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探讨公路桥梁施工中预应力技术的应用

作者：谭登祥日期：2015-12-08 11:11 来源：未知

摘要：随着公路桥梁预应力施工工艺不断改进，预应力技术也得到了广泛的应用，但施工过程中还是存在一些质量通病。本文主要对我国公路桥梁施工中预应力技术应用存在的问题，并对预应力技术在公路桥梁工程中的施工质量控制以及施工管理等方面进行了简要的分析。
关键词：桥梁  预应力  施工
1 预应力技术的概述
预应力技术，即通过利用混凝土结构本身较高的抗压性能，在桥梁结构施工，采用预先施加应力，来弥补混凝土结构在抗拉性能上存在的不足现象，从而延迟了受拉区的混凝土的开裂时间，提高了公路桥梁结构整体的实用性能、稳定性能以及耐久性能。在我国，从二十世纪八十年代开始，技术人员已经做了很多的研究工作，并在实际工程中成功使用体外预应力对桥梁进行加固，收到了很好的经济效益和社会效益。在此期间，预应力钢桥梁加固使用普通的 I 或 II 级钢筋，建立横向收紧法或竖向顶撑法的预应力方式。由于受到选材和施工工艺的限制，大跨度结构体外预应力加固是很难实现的限制。因此，当时所加固的多为中、小跨径的钢筋混凝土简支梁体系。
为提高预应力混凝土的早期强度，近几年通过掺加早强剂的方法，一般浇注砼 3d后就开始张拉预应力，然而由于砼强度增长需要一定的时间，而且强度和弹性模量增长是不同步的，强度增长快，弹性模量增长慢，早期砼变形大，过早张拉预应力会使预应力损失增加，导致桥梁承载力不足，而出现众多裂缝病害。此外，采用现场试块测得的早期砼强度等级代替现场结构的实际砼强度，也存在一定的问题。试验表明，出现事故的结构最后验算时其实际强度均未达到现场测得的强度，有时候甚至很低。
2 公路桥梁施工中采用预应力技术存在的问题
2.1张拉预应力筋超长束端的预应力不合理
现行的预应力规范指出。当跨度大于 30m的预应力桥梁，要对预应力筋两端采取对称张拉的工艺来保证预应力筋达到设计的张拉力，在活载与恒载的共同作用下，桥梁跨中所需的抵抗弯矩来建立桥梁跨中的有效预应力。多年观察研究发现，已经正常使用通车的桥梁，均有因为不合适的张拉工艺才出现的梁的裂缝现象。
2.2管道的堵塞影响张拉效果
预留管道出现堵塞的情况，致使不能够顺利进行预应力钢筋的张拉工作。预应力筋管道的堵塞，在很大程度上影响了正常张拉应力，影响预应力技术的施工效果。
2.3张拉过程中结构出现裂缝
由于预应力结构在张拉过程中，张拉力过大，从而引起了结构出现裂隙的现象，这是预应力筋张拉过程中常见的问题。研究发现，在张拉过程中出现裂缝，主要是由温度的变化引起的较大的裂缝。此外，在预应力施工时，由于张拉施工工艺不规范，尤其是张拉力的控制不合理，这对桥梁的承载力造成了严重的影响，往往出现质量问题。通常，在预应力筋的张拉工艺中，使用预应力筋的伸长量来衡量张拉力的大小，钢筋的张拉力是主要的，一般用预应力筋的伸长量来校核张拉力的误差。
2.3.1 桥梁预应力混凝土裂缝产生机理
结构的组成材料、施工工艺、施工队伍以及环境等都会对桥梁的结构性能产生影响，这也是桥梁预应力混凝土裂缝产生的机理之所在。桥梁预应力混凝土裂缝产生的机理多种多样，但单纯由某一因素引发的裂缝甚少。一般都是由一种或几种因素引发，而其他因素只是加剧了裂缝的发展和劣化。
