萬奔

（廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理中心，廣東 廣州 510000）

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)原理及作用

1.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)原理

道路橋梁在使用時(shí)會(huì)受到各種應(yīng)力的作用，這些應(yīng)力作用將對(duì)道路橋梁產(chǎn)生不同程度的磨損，一方面降低道路橋梁的質(zhì)量，另一方面縮短其使用年限。因此，在道路橋梁實(shí)際應(yīng)用中，通常采用加載人為應(yīng)力的方法，降低或消除應(yīng)力作用的影響，從而確保道路橋梁工程受力達(dá)到平衡，并保持相對(duì)的穩(wěn)定。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的主要應(yīng)用原理：采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在構(gòu)件受外部載荷加載前，首先人為施加預(yù)應(yīng)力，使其在預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)下降低或消除外部載荷應(yīng)力，當(dāng)外部載荷增加時(shí)，混凝土才會(huì)受到拉應(yīng)力的作用，達(dá)到降低道路橋梁的使用載荷壓力的目的，延遲混凝土出現(xiàn)裂縫的時(shí)間。

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要作用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程建設(shè)中具有以下作用：

（1）提高構(gòu)件的抗裂性能?；炷翗?gòu)件施加預(yù)應(yīng)力后，當(dāng)外部載荷加壓時(shí)，被加壓的混凝土先要和該預(yù)應(yīng)力抵消，這時(shí)構(gòu)件的拉應(yīng)力就會(huì)隨之減小，構(gòu)件的抗裂能力和持久性能提高。

（2）改善構(gòu)件的受力性能。在預(yù)應(yīng)力下，構(gòu)件的裂縫展開程度和裂縫出現(xiàn)時(shí)間得到了延緩，構(gòu)件的剛度顯著加強(qiáng)，所以受力構(gòu)件承受載荷后彎曲程度隨之就會(huì)減弱。

（3）提高構(gòu)件的抗剪切性能。豎向施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，鋼筋具有錨栓的作用，而且豎向的分力也能抵消一部分剪切力，有助于提高構(gòu)件的抗剪切性能。

（4）提高構(gòu)件受壓穩(wěn)定性能。構(gòu)件的長(zhǎng)短粗細(xì)不一，當(dāng)受壓構(gòu)件短小且細(xì)時(shí)，承受壓力過大就容易彎曲，其穩(wěn)定性會(huì)大大降低。因此，施加預(yù)應(yīng)力能增加抗壓的能力，使構(gòu)件的受壓穩(wěn)定性能提高。

（5）利用新型的高強(qiáng)度鋼材，減輕構(gòu)件的自重，規(guī)避混凝土的缺點(diǎn)。

（6）預(yù)應(yīng)力混凝土在一定的承受荷載范圍內(nèi)，是處于一種彈性工作的階段，能夠維持穩(wěn)定的狀態(tài)。

簡(jiǎn)而言之，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能使道路橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高，減少應(yīng)力破壞；能保障道路橋梁的施工質(zhì)量。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提高施工效率和節(jié)能環(huán)保

公路橋梁施工過程中將高強(qiáng)度材料作為主要施工用料，能夠有效降低整體工程荷載。同時(shí)，運(yùn)用高強(qiáng)度材料還能降低材料用量，減少了資源的浪費(fèi)，另外工程投入使用后在抗疲勞性和抗裂性方面效果也較為明顯，在一定程度上降低了維護(hù)成本。

2.2 提高道路橋梁工程安全性能

通常情況下，道路橋梁工程出現(xiàn)安全問題的概率高于其他工程。在安全施工方面，對(duì)施工技術(shù)的要求較高。預(yù)應(yīng)力在保障道路橋梁安全性方面優(yōu)勢(shì)較為明顯，科學(xué)使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠進(jìn)一步提高道路橋梁的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 有效減輕工程的自重

