胡程昂

【摘要】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，各種功能和類(lèi)型的橋梁建筑在國(guó)內(nèi)迅速崛起。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為橋梁工程質(zhì)量的重要技術(shù)保證條件，在實(shí)踐的應(yīng)用和實(shí)施過(guò)程中，暴露出諸多問(wèn)題和不足之處，如何制定科學(xué)的施工管理機(jī)制，采取有效的防范措施，必將成為未來(lái)橋梁建筑質(zhì)量保障的關(guān)鍵所在，也是本文課題研究的中心內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力；應(yīng)用；措施

引言：

在現(xiàn)代化的交通系統(tǒng)建設(shè)中，道路橋梁具有不可替代的中堅(jiān)作用，它的質(zhì)量?jī)?yōu)劣將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性。通過(guò)在橋梁結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)抵消拉應(yīng)力的效果，進(jìn)而有效避免了工程后期出現(xiàn)的裂縫和變形狀況，同時(shí)也有助于提高整個(gè)混凝土的結(jié)構(gòu)承載力，是一種極為高效而先進(jìn)的工程建造技術(shù)。

1.預(yù)應(yīng)力技術(shù)

所謂預(yù)應(yīng)力，是指根據(jù)對(duì)建筑工程的內(nèi)部物理作用力進(jìn)行研究，分析出結(jié)構(gòu)工程內(nèi)承受壓力較大的部位或區(qū)域，通過(guò)在上述位置設(shè)立相關(guān)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)和壓力抵消的目的。預(yù)應(yīng)力技術(shù)目前被廣泛采用在以橋梁為主的大型工程設(shè)計(jì)內(nèi)，通過(guò)實(shí)踐證明，它對(duì)于預(yù)防工程中后期的結(jié)構(gòu)變形和裂縫的發(fā)生效果顯著，并且它還具備操作流程簡(jiǎn)易、成本低，以及使用壽命較長(zhǎng)的特征，進(jìn)而極大的促進(jìn)了橋梁的機(jī)構(gòu)穩(wěn)定和質(zhì)量安全。在目前橋梁結(jié)構(gòu)界內(nèi)具有代表性意義的預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要有：冷拔鋼絲技術(shù)、預(yù)應(yīng)力鋼絲、預(yù)應(yīng)力筋技術(shù)等。

2.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用意義

在實(shí)際工程建造過(guò)程中，由于各種原料性能和質(zhì)量的限制，以及建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)影響，普遍存在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)受力不均的現(xiàn)象，而若不及時(shí)采取規(guī)避和防范措施，將為工程后期出現(xiàn)裂縫和變形埋下隱患，甚至嚴(yán)重影響到整個(gè)工程的安全性。而通過(guò)在其中提前施加預(yù)應(yīng)力的技術(shù)，能夠極大的提高工程原料的剛性，實(shí)現(xiàn)和壓力相抵消的目的，從而避免各種危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

其次，由于目前各種運(yùn)輸車(chē)輛自身結(jié)構(gòu)和載運(yùn)量的提高，一臺(tái)運(yùn)輸車(chē)輛整體輜重最高可達(dá)240噸，如果數(shù)十臺(tái)這樣的車(chē)輛同時(shí)在道路橋梁中行駛，必將對(duì)橋梁承載力和穩(wěn)定性形成嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。所以在各類(lèi)道路橋梁的在建過(guò)程中，必須充分運(yùn)用預(yù)應(yīng)力的技術(shù)，它能夠促使整個(gè)橋梁工程的承壓力大大提升，從而保證了橋梁的質(zhì)量性能安全。

最后，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，大多數(shù)的道路橋梁工程都采取了混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)行科學(xué)有效的原料配比是保證工程后期質(zhì)量的重要保障。然而由于各種管理制度的疏漏或者原料質(zhì)量的缺陷，它無(wú)法從根本上保證工程的質(zhì)量。通過(guò)在其中實(shí)施預(yù)應(yīng)力的作用，能夠有效的提升各種原料的基礎(chǔ)性能，保證各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，從而延長(zhǎng)了道路橋梁的使用年限。

