应力之前向混凝土浇注3d后进行结构混凝土张拉。但是该方法最大的弊端是强度模量和增长弹性之间的增长不同步。具体表现为增长强度较快，增长弹性模量很

10、慢进而造成无法保证增长混凝土强度的时间。由于过早地张拉预应力增加预应力的损失，致使混凝土变形率增大，桥梁的承载力降低，甚至使桥梁出现了裂縫。另外使用当场试块检测出的早期的等级替代当场实际的混凝土强度结构，仍然会造成偏差。实际的测量结果表明出现事故的混凝土强度都低于当时测试得出的强度。4.2结构张拉力控制就目前而言，部分预应力的施工对施工工艺的要求不够规范，尤其没有对张拉力进行严格的控制，从而造成了预应力桥梁质量的不稳定。通常情况下张拉力是主要的，预应力中的伸长筋量控制张拉工艺的使用，使用伸长检验张拉力的大小。由于通常计量张拉力采取1.4级的油压，个别时候，张拉千斤顶时还没有计量标明，直接造成了

11、无法准确测量张拉力。另外部分工作人员没有经过特殊培训在工作时不够专注，严重的还会把表读错，导致了较大误差的产生。另外在大量束张拉的过程中，每束的张拉力是不同的，弹性的模量的取值很混乱，很难保证对于预应力筋伸长值的测试是完全准确的，实际操作时难以将伸长量的误差控制在6%范围之内。5提高预应力体系的耐久性成为新的发展主题我国预应力技术的研究与发展每一时期主题不同。在20世纪80年代末、90年代初，主题为提高预应力钢材的生产质量，特别是高强预应力钢丝与预应力钢绞线的质量。经过几年的努力，几大主要生产厂分别引进了国外的生产线与生产技术，预应力钢材的质量得到了控制与保证。由于预应力工程的增多，特别是高速

12、公路的迅速建设发展，锚具需求量大，生产厂家迅速增多。但有些锚具生产厂工艺落后，原材料来源也较杂，此阶段生产的锚具质量良莠不齐，锚具静载组装件试验结果反映的问题较多。随着市场竞争的激烈，生产工艺的改进，工程质量监督的严格、市场准入制度的引入，最近几年，锚具质量已得到普遍提高，锚具检测合格率较高，施工现场张拉出现滑丝等现象已不多见。最近2年，提高预应力体系的耐久性成为新的发展主题。5.1 后张有粘结预应力孔道灌浆料专用外加剂得到研制与应用预应力孔道灌浆的饱满度和密实度直接影响后张有粘结预应力构件的耐久性。在20世纪80年代中期和90年代初期，欧洲几座后张预应力混凝土桥梁的倒塌暴露了因灌浆不密实、漏

13、浆、水泥浆水灰比太大等导致结构承载力降低以致整体结构破坏的问题。江苏省建筑科学研究院和东南大学预应力工程研究所共同研制开发了jm-hf预应力孔道灌浆专用外加剂，并于2002年底通过鉴定。其主要性能指标如下：水灰比约为0.36;静止2h的泌水率几乎为零;不收缩;流锥小于18s;硬化后的浆体强度可达50mpa。灌浆试件剖管及实际工程应用表明，采用jm-hf专用灌浆外加剂，能保证孔道灌浆质量。5.2 预应力孔道灌浆技术有了创新这主要表现为采用真空辅助压浆的预应力孔道灌浆技术。在南京长江二桥桥塔的上部拉索锚固段，小曲率半径的环向预应力孔道首次采用了香港vsl公司的真空辅助压浆技术，既提高了孔道中水泥浆

14、体的密实度，也提高了后张预应力混凝土构件的耐久性。5.3 体外预应力技术得到进一步研究与推广应用对比体内预留孔道灌浆的有粘结预应力技术，采用体外预应力技术的最大优势为可随时控制、调校索的应力，检查索的腐蚀。日本预应力混凝土桥梁中体外预应力索的应用正逐渐扩大，国内正开始应用。在大跨度空间预应力钢结构中，体外预应力技术也已有一定的应用量。体外预应力技术主要研究热点在索体和锚固系统、转向装置，以及锚下应力分析等。体外索的预应力索体类型有高密度塑料管内穿入普通光面钢绞线、环氧喷涂钢绞线或环氧喷涂无粘结钢绞线，管内灌入水泥浆或油脂;镀锌钢绞线索外包pe，挤塑成型;环氧喷涂无粘结钢绞线成品索等。6桥梁预应

15、力技术与房屋预应力技术交叉互补发展（1）斜拉桥预应力斜拉索的挂索技术有助于房屋大跨空间预应力钢结构预应力拉索的挂索。（2）悬索桥的承重索带有稳定索的猫道新技术有助于与市政工程大跨径预应力索桁架管道桥的技术互补。（3）斜拉桥钢箱梁桥节段安装施工利用预应力钢索与同步控制千斤顶整体提升技术与大跨空间钢结构屋盖安装的整体提升及整体水平滑移有相似和互补之处。（4）预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥的连续顶推或牵引安装技术与旧城改造中的已建房屋的移楼技术也有相似和互补之处，预应力钢绞线束可作牵引索，多台千斤顶需同步控制。预应力作为一种手段，给予结构和施工新的生命力。国际交流的加快，境外建筑设计师和工程承包商不断进入国内建设市场，使预应力技术发展更快，应用对象更多，应用量更大。7小结预应力技术在桥梁工程中使用广泛，发展快速，是桥梁工程中优先使用的一种技术。预应力技术能够增强桥梁自身的抗裂性能，减轻桥梁结构自重，增加桥梁跨度，提升桥梁的承载能力，延长使用寿命等，预应力技术对于桥梁的意义非常重要。但是预应力技术在施工上具有一定的难度，在施工上还存在一些问题，需要非常专业的