淺談路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

廣東廣排市政設(shè)施管理有限公司 / 陳旭

預(yù)應(yīng)力技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)50年代就開(kāi)始應(yīng)用于我國(guó)的建筑行業(yè)，建國(guó)初期，受制于材料的短缺，在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了很多難題。通過(guò)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，極大的緩解了建國(guó)初期我國(guó)面臨的材料短缺的難題。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用程度不斷加深,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,在加固路橋、提高大型構(gòu)件穩(wěn)定性能、提高混凝土路面的耐久性和使用壽命等方面均有應(yīng)用。盡管預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)的道路橋梁建設(shè)中取得了重大的成就，其存在的問(wèn)題也很普遍，因此大力發(fā)展、研究并且改進(jìn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，讓預(yù)應(yīng)力技術(shù)更好地服務(wù)我國(guó)的現(xiàn)代的建設(shè)，是我們應(yīng)當(dāng)不懈努力的方向。

1.預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性

道路和橋梁的整體壽命往往取決于其“薄弱環(huán)節(jié)”，如容易開(kāi)裂的混凝土路面，混凝土在拉力過(guò)大的時(shí)候，很容易出現(xiàn)開(kāi)裂的情況。通過(guò)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，在構(gòu)件收到外部荷載之前，提前施加與外部荷載相反作用的預(yù)應(yīng)力，使得施加的預(yù)應(yīng)力可以抵消一部分外部荷載作用，有效的降低了構(gòu)件實(shí)際受到的最大應(yīng)力，增強(qiáng)了構(gòu)件的穩(wěn)定性和耐久性，延遲了混凝土開(kāi)裂的時(shí)間。

1.2 增強(qiáng)構(gòu)件的剛強(qiáng)度

使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以強(qiáng)化構(gòu)件本身的剛強(qiáng)度，采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的鋼筋混凝土對(duì)比一般的鋼筋混凝土，可以承受更大的荷載，抗疲勞的能力更強(qiáng)。因此采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以減少對(duì)建筑材料的使用，比如采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的橋梁可以降低橋梁截面的設(shè)計(jì)高度，橋梁的自重得以減輕，有利于道路與橋梁的實(shí)際服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)。

2.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的具體應(yīng)用

2.1 受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

受彎構(gòu)件在道路與橋梁的施工中應(yīng)用很廣泛，它的質(zhì)量直接關(guān)系到道路與橋梁的質(zhì)量性能和使用壽命。道路與橋梁中的受彎構(gòu)件主要為碳纖維受彎構(gòu)件，具有強(qiáng)度高且容易施工的特點(diǎn)。當(dāng)受彎構(gòu)件受到的應(yīng)力過(guò)大時(shí)，碳纖維材料容易出現(xiàn)破損，影響碳纖維的實(shí)際作用發(fā)揮。因此，為了保證受彎構(gòu)件的質(zhì)量，添加碳纖維材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，避免碳纖維材料在應(yīng)力過(guò)大時(shí)被破壞，保證受彎構(gòu)件的可靠性。

2.2 道路橋梁加固施工中的應(yīng)用

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一些橋梁在設(shè)計(jì)初期所預(yù)計(jì)的交通量，再加上早期橋梁的老化，一些早期的橋梁已無(wú)法滿足當(dāng)前交通量的需求，安全性也得不到保障。通過(guò)加固來(lái)提高橋梁的載荷能力、延長(zhǎng)其使用壽命是預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁中的另一大應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁加固施工中一般采取設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)層、擴(kuò)大結(jié)構(gòu)截面、改變結(jié)構(gòu)受力體系等方式來(lái)提高橋梁的載荷能力。

2.3 道路橋梁多跨連續(xù)梁施工中的應(yīng)用

多跨連續(xù)梁在我國(guó)的道路橋梁中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其特點(diǎn)是跨中受到正彎矩的作用，支座上受到負(fù)彎矩的作用。因此，多跨連續(xù)梁的抗剪、抗彎能力比較低。常常需要對(duì)多跨連續(xù)梁應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固才能達(dá)到其使用性能要求。一般在橋梁跨中采取粘貼碳纖維的方法進(jìn)行加固，加固效果好且加固成本低。