道路橋梁工程施工過程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，所需材料必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，一般材料很難滿足預(yù)應(yīng)力要求?；炷翍?yīng)達(dá)到預(yù)應(yīng)力技術(shù)要求的黏度，而使用的鋼筋也應(yīng)達(dá)到技術(shù)要求的強(qiáng)度。為了保證預(yù)應(yīng)力技術(shù)充分發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，必須保證建筑材料符合技術(shù)要求。高標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料是提高道路橋梁質(zhì)量的保障，同時(shí)還能夠有效降低工程整體重量。就經(jīng)濟(jì)性而言，可通過減少建筑材料用量來實(shí)現(xiàn)橋梁整體重量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，某種程度上間接地降低了施工成本。

2.4 控制橋梁應(yīng)力

如果公路橋梁工程承重能力無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，極有可能影響工程的使用壽命。橋梁施工中工程質(zhì)量與混凝土應(yīng)力極限有著直接關(guān)系，當(dāng)超出應(yīng)力極限后，將直接造成橋體出現(xiàn)裂縫甚至是坍塌，對(duì)橋梁構(gòu)件使用產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。因此，需要根據(jù)道路橋梁工程的情況對(duì)應(yīng)力進(jìn)行控制，及時(shí)排查安全隱患。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 錨固及錨具的處理

在公路橋梁工程施工過程中，通常選用預(yù)應(yīng)力技術(shù)布置鋼絞線，一方面憑借橋墩頂部的導(dǎo)向槽、錨固端的橫梁和橫肋，另一方面借助張力和拉力表示負(fù)荷的大小。在布置錨墊板時(shí)，施工人員按照規(guī)劃圖紙的設(shè)計(jì)要求把錨固上的橫梁方向和位置進(jìn)行調(diào)整。施工中，要保證彎曲位置的曲率半徑能準(zhǔn)確無誤，橋墩頂部導(dǎo)向槽和橫肋維持在平滑的狀態(tài)。

3.2 混凝土空心板中的應(yīng)用

公路橋梁工程施工中，最常用的建筑材料就是混凝土空心板?；炷量招陌宓奶攸c(diǎn)是有多道圓孔的形狀，這種構(gòu)造大大降低了其自重，更加有利于安裝拆卸和交通運(yùn)輸，而且在小跨徑的公路橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛，效果更佳。若公路橋梁的跨徑小于規(guī)定的尺寸，采用先張法對(duì)松弛度較低的鋼絞線進(jìn)行單根張拉，或者采用后張法，這兩種方法都能降低壓力。

3.3 混凝土T形梁中的應(yīng)用

混凝土T形梁是指在公路橋梁工程中的一種截面是T 形的梁結(jié)構(gòu)。通過應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅可以對(duì)這種梁結(jié)構(gòu)提供相對(duì)應(yīng)的反方向拉力，同時(shí)平衡混凝土T形梁間的內(nèi)力作用。若橋梁間的跨度比較大時(shí)，一般選用先張法，先張拉強(qiáng)度較高的，然后放低松弛鋼絞線，或者選用后張法，該法一般用于群錨中。

3.4 路橋受彎結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)用

在橋梁道路施工中，施工人員需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期檢查維護(hù)和加固改造，以提高公路橋梁的承載能力和使用性能，延長(zhǎng)道路橋梁的使用年限，從而保障人們的生命安全。為了延長(zhǎng)公路橋梁的使用年限，重點(diǎn)需加固公路橋梁的主要結(jié)構(gòu)或加強(qiáng)公路橋梁承重部分。因此，利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)能提高橋梁構(gòu)件的承載能力，增加公路橋梁整體結(jié)構(gòu)的牢固性和穩(wěn)定性，使得公路橋梁的承載能力和使用年限保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅操作簡(jiǎn)便，而且還能提高碳纖維材料應(yīng)力，所以通常應(yīng)用在公路橋梁受彎曲結(jié)構(gòu)中。如果橋梁工程中受彎曲結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力過大的現(xiàn)象，可能是由于碳纖維預(yù)應(yīng)力構(gòu)件問題導(dǎo)致彎曲結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重。所以，在道路橋梁施工過程中，對(duì)碳纖維材料加以適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，使受彎曲結(jié)構(gòu)的碳纖維應(yīng)力得到加固和穩(wěn)定，確保公路橋梁受彎曲結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能發(fā)揮其最大效能，延長(zhǎng)橋梁的使用年限。

