橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用研究

摘 要：在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與城市化建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)的背景下，橋梁工程數(shù)量每年呈穩(wěn)定增長態(tài)勢(shì)，對(duì)其質(zhì)量要求也愈加嚴(yán)格，需大力應(yīng)用現(xiàn)代化的施工技術(shù)，其中預(yù)應(yīng)力技術(shù)有助于強(qiáng)化橋梁抗裂能力，優(yōu)化構(gòu)件受力性能。本文以橋梁工程施工建設(shè)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用易出現(xiàn)的問題為切入點(diǎn)，重點(diǎn)分析了預(yù)應(yīng)力技術(shù)具體應(yīng)用流程，進(jìn)一步探討了技術(shù)質(zhì)量優(yōu)化手段。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；預(yù)應(yīng)力技術(shù)；張拉力控制；預(yù)埋件安裝文章編號(hào)：2095-4085（2024）02-0052-03

0 引言

預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在橋梁工程施工建設(shè)中，是通過在構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋預(yù)應(yīng)力孔道，之后澆筑混凝土，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)彈性模量和強(qiáng)度都合乎工程設(shè)計(jì)要求后，以張拉預(yù)應(yīng)力筋的方式向混凝土施加壓力。預(yù)應(yīng)力技術(shù)有助于在原有的基礎(chǔ)上強(qiáng)化結(jié)構(gòu)性能，規(guī)避結(jié)構(gòu)裂縫，減少不必要的資源使用，促使橋梁工程承載力與跨度都得到明顯提升。

1 橋梁工程施工建設(shè)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用易出現(xiàn)的問題

1.1 波紋管堵塞

波紋管堵塞是預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在橋梁工程施工建設(shè)中出現(xiàn)的最為普遍的一種問題類型。開展橋梁澆筑施工作業(yè)，波紋管道會(huì)流入一定的混凝土材料，引發(fā)管道堵塞問題。當(dāng)波紋管道堵塞，之前設(shè)定好的預(yù)應(yīng)力鋼筋將難以從管道中順利通過，造成鋼絞線和鋼索的拉長值受限［1］。引起這一問題的根本原因在于，施工人員沒有嚴(yán)格遵守管道安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，使得管道存在位移以及連接點(diǎn)松動(dòng)狀況，最終混凝土流入波紋管道中。

1.2 張拉力控制

在橋梁工程施工建設(shè)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，施工核心在于把控預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉力，若預(yù)應(yīng)力工序不合乎規(guī)范要求，將導(dǎo)致張拉力控制不過關(guān)，后期容易出現(xiàn)張拉力失衡以及預(yù)制構(gòu)件裂縫等質(zhì)量問題。在橋梁工程正式開展施工作業(yè)之前，設(shè)計(jì)人員需仔細(xì)計(jì)算好預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)伸長量，明確橋梁張拉力各參數(shù)，為后續(xù)開展張拉力控制工作提供便利。但是當(dāng)橋梁張拉力控制存在一定的誤差，難以得到準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力筋伸長量，則只能通過模量取值法來得到相關(guān)數(shù)值。而且在張拉力控制時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承受荷載不斷增加，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件易出現(xiàn)裂縫，且還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。

1.3 孔道壓漿

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工孔道灌漿過程中應(yīng)用，容易遇到一些質(zhì)量問題。在進(jìn)行灌漿作業(yè)時(shí)，配制的漿液和預(yù)留孔不符合質(zhì)量要求，這將導(dǎo)致儲(chǔ)罐泄漏和質(zhì)量不穩(wěn)定問題。當(dāng)漿液制備的水灰比不等于規(guī)定值時(shí)，孔隙不能處于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致漿液內(nèi)部孔隙變大。再加上施工人員施工技術(shù)應(yīng)用不規(guī)范，難以滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)具體應(yīng)用

