淺析公路橋梁工程預應力的施工技術

丁健

【摘要】隨著科技的大力發展，在我國當前的公路橋梁施工過程中應當想方設法做好相應的預應力施工技術管理。這不但會直接關系到預應力施工質量能否達到設計的規范要求，還在很大程度上直接影響到整個工程的施工質量，更是關乎到安全問題。在公路橋梁施工的過程一定要把握好每一個細節，需要從預應力施工的各個方面和各個角度重視對預應力施工的質量控制，才能做好公路和橋梁的施工控制。

【關鍵詞】公路橋梁；預應力混凝土；處理方法

前言

隨著社會經濟快速的進步，城市化建設帶動了相關基礎設施的發展步伐，這對公路橋梁工程的建設質量也不斷提高。公路橋梁建設工程的施工技術也應該發展，才會符合時代發展的要求。然而，現階段我國公路橋梁工程施工質量參差不齊，預應力技術在使用過程中存在著各種各樣的問題。比如常見的橋面裂縫，就是典型的預應力技術不達標，結果對橋梁產生了質量和使用壽命方面的影響。為了保證公路橋梁的施工質量，在完善相關施工法律法規的同時，還應該從如何提升預應力施工技術著手，從根源上保證施工質量。

1 公路橋梁預應力混凝土結構的優點

在公路橋梁的部分構件中會采用預應力，這樣做的目的是使得構件的性能有所提高，更加穩定，如圖 1 所示。 因為在構建中采用預應力能夠提高構件之間的拉力， 降低裂縫出現的概率，同時出現裂縫的地方可以延緩其損壞程度。 在混凝土構件的荷載卸去之后，預應力能夠使得裂縫充分閉合，改善了結構構件的彈性恢復能力，增強了整個構件的穩定性能，預應力能夠降低鋼筋的疲勞程度，提高整個結構的抗疲勞程度。 在跨度較大的項目工程中采用預應力技術非常普遍。 由于預應力能夠充分緩解裂縫的損壞進度，降低裂縫的惡化進程，因此在使用高強度鋼材時，混凝土與高強度鋼材在預應力的作用下能夠很好地減輕結構的自重，充分利用了高強度鋼材的強度和混凝土的粘合力，因此在鋼材的利用效率上大大地提高，進一步地減少了鋼材的使用量和混凝土的用量，提高了施工單位的經濟效益。 而對于整個結構內力的調節，預應力也起到了非常重要的作用。 在大跨度、空間間隔較大的工程項目中，預應力技術能夠非常好地保持整個項目建筑的整體結構。 但是由于公路橋梁施工過程中存在著許多不穩定因素，造成施工過程經常會出現質量問題。

圖 1 預應力結構示意圖

2 公路橋梁預應力混凝土施工中的問題

雖然預應力技術在路橋工程的施工中得到了廣泛的應用，但是在具體的操作中仍然存在不少的問題，影響了預應力技術功能的正常發揮。

2.1 預應力混凝土強度不足

為了提高預應力混凝土的強度，在施工的過程中常常通過添加早強劑的辦法。 在澆筑混凝土之后將進行拉張預應力操作，但是由于混凝土的特殊性，它需要經過一段時間才能有效地提高其強度， 并且其彈性模量和強度并不是同步增長的，如果提前進行張拉預應力操作會容易導致預應力損失，最終公路橋梁的承載力下降而出現裂縫。 同時在施工的過程中通過采用同步養生試壓塊的辦法所得出的早期的混凝土的強度來替代施工過程中混凝土的實際強度，影響了路橋的建設質量。 根據實踐研究分析在發生路橋工程質量事故時，發生事故的結構在驗算時其強度并沒有達到測試的強度。

2.2 張拉力失控

在施工的過程中還存在著預應力技術不標準，對預應力技術控制不夠嚴格，也對路橋的質量產生了比較重要的影響。 在進行張拉作業時一般需要對預應力和張拉力筋伸長量進行控制，以張拉力為主，將拉伸的數值和張拉力進行對比。 一般情況下張拉力在計量時采用的 1.5 級油壓導致其誤差比較大， 在施工的過程中還存在著千斤頂沒有進行計量標定就已經開始張拉的問題。 如果進行張拉的施工人員沒有進行技術培訓，在操作的時候不夠細致認真，那么在施工的過程中就容易出現比較大的誤差，導致張拉力高低不均勻的現象。 這種情況在多束張拉的過程特別明顯，由于束受力的不均勻導致了預應力筋的伸長量計算不夠準確， 難以選擇適宜的彈性模量進行有效的保護。 在實際的操作時很難將伸長量控制在合理的范圍內，導致張拉力失控。