3.5 混凝土箱梁中的應(yīng)用

混凝土箱梁在公路橋梁混凝土工程中應(yīng)用比較廣泛，是一種重要的橋梁結(jié)構(gòu)材料，一般混凝土箱梁里面是空心形狀，箱梁上面有翼緣。箱梁制造主要分為兩種類型，一種是單箱梁和多箱梁，另一種是混凝土箱梁和鋼板箱梁。由于混凝土箱梁在不同結(jié)構(gòu)中應(yīng)用效果和作用不盡相同，其又分為預(yù)制箱梁和現(xiàn)澆箱梁兩類。如果混凝土箱梁間跨徑范圍為40～60m，在配制鋼絞絲時(shí)從橫向和縱向兩方面入手；如果混凝土箱梁間跨徑數(shù)值大于60m，則要用到變截面箱梁，變截面箱梁的作用是使混凝土箱梁強(qiáng)度發(fā)揮最大的效果。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程應(yīng)用中存在的問題

4.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在孔道壓漿時(shí)的質(zhì)量問題

在孔道壓漿中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)時(shí)，容易出現(xiàn)以下質(zhì)量問題：①由于壓漿時(shí)漿體的配制和預(yù)留孔質(zhì)量不合格等造成漏罐或不結(jié)實(shí)；②配制漿體的水灰比大于規(guī)定的數(shù)值，導(dǎo)致孔道無法達(dá)到飽和或內(nèi)部漿體之間有較大的空隙；③施工人員在孔道壓漿時(shí)對(duì)施工工藝重視度不夠，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。因此，預(yù)應(yīng)力在孔道壓漿施工過程中有兩個(gè)主要的特點(diǎn)，一是能有效防止預(yù)應(yīng)力鋼筋生銹，二是能使其各部位構(gòu)件協(xié)調(diào)工作。

4.2 波紋管孔道漏漿

在后張法中，由于波紋管制作流程簡(jiǎn)單，安裝方便，因此預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道通常采用波紋管，但是目前波紋管的質(zhì)量無法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在安裝波紋管時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)管軸線偏移或彎折，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有預(yù)應(yīng)力鋼筋布置點(diǎn)準(zhǔn)確度不夠、剛度不符合標(biāo)準(zhǔn)、錨墊板上鋪設(shè)的軸線與波紋管不一致，導(dǎo)致波紋管管道彎折的地方密封性較差，出現(xiàn)滲漏漿液的現(xiàn)象。

4.3 構(gòu)件張力和拉力失控

由于施工人員在構(gòu)件張拉時(shí)控制不當(dāng)或施工時(shí)操作不規(guī)范，使得預(yù)應(yīng)力構(gòu)件出現(xiàn)張力和拉力失控。所以，在道路橋梁施工建設(shè)時(shí)，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制張力和拉力。

5 預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制

5.1 管道注漿

（1）壓力表使用前需要進(jìn)行校準(zhǔn)。在灌漿過程中，需要定期對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行清洗，當(dāng)施工結(jié)束后同樣進(jìn)行清洗。

（2）在壓漿階段，需要工作人員對(duì)錨具周邊的孔洞和鋼絞線間隙采取密封處理，同時(shí)還要將有害材料徹底清理至孔道外。

（3）壓漿過程中其水泥漿強(qiáng)度要大于30MPa，水灰比要控制在0.4～0.45，當(dāng)加入減水劑時(shí)，要對(duì)水灰比進(jìn)行調(diào)整，一般不超過0.35。攪拌過程中泌水率的控制也尤為重要，一般控制在2%左右，1d 后需要保證初漿全部吸回。在調(diào)漿過程中，時(shí)間要控制在20s 左右。為保證水泥漿符合施工要求，需要加入適量膨脹劑，使水泥漿的膨脹率大于15%，拌和時(shí)間在5min，方可獲得黏稠度均勻的水泥漿。水泥漿拌和至壓漿的時(shí)間間隔由環(huán)境溫度所決定，通常情況下在45～60min，同時(shí)在此期間要不停地?cái)嚢?，增加其流?dòng)性[1]。

