道路橋梁工程中預應力體外索施工技術研究

何 詠，何 毅

（江西省現代路橋工程總公司，江西 上饒 334000）

0 引言

隨著交通事業的發展和進步，道路橋梁施工數量和規模必然迎來一個高峰期。道路橋梁工程中預應力體外索施工技術已成為保障公路橋梁施工安全的重要技術手段之一，并在我國國內的多項路橋工程中得到成功應用。本文將重點對這一技術在實際施工現場中的應用進行相應的分析和探討。

1 工程概況

本文研究的道路橋梁施工工程在第一施工段北引橋上部結構設計過程中，根據實際施工環境采用了多夸鋼結構－砼組合連續箱梁來保證整體施工強度（連續箱梁跨徑組合55m＋85m＋85m＋78m＋21.785m）。在外索預應力施工方面，本工程采用了當前較為常見的環氧絞線體作為主要的技術手段，而在具體施工過程中，根據施工設計方案，采用了包括保護罩、夾片以及密封桶在內的多種保護套件。采用27Φs15.20無粘結高強度低松弛環氧噴涂鋼絞線作為主要預應力承載對象，相關參數符合國家一般技術要求。低松弛環氧噴涂鋼絞線Φs15.20，單根鋼絞線直徑為15.20mm，面積Ay＝140mm2，鋼絞線標準強度fpk＝1860MPa，彈性模量Ep＝1.95×105MPa，張拉控制應力為1 200MPa。體外索共12束，共計58.883 2t。工程施工環境相對復雜，具有公路橋梁類施工的一般性特征，地質地貌情況多變，常見特殊地貌。

2 道路橋梁工程中的預應力體外索施工技術

2.1 道路橋梁預應力技術

道路橋梁施工中預應力體外索技術得到了較為廣泛的應用，它是道路橋梁高效施工、科學施工的關鍵。體外預應力混凝土結構體系的預應力結構鋼筋一般在橋梁結梁體結構的截面外部，能夠借助工具或轉向塊對相關結構構件施加預應力。在以往的預應力鋼筋鋪設過程中，基本上都是通過對混凝土內截面部分進行鋪設，采用焊接和鉚合的方式加固，為后張并沒有粘結的預應力結構體系。相對于傳統意義的施工技術來說，本文所研究的預應力體外所施工技術在實際應用過程中表現出一些非常明顯的優勢。

第一，改變了傳統施工過程中必須通過對混凝土內部預先鋪設管道進行預應力防范的做法，極大地降低了腹板的厚度水平，從而在真正意義上降低了橋梁的整體重量，提高了橋梁的安全系數；

第二，能夠為施工人員更為直觀的了解預應力防范效果提供支持，從而有效降低了二次施工對工程本身預應力水平的破壞；

第三，該技術能夠通過和其他技術相結合而極大地縮短工期，創造更為巨大的社會、經濟價值。

2.2 道路橋梁工程中的預應力體外索施工技術

在道路橋梁施工中，施加預應力所需的機械設備和儀表都要由專業人員進行使用和管理，并要定期維護、檢查。對于千斤頂、壓力表需要進行科學的配套標定，準確確定壓力表以及張拉力之間的關系曲線。標定和校準需在經權威計量部門授權的法定機構定期、有效地進行。張拉的機械設備需與錨具配套使用。施工人員根據體外索類型選用不同型號的千斤頂和油泵設備。當施工材料和器械都進入施工現場后，經過運行確保其能夠正常使用后，才能調到工作臺面用于施工。長期沒有得到使用的張拉機具和設備，需要在使用前進行全面校驗和檢查。鋼絞線和錨具進入施工現場時，相關人員需要分批驗收。驗收時，施工人員需要對這些材料和設備的質檢證明書、產品包裝、產品標志和產品規格等進行仔細檢查。通常情況下，如果常規檢驗合格，即可應用于施工。在具體施工過程中，在錨具和夾具進入現場之時，必須按照相關要求，經由生產部門為其提供相應的機械型號等數據，從而為設備的安全性提供一個有效的保障。同時，除了上述內容之外，還應該嚴格的進行檢查，保證檢查的有效性。在外觀檢測過程中，一般采取15%的抽取率來進行檢測，對具體材料的外觀進行人工檢測，保證其性能指標符合要求，尺寸符合施工標準，只有這樣才能夠基本保證錨件的整體強度，從而保證工程整體強度標準達標。在檢測過程中一旦發現錨具外表存在一定的裂紋或者某些數據表文和施工設計參數之間存在不符合偏差范圍的差距時，則要求施工人員以及技術人員需要對錨具進行雙倍比例的二次檢測。如果通過這一步驟之后仍然留存部分不符合要求的錨具，那么這批錨具不可進入施工場地。鋼絞線在廠內下好料后，直接運輸到工地，在此過程中不存在其他的流程，從而保證所提供的鋼絞線在外觀上能夠達到相關施工標準。在下料方面，通常情況下需要經過技術人員按照施工標準和設計要求進行多次檢查，認真核對其中的具體性能指標。