3.道路橋梁中的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

在具體施工操作過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力的實(shí)施途徑和形式：

3.1原料工藝中的應(yīng)用

在橋梁張拉階段，依照預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)規(guī)范，在進(jìn)行混凝土澆筑灌裝，以及鋪設(shè)鋼管、錨墊板之前，添加預(yù)應(yīng)力筋過(guò)程中，需保證連接的有效性和可靠性，這是該技術(shù)實(shí)施的前提保障。其次，在下料環(huán)節(jié)中，要保證預(yù)應(yīng)力筋的表面清潔，以及清理鋼絞線表層的油脂物，從而促使后者能夠有效固定預(yù)應(yīng)力筋。在實(shí)施粘結(jié)作業(yè)時(shí)，要進(jìn)行準(zhǔn)確的位置測(cè)量，保證其結(jié)構(gòu)內(nèi)部各種參數(shù)處于允許范圍之內(nèi)。再者，也要充分考慮鋼絞線的自重因素，防止其對(duì)預(yù)應(yīng)力筋張拉性能的破壞，提前采取防范措施，保證預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度效果。

3.2彎矩構(gòu)件的應(yīng)用

在橋梁工程結(jié)構(gòu)中，彎矩構(gòu)件是一項(xiàng)極為重要緊固連接措施，但同時(shí)它也極易遭受壓力的影響，從而發(fā)生變形和損壞，也使得整個(gè)工程的質(zhì)量安全無(wú)法保證。尤其是對(duì)于那些跨度、高度和質(zhì)量較大的大型工程，時(shí)常發(fā)生由于彎矩構(gòu)件不合規(guī)的狀況，引發(fā)結(jié)構(gòu)壓力集中囤積在該位置的現(xiàn)象，從而造成它的變形和斷裂，這種現(xiàn)象嚴(yán)重的縮短了彎矩構(gòu)件的使用壽命。通過(guò)運(yùn)用在工程結(jié)構(gòu)內(nèi)使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，使得彎矩構(gòu)件強(qiáng)度將實(shí)現(xiàn)極大的提高，遭受集中壓力的問(wèn)題可以引刃而解。這也是保證橋梁工程穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.3橋梁加固中的應(yīng)用

從國(guó)內(nèi)目前狀況來(lái)看，道路橋梁在整個(gè)交通系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。而在整個(gè)舊橋梁構(gòu)成中，由于受到自然災(zāi)害、車(chē)輛輜重提升和使用年限的影響，已經(jīng)無(wú)法達(dá)到承載要求，其中超過(guò)4/5的工程需要進(jìn)行加固保障。而通過(guò)在其中應(yīng)用和實(shí)施預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠極為顯著的提高橋梁強(qiáng)度和承載力。與此同時(shí)，還能夠達(dá)到及早預(yù)防和避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、變形和斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，因此它具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.預(yù)應(yīng)力在道路橋梁施工中暴露的缺陷

4.1波紋管引發(fā)堵塞現(xiàn)象

它的癥狀多數(shù)表現(xiàn)在完成澆筑作業(yè)之后，波紋管發(fā)生堵塞的情況。而由此引發(fā)的后果是預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束受阻，或是張拉預(yù)應(yīng)力作用下，工程的設(shè)計(jì)值和鋼絞線的實(shí)際值兩者之間發(fā)生較大偏差，最終將嚴(yán)重延滯工期進(jìn)度，從而造成人力物力財(cái)力等資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)對(duì)無(wú)數(shù)的案例研究發(fā)現(xiàn)，引發(fā)波紋管堵塞的因素有很多類(lèi)，主要有三類(lèi)：其一，現(xiàn)場(chǎng)操作人員未按既定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行波紋管安裝作業(yè)，從而造成它嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)位置，接頭無(wú)法固定牢靠，脫開(kāi)漏漿；其二，由于現(xiàn)場(chǎng)施工人員違規(guī)，在安裝波紋管過(guò)程中，無(wú)意踩踏波紋管造成其發(fā)生裂縫或斷裂狀況，從而致使混凝土或其他雜質(zhì)滲入其中，引發(fā)堵塞現(xiàn)象。其三，也有極少數(shù)情是由于波紋管質(zhì)量缺陷，引發(fā)的波紋管堵塞。