2.4 混凝土路面施工中的應(yīng)用

混凝土路面裂縫是道路損害的常見(jiàn)形式，路面裂縫嚴(yán)重影響道路的使用性能和使用壽命。在混凝土路面應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)時(shí)，應(yīng)該分析可能產(chǎn)生各種裂縫的原因，預(yù)估混凝土路面將受到應(yīng)力的大小，通過(guò)在合理的位置設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋一定程度抵消混凝土路面受到的各種復(fù)雜應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)混凝土路面后期運(yùn)行時(shí)的張拉力平衡。

圖1 波紋管

3.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1 波紋管孔道漏漿、堵塞

波紋管制作簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)受到的阻力較小，在預(yù)應(yīng)力技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛，如圖1所示，是預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁建設(shè)應(yīng)用中的重要的工具。波紋管需要承受張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)的作用力，對(duì)其本身的強(qiáng)度、剛度有一定要求。波紋管在預(yù)應(yīng)力施工中出現(xiàn)變形甚至損壞，后期混凝土澆筑時(shí)就會(huì)出現(xiàn)孔道漏漿、堵塞的情況，影響工程質(zhì)量，也會(huì)造成安全隱患。市場(chǎng)上一些波紋管質(zhì)量較差、厚度不均，在施工前應(yīng)當(dāng)對(duì)波紋管進(jìn)行質(zhì)量檢查，避免后面施工出現(xiàn)波紋管破裂的情況發(fā)生。

3.2 預(yù)應(yīng)力筋束斷絲、滑絲

預(yù)應(yīng)力技術(shù)依靠對(duì)預(yù)應(yīng)力筋束的張拉來(lái)施加預(yù)應(yīng)力,如圖2所示，因此，對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋束的張拉施工質(zhì)量要求比較高，出現(xiàn)斷絲或者滑絲是非常嚴(yán)重的施工問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)導(dǎo)致出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋束斷絲、滑絲主要有三大原因：（1）預(yù)應(yīng)力筋束保護(hù)不當(dāng)，在環(huán)境中出現(xiàn)了腐蝕、生銹。或者有水泥、油污覆蓋在了預(yù)應(yīng)力筋束的表面影響了張拉；（2）預(yù)應(yīng)力筋束本身質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，但是與其一起工作使用的工作夾片出現(xiàn)了生銹、油污、受損等問(wèn)題；（3）千斤頂?shù)膽?yīng)用不當(dāng)導(dǎo)致了預(yù)應(yīng)力筋束受力不均，部分鋼筋受到的拉力過(guò)大導(dǎo)致了斷絲情況的發(fā)生。

圖2 預(yù)應(yīng)力筋束

3.3 后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉控制不準(zhǔn)確

施加預(yù)應(yīng)力的大小是根據(jù)需求計(jì)算得來(lái)，預(yù)應(yīng)力筋束的材料也是為了滿足需求購(gòu)置的，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉不到位不能滿足需求，過(guò)度張拉不僅可能導(dǎo)致斷絲，也會(huì)影響預(yù)應(yīng)力技術(shù)真正發(fā)揮作用。因此，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉控制應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)。現(xiàn)實(shí)施工中，很多施工技術(shù)人員沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，盲目張拉，對(duì)于油壓的控制，鋼筋束伸張值得計(jì)算沒(méi)有很清晰的概念，不少預(yù)應(yīng)力鋼筋束的張拉力不符合要求，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.結(jié)束語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在國(guó)內(nèi)道路與橋梁的建設(shè)中取得的成績(jī)是有目共睹地，但是實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中一些施工單位經(jīng)常忽視預(yù)應(yīng)力施工時(shí)的質(zhì)量控制，材料質(zhì)量不佳，張拉過(guò)程不規(guī)范、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)葐?wèn)題，嚴(yán)重影響了道路橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該交給素質(zhì)高，受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的優(yōu)秀施工團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)施工規(guī)范應(yīng)該進(jìn)一步完善，以發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的最大化應(yīng)用。