下料長度計算公式為：

式中：M0——兩端墊板底面中心弧線的長度；

A1——錨固端錨具的長度；

M1——錨固端張拉時其工作的長度；

M3——有圓管限制時垂度的影響長度；

M4——施工誤差影響長度。

用防潮布鋪墊好放料場地上需直線固定機械的下料線和卷揚機，沿線測量好所需要下料的長度，校對后用彩色的油漆進行標記。與此同時，對其采用放線機架來進行牽引，并利用砂輪機來加以切割，使之符合實際使用需求。在下料過程中如果出現保護套破損情況，則要求相關操作人員必須按照相應的施工要求，通過焊槍對其加以修補，如果破損嚴重，則應馬上改用其他鋼絞線。在實際的施工過程中，為了最大限度地保證所應用的鋼絞線長度符合要求，應該在確保相關操作完全符合規范之外，還應該為其軌跡一直保持直線提供必要的技術支持。當鋼絞線下料施工完成后，施工人員需要將鋼絞線的兩端護套按照設計長度進行剝除。操作過程中，剝皮方面要求施工人員使用專用鋸片，保證對線體本身傷害符合要求。在清洗過程中，需要從其實際情況出發，將端頭打散，然后配合專用的清洗劑來去除其中的防腐防銹油。同樣值得我們注意的還有，在單根張拉設備的應用和操作方面，必須嚴格做好錨具的準備工作，這就要求相關操作人員對這一過程中的重要工具——千斤頂和油泵進行試機，從而保證這些設備在后續的使用過程中能夠發揮應有的作用。與此同時，體外錨具的準備同樣有著非常重要的現實意義，不僅僅能夠為后續的施工提供便利，更是保證工程施工安全目標順利實現的重要前提。實際上，體外索穿束時將符合施工要求的鋼絞線料盤放置在放線架上，然后按照一般性的處理方法，首先找到其中的線頭，然后進行牽引操作，從而保證錨墊板和體外索之間能夠達成良好的銜接。在此之后，可以按照轉向器、預埋的鋼管、密封的板層順序，最終通過多個轉向器的應用來和另一端的錨固區達成連接。

穿索時須注意鋼絞線不能打絞，同時要注意保護鋼絞線的PE層使之免受損傷。穿束時應注意在鋼絞線下設置塑料滾輪、麻袋等保護措施，保證體外索保護層不受損壞。在具體的施工過程中，對于體外索的處理主要采用大家較為熟悉的應力控制方法進行張拉處理的，通過這種方法能夠更為有效地對其伸長值進行檢驗和校對，從而保證后續工程施工中能夠有足夠的預應力支持。通過這一方法也能夠更有效地對實際拉伸長度和理論長度進行對比，從而保證其差值符合設計要求。如果對這一數值在設計中并沒有做出明確的要求，那么一般將差額控制在±5%之內，這樣才能夠保證最終的施工結果符合設計需求，保證工程的整體強度。

體外索理論伸長值ΔN按下式進行計算：

式中：PP——體外索平均張拉力；

N——體外索長度；

AP——體外索截面的面積；

EP——體外索彈性的模量；

x——錨固點到計算截面的距離；

k——每米孔道局部偏差對摩擦影響系數；

μ——預應力索與孔道壁之間的摩擦系數；

θ——從張拉端至計算截面（中跨跨中截面）曲線孔部分切線

式（2）中，最初伸長值的測量應該從初應力時開始進行。當然，具體應用過程中，除了上文所提及的伸長值之外，還必須對初應力情況下的伸長值進行相應的計算和推導。實際上，在公路橋梁預應力體系外的施工過程中，由于施工環境和設計要求的不同，所選擇的轉向塊也有一定的差異，而作為道路橋梁體外的預應力索在跨內的核心構建，對于工程整體強度和設計效果的順利實現都有著非常重要的意義。道路橋梁的轉向裝置需要安裝在橋梁箱梁的內部。北引橋的體外索利用單根的張拉技術，體外索張拉時應力需要能夠雙控，并以張拉力為主，主要采用對稱的交叉形式進行張拉。1＃和2＃體外索、3＃和4＃體外索、5＃和6＃體外索采用單端張拉的形式進行。在PN4墩頂安裝千斤頂，先對稱張拉2＃束，2＃束張拉完成后對稱張拉1＃束。每束內，張拉順序為從上往下，從左往右單根張拉，以防止鋼絞線纏繞。在實際應用過程中，作為一種簡化的曲線預應力鋼筋技術，由于體外索和梁體之間并沒有形成大規模的接觸，因此預應力的傳導更為簡單和容易計算，同時也能夠得到更小的摩阻損失，因此能夠有效提升橋梁整體強度，并且對于道路的整體通行能力所造成的負面影響相對較小，具有施工效率高、工期短的特點，因此在我國當前的公路橋梁施工過程中得以推廣，這促進了該技術的發展和更新。

3 結語

隨著科學技術的快速發展，道路橋梁工程施工技術和施工所用材料、機械工具都在不斷更新和進步。本文所研究的預應力技術在實際工程中的應用，能夠極大地提升公路橋梁施工效率，提高整體施工質量。

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