4.2張拉前出現(xiàn)裂縫

在受到橋梁干縮作用和溫度差異等多重因素的作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的幾率將大大增加，尤其是針對(duì)一些規(guī)模較大的鋼筋結(jié)構(gòu)，經(jīng)常出現(xiàn)還沒(méi)有進(jìn)行張拉作用時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，在此種情形下，預(yù)應(yīng)力將沒(méi)有任何效果。不過(guò)對(duì)于在道路橋梁工程中，還沒(méi)有進(jìn)行張拉作用就出現(xiàn)的裂縫，它們多數(shù)呈不規(guī)則狀態(tài)分布，細(xì)密無(wú)序，但多與短邊呈平行狀態(tài)。

4.3預(yù)應(yīng)力管道堵塞

在現(xiàn)實(shí)的工程制作過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生由于防護(hù)措施的缺失而造成預(yù)應(yīng)力管道堵塞現(xiàn)象，引發(fā)預(yù)應(yīng)力鋼筋的中斷或故障狀況，從而無(wú)法保證張拉效果的高效發(fā)揮。簡(jiǎn)言之，就是由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的實(shí)際拉伸值和理論值兩者存在較大的偏差，一旦由于鋼筋絞線被阻塞，預(yù)應(yīng)力作用將根本無(wú)法發(fā)揮，甚至導(dǎo)致鋼絞線的中斷。所以，歸納得出，若想有效解決預(yù)應(yīng)力鋼筋堵塞情形的發(fā)生，不僅要保證在管道安裝過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行既定的設(shè)計(jì)規(guī)范，確保安裝位置和尺寸的高度精確，另外還要極力避免各種扭曲現(xiàn)象的發(fā)生。

5.預(yù)應(yīng)力技術(shù)改進(jìn)措施

5.1管道堵塞問(wèn)題的處理

（1）由于出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力管道堵塞的原因有很多種，因此防范措施也各不相同。但大致需做好如下幾點(diǎn)保障：第一，對(duì)管道的質(zhì)量做好嚴(yán)格把關(guān)，確保其穩(wěn)定可靠。第二，在安裝過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行既定的規(guī)范和實(shí)施計(jì)劃，進(jìn)行精確的位置和尺寸測(cè)量，對(duì)于管道彎曲的部位，必須采取圓滑型的加工處理，保證鋼材的延伸性能。對(duì)于接頭要進(jìn)行特殊的密封措施，期間不留任何縫隙，防止各類(lèi)雜質(zhì)的滲入。第三，施工作業(yè)中，人員動(dòng)作須謹(jǐn)慎適度，避免由于劇烈的踩踏導(dǎo)致管道出現(xiàn)裂痕現(xiàn)象。

（2）在避免孔道堵塞的問(wèn)題上，要準(zhǔn)確把握抽芯和混凝土凝固的時(shí)間差上，即要選擇最在混凝土即將凝固的關(guān)鍵時(shí)刻，選擇拔芯。即使一旦由于操作失誤出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，要立即抽取大量的水進(jìn)行沖洗處理，加快混凝土溶解速度，從而使孔道重新回歸暢通狀態(tài)。

5.2防止裂縫的措施

從根本上來(lái)講，表層溫度是造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因，因此做好構(gòu)件的溫度控制是避免裂縫的關(guān)鍵所在。在實(shí)際操作過(guò)程中，需盡量維持較長(zhǎng)時(shí)間的薄壁構(gòu)件貼膜狀態(tài)，保證預(yù)制構(gòu)件和臺(tái)座兩者之間有隔離劑保護(hù)，最大限度降低他們相互影響程度。