（4）活塞式壓漿泵是壓漿的主要設(shè)備，壓力值在0.5～0.7MPa，壓漿的過程要緩慢連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)要將排氣孔不斷進(jìn)行關(guān)閉和開放，使孔道內(nèi)的空氣保持暢通。在孔道集中的區(qū)域必須保證壓漿連續(xù)進(jìn)行[2]。當(dāng)壓漿結(jié)束后，為保證管道充滿灰漿還要經(jīng)過穩(wěn)壓期，穩(wěn)壓期時(shí)間要保持在5min左右。

5.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉

（1）張拉順序：預(yù)應(yīng)力筋的張拉嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求左右對(duì)稱，分級(jí)張拉，均勻進(jìn)行。為防止在張拉時(shí)T 梁產(chǎn)生側(cè)向翹曲，30mT 梁采用N1→N2→N3 左（50%） →N3 右（100%） →N3 左（100%） 的張拉順序：40m T 梁采用N1→N2→N3→N4→N5 左（50%）→N5 右（100%）→N5 左（100%）的張拉順序。單束預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉順序?yàn)?→初應(yīng)力10%σcon→20%σcon→100%σcon（持荷2min后錨固）。

（2）張拉過程中主要以雙控方式為主，以伸長(zhǎng)值作為校核標(biāo)準(zhǔn)，張力為主要控制指標(biāo)。伸長(zhǎng)量的誤差一般要求在5%以內(nèi)，通常情況下滑絲或者鋼絞線斷絲數(shù)量不超過一根。如果伸長(zhǎng)值達(dá)不到設(shè)計(jì)值，需要灌入適量肥皂水減少摩擦力。張拉過程中要根據(jù)鋼絞線實(shí)際情況調(diào)整千斤頂限位板的尺寸，防止工作人員被鋼絞線刮傷。張拉過程中需要通過油泵來維穩(wěn)，同時(shí)控制好張拉速度和油壓值。

（3）張拉作業(yè)后8h，需要使用角磨機(jī)將多余的鋼絞線全部割除，并將錨具周圍的鋼絞線間隙和孔洞全部進(jìn)行密封處理，不得使用電氣切割設(shè)備處理鋼絞線。

5.3 鋼絞線和錨具的質(zhì)量控制

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的錨具和鋼絞線必須具有相關(guān)質(zhì)量合格證明，同時(shí)還需要質(zhì)量驗(yàn)收人員對(duì)其進(jìn)行性能試驗(yàn)，不同規(guī)格型號(hào)的鋼絞線和錨具應(yīng)分類存放并進(jìn)行標(biāo)記[3]。在施工過程中，還需要對(duì)其型號(hào)、規(guī)格進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，實(shí)現(xiàn)責(zé)任到人。

5.4 預(yù)應(yīng)力設(shè)備的質(zhì)量管控

根據(jù)相關(guān)要求，預(yù)應(yīng)力張拉前，應(yīng)選擇好張拉機(jī)具、檢查千斤頂與壓力表配套情況，同時(shí)還要繪制千斤頂與壓力表的關(guān)系圖，在使用過程中嚴(yán)禁更換壓力表或者千斤頂，并且壓力表刻度應(yīng)高于15級(jí)。

5.5 預(yù)應(yīng)力張拉的質(zhì)量控制

檢驗(yàn)混凝土構(gòu)件尺寸和外觀是否符合要求、強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，檢查夾片和錨孔是否存在雜物。通常情況下，必須保證預(yù)應(yīng)力鋼絲各張拉點(diǎn)能夠自由移動(dòng)，確保鋼絞線松緊程度一致，根據(jù)要求初始應(yīng)力應(yīng)低于總應(yīng)力的5%。如果張拉力接近設(shè)計(jì)值，立即旋緊主拉桿螺母。在保證錨具和鋼絞線束不受振動(dòng)的前提下方可拆除千斤頂。

6 結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛，普遍應(yīng)用于混凝土空心板、混凝土T形梁、受彎結(jié)構(gòu)的加固、混凝土箱梁等部分。預(yù)應(yīng)力技術(shù)能提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、防滲性能和抗剪切力性能，從而提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體承載能力和抗震能力，同時(shí)降低公路橋梁的自重，減少企業(yè)成本的投入，增加其經(jīng)濟(jì)效益。