2.3.2 桥梁预应力混凝土裂缝产生的原因
裂缝是在固体材料中的某些不连续现象，学术范围考虑属于结构材料强度理论范畴。裂缝形式一般按照成因分为收缩裂缝、温度裂缝、徐变裂缝、弯曲裂缝、弯剪裂缝、剪切裂缝、扭曲裂缝和局部应力裂缝等。一般情况下桥梁预应力混凝土裂缝由荷载、次应力、温度、钢筋锈蚀以及混凝土自身应力引发。
2.4由于添加了早强剂，使得检测出的混凝土试块早期的强度等级替代实际的
混凝土结构强度等级，这样默认相等同样存在着疏忽。工程试验检测表明，最后桥梁结构发生事故时，所检测的混凝土强度结构没有达到前期当场测试的强度，有些甚至会更低。
3 公路桥梁施工中预应力技术的具体应用
3.1预应力钢绞线的选择
近几年，国内外选择预应力钢材主要是预应力的钢筋、冷拉钢丝、低松弛钢绞线等。其中，低松弛钢绞线的最新一代具有经济、使用方便、建筑美观等优点，已在桥梁、核电站等大型建筑上得到很好运用，也越来越受到国内外大型施工企业的重视。相比其他钢材，预应力钢绞线的使用可节约1/3左右材料，其经济、社会效益也逐渐凸现出来。
3.2  预应力锚具选择
选择预应力锚具，主要考虑机械锚固与摩阻锚固两方面。机械锚固是用机械加工的方式形成一个适合在预应力钢材端部使用的锚碇工作条件，并加以锚固；摩阻锚固主要是将预应力钢材形成锚旋作用将其“挤紧”，这一类型品种繁多，应用也相对广泛，穿索较方便，但损失较大，在连接方面不够便捷。
3.3  预应力效应分析
在预应力混凝土施工实践中，首先假定预应力钢筋的分布图，然后对整体所能承受的极限状态进行应力分析，详细检查各截面应力的具体状态，当其不能满足施工实际要求时，应当改变钢筋的分布，以求设计出能够满足应力的有效分布图，即预应力筋、锚具和体系设计都取决于效应的分析。在损失方面主要包括瞬间损失与后期损失两种。
3.4预应力技术在路桥钢筋混凝土结构中应用
混凝土裂缝是常见的质量通病，尤其是在大型公路桥梁施工中极容易出现混凝土裂缝。将预应力技术应用到钢筋混凝土当中，可以避免出现裂缝，而且效果显著。预应力的集中应用是在公路桥梁混凝土的构建和结构使用之前，将受拉区的混凝土施压，在进行混凝土钢筋的张拉后，钢筋通过自身的回缩，让受拉区能预先感受到钢筋施加的压力。
在桥梁的受弯构件中，在荷载的作用下，钢筋混凝土结构需要承受较大的荷载作用。同时，随着桥梁跨度的不断增加，这就需要采用比较高强度的材料，对其结构进行有效的加固处理针对结构的承载力较弱的部位，利用预应力加固的技术，可以很好的加强薄弱件的承受能力，而且利用高强度材料也会改变结构整体的性能，提高了桥梁的整体质量，同时也整体提高了桥梁的使用寿命。
4 结束语
预应力技术的应用在公路桥梁建设中已经越来越广泛，公路桥梁工程的预应力施工通常是通过基本理论的计算，结合实际施工中对工程的检测、设备材料等各个方面形成一整套相对完善的控制体系。主要从公路桥梁的预应力施工技术上进行简单的分析探讨，旨在发现容易被人们忽略的预应力工程技术问题，继而更好地指导我们的公路桥梁建设。
参考文献
[1]赖海宁，郑满生.公路桥梁施工中预应力技术分析.
[2]徐东辉.公路桥梁预应力混凝土施工中的常见问题和处理.
[3]樊辉明、姚昌荣、李亚东.混凝土桥梁裂缝检测及修补技术