2.3 波紋管孔道缺陷

在預應力混凝土施工過程中，波紋管是常見的施工材料之一，如圖 2 所示，其制作簡單、施工方便，對各種不同形狀的預應力筋束進行張拉的時候，摩擦的阻力會變小，因此預應力構件中多以其作為孔道。 但是目前所采用的波紋管會出現厚度不足和質地不均勻，因此波紋管的強度會達不到應用標準，在安裝和澆注的過程中容易出現變形、損壞，從而導致漏漿而造成預應力鋼筋穿束困難，同時增加了張拉過程中的阻力，因為砂漿的流入還會造成預應力筋被鑄固在孔道內部而無法達到張拉的效果。 波紋管在安裝的時候還會受到結構鋼筋的影響，加上波紋管的剛度低，容易形成彎折角度或者軸向移位，在彎折角的位置就容易出現開裂而導致漏漿；軸向的位移則會導致彎角增加，而增加張拉時的摩擦阻力，波紋管與錨墊板相接處，二者的軸線不一致，彎折位置就容易漏漿。 另外，在澆筑的過程中振搗棒如果與波紋管接觸也會因為其高速的旋轉和振動而導致波紋管的咬口開裂或者摩擦損壞，從而導致波紋管漏漿。

圖2 波紋管示意圖

2.4 預應力鑄固

通常情況下，預應力的鑄固可以按照拉動時的應力筋摩擦系數進行分類，在千斤頂拉動預應力筋的時候所遇到的摩擦阻力為預應力筋的 1.3 倍以下，就稱之為輕度鑄固。此種鑄固的形成是應為波紋管內的漏洞較多，但是每一個漏洞的漏漿情況并不嚴重，預應力筋與波紋管固結在一起，但是漏漿的體積相對于整個孔道而言很小，因此通過增加拉力就可以拉開，并可以使得預應力筋在孔道內反復移動。 嚴重鑄固的情況是，無論怎樣增加拉力的作用，都不能將鑄固的預應力筋拉開并使之回復正常。

3 公路橋梁預應力混凝土施工問題的處理措施

3.1 混凝土質量控制

混凝土質量控制要求對影響混凝土質量的配合比、 攪拌、運輸、澆筑、振搗、養護等環節都需要進行全面而嚴格的控制。其中混凝土的配合比是最為關鍵的因素，通常是在滿足要求的基礎上盡量降低混凝土的用水量，這主要是為了降低溫度應力對混凝土強度的影響，也有助于改善混凝土的徐變和收縮引起的應力損失和施加預應力前出現裂縫等情況。

3.2 張拉力控制

受到現實條件的影響， 實際情況往往與設計并不相符，應該在相應的條件下進行實驗，得到實際的相應參數，如表 1 所示。 如果預應力超過設計太多，那構件的抗裂性就會減弱，預應力筋承受過高的負載，在時間流逝下，容易產生裂紋，影響結構的使用安全。 張拉的時候，既要控制張力，又要對伸長值進行校對，與理論伸長值相比，實際伸長值的偏差允許值為±6%。 在實施過程中，要嚴格按照設計要求進行。 如果設計時沒有具體要求，主要先縱向、再上下，最后橫向的順序進行，在張拉過程中，要防止混凝土敷設彈性模量不足， 阻止公路橋梁內應力的增加，保證張拉之后縱向預應力。

表 1 張拉控制應力限值

預應力筋種類

允許的張拉控制應力

一般 超張拉時

預應力鋼絲、鋼絞線 0.75 fpk 0.80 fpk

精軋螺紋鋼 0.90 fpk 0.95 fpk

3.3 波紋管孔道缺陷的處理措施

要想很好地解決波紋管孔道缺陷的相關問題，就需要根據預應力筋的坐標線標注漏漿的位置，然后再堵孔，避開結構件的主筋位置，再進行開孔，利用沖擊鉆緩慢進行，清除波紋管中的水泥塊，以此使得鋼絞線順利的穿過波紋管并可以自由地移動；完成張拉后應當利用較高等級的混凝土進行回填孔洞。 預防漏管的措施：在施工前重點對波紋管的質量進行控制，檢查其是否存在缺陷，并及時處理；在澆注的過程中也應當對波紋管的位置和穩定性進行檢查，并保證其穩固，然后對接頭的情況進行檢查并保證其密閉性達到標準；在澆注和振搗的過程中應注意保護波紋管，避免對其產生沖擊。

3.4 預應力鑄固問題的處理措施

在施工過程中如果遇到了預應力鑄固，就需要采取相關的解決措施進行處理。 常常采用的方式就是在預應力筋實施張拉作業前，不進行工作錨夾片的安裝，而是用張拉千斤頂從兩端分別交替對預應力進行張拉，直至達到預應力筋出現松動并可以在波紋管內自由移動為止。 而面對嚴重鑄固則必須采用開鑿的方式進行清理，即找到鑄固部位，采用合理的方式對進行開鑿，對波紋管進行清理或者是修復，完成后再進行預應力筋的張拉作業。

4 結束語

目前在我國公路橋梁進行施工的過程中，預應力技術已經開始得到了較好的使用，同時也取得了非常好的效果，它能夠大大提高工程質量，隨著社會的發展，公路橋梁工程越來越多，預應力技術的要求也會越來越高，因此要不斷的改進預應力技術，對于施工中的問題要采取相應的措施進行改進，更好地促進預應力技術的發展，提高公路橋梁工程建設質量。

參考文獻

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