5.3安全施工保證質(zhì)量的措施

在進(jìn)行道路橋梁施工作業(yè)之前，需進(jìn)行嚴(yán)格而必要的安全施工培訓(xùn)，要求所有參與作業(yè)的人員熟悉施工計(jì)劃和方案，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全操作規(guī)程，進(jìn)行定期的安全檢查，依照設(shè)計(jì)流程作業(yè)，善于做好階段驗(yàn)收，有序推進(jìn)工作的進(jìn)展。在進(jìn)行張拉作業(yè)之前，所有參與作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)人員要對(duì)本職工作有全面的認(rèn)識(shí)，熟悉圖紙的布置規(guī)劃，了解現(xiàn)場(chǎng)的各種現(xiàn)實(shí)條件，才能開(kāi)展下一步工作。

6.工程實(shí)例分析

6.1橋梁概況

本橋?yàn)槿缡竭B續(xù)梁橋，橋長(zhǎng)90m，每跨30m。箱梁構(gòu)造。箱梁混凝土等級(jí)為C50，箱梁頂板寬970cm，底板寬560cm，主梁高160cm，底板厚30cm，頂板30～60cm，頂板兩側(cè)翼緣懸臂厚30～70cm，橋墩采用實(shí)心矩形截面，寬度為220cm，厚度為200cm，見(jiàn)圖1。

圖1橋梁橫斷面圖

6.2仿真模擬計(jì)算

6.2.1建立模型。采用有限元三維仿真軟件模擬連續(xù)梁橋的施工過(guò)程，建立模型如圖2。懸臂法施工工序如圖3。

圖2有限元模型

圖3懸臂法施工工序示意圖

6.2.2模擬分析的內(nèi)容。①模擬懸臂梁施工的各個(gè)階段，進(jìn)行正裝和倒裝計(jì)算與分析。②通過(guò)模擬得到控制標(biāo)高的變形情況。③通過(guò)模擬得到控制點(diǎn)的應(yīng)力變化情況。

6.3工程監(jiān)測(cè)

（1）變形監(jiān)測(cè)。在懸臂法施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力梁會(huì)產(chǎn)生豎向和橫向變形，變形監(jiān)控是控制橋梁線形的重要依據(jù)，主要通過(guò)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)撓度變化的方式實(shí)現(xiàn)變形控制。監(jiān)測(cè)的順序?yàn)椋和ㄟ^(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)與理論數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)此進(jìn)行調(diào)整，再測(cè)量并反復(fù)循環(huán)，讓整個(gè)體系滿(mǎn)足規(guī)定的要求。

（2）應(yīng)力監(jiān)測(cè)。在橋墩、橋臺(tái)、主梁、橫隔梁的控制點(diǎn)上設(shè)置壓力計(jì)，對(duì)不同時(shí)段的壓力值進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。通過(guò)理論計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，判斷是否進(jìn)行下一步施工。

6.4結(jié)果對(duì)比

通過(guò)對(duì)懸臂梁施工的整個(gè)過(guò)程的數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致。

7.結(jié)束語(yǔ)

道路橋梁在國(guó)內(nèi)交通系統(tǒng)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，而隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，道路橋梁的質(zhì)量問(wèn)題也引起政府職能部門(mén)和專(zhuān)業(yè)人士的關(guān)注，如何有效通過(guò)技術(shù)改進(jìn)促進(jìn)質(zhì)量的安全，成為建筑界必須重視的一項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力作為一種新型混凝土結(jié)構(gòu)的防變形防裂縫措施，如何高效科學(xué)發(fā)揮其作用，服務(wù)于工程建筑和人民生產(chǎn)生活，將成為未來(lái)建筑業(yè)質(zhì)量穩(wěn)定的風(fēng)向標(biāo)。

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構(gòu)日趨壯大。與此同時(shí)，內(nèi)部溝通、成本控制以及管理難度的增加，對(duì)信息化建設(shè)提出迫切需求，通過(guò)提升信息化資源的共享利用率，可有效