2.1 妥善處理錨固錨具

當(dāng)前時(shí)期的橋梁工程需契合低碳環(huán)保目標(biāo)，要最大程度上延長使用生命周期，預(yù)應(yīng)力技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在橋梁工程鋼絞線布置時(shí)，需合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，具體位置為橋墩頂端位置的導(dǎo)向槽、錨固一側(cè)橫梁與橫肋等，保證張力和拉力代表負(fù)荷大小利用得當(dāng)［2］。布置錨墊板時(shí)，施工人員應(yīng)按照橋梁工程施工設(shè)計(jì)圖紙要求，持續(xù)調(diào)整錨固上方的橫梁方向與位置，直至合乎規(guī)范要求。在工程施工建設(shè)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)過程中，應(yīng)持續(xù)關(guān)注彎曲位置的曲率半徑，確保其處于準(zhǔn)確無誤的狀態(tài)下，同時(shí)注意監(jiān)測(cè)橋墩頂部的導(dǎo)槽和橫肋是否被控制處于穩(wěn)定平滑狀態(tài)。

2.2 加固處理路橋受彎結(jié)構(gòu)

應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)于橋梁工程，還需加固處理路橋受彎結(jié)構(gòu)。由專門的施工人員負(fù)責(zé)橋梁結(jié)構(gòu)檢查作業(yè)，每間隔一定的時(shí)間期限就要有針對(duì)性地開展保養(yǎng)維護(hù)和加固處理，進(jìn)而強(qiáng)化橋梁的承載能力和使用性能，從而延長其使用生命周期。在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的支持下，橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和牢固性都會(huì)得到明顯增強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)相比于其他橋梁施工技術(shù)來說，應(yīng)用操作流程較為簡便，尤其可以強(qiáng)化碳纖維材料應(yīng)力，所以將其應(yīng)用在橋梁受彎曲結(jié)構(gòu)中，會(huì)有著更加突出的表現(xiàn)。當(dāng)橋梁工程受彎曲結(jié)構(gòu)處于偏高應(yīng)力下，易被碳纖維預(yù)應(yīng)力構(gòu)件所影響，造成彎曲結(jié)構(gòu)受損。所以，需在碳纖維材料中添加恰當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，強(qiáng)化受彎曲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，發(fā)揮出最大效能。

2.3 預(yù)埋件安裝

預(yù)埋件安裝是橋梁工程施工建設(shè)的關(guān)鍵階段，在此環(huán)節(jié)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，要著重把控技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。

第一，在和梁頂相隔0.7m處，縱橋向間距2.5m位置上安裝直徑為8cm的通氣管，緊貼腹板梁端模板，同時(shí)在其上方加設(shè)螺旋筋。

第二，安裝梁底泄水孔，直徑同樣控制在8cm，處于縱橋向與邊墩梁端的1.5m和6.5m處各安裝一排泄水孔，中墩梁端1.25m與11.25m位置則設(shè)置2排泄水孔，橫橋向各箱室下方也設(shè)置2個(gè)泄水孔。在安裝泄水孔時(shí)，需確保底模和管材處于緊貼狀態(tài)下，頂口和設(shè)計(jì)底板頂面不保持一致，應(yīng)當(dāng)高出10cm，頂口被塑料膠布嚴(yán)密封住，且在上方加設(shè)一層螺旋筋（如表1）。

第三， 當(dāng)?shù)撞扛拱邃摻詈皖A(yù)應(yīng)力安裝正確后，內(nèi)部模板安裝作業(yè)才可正式開始。內(nèi)模應(yīng)采用厚度為1.5cm的厚膠合板，并應(yīng)預(yù)先分段完成。每個(gè)節(jié)段的長度應(yīng)控制在4～5m的范圍內(nèi)，便于后續(xù)吊裝作業(yè)。在正式吊裝過程中，應(yīng)在腹板鋼筋梁端位置上進(jìn)行內(nèi)模頂高程測(cè)量，同時(shí)在模板拼縫位置上粘貼一層膠帶，確保接縫足夠密實(shí)。內(nèi)模應(yīng)盡可能采取頂支設(shè)方式，準(zhǔn)確計(jì)算出主次龍骨。

第四，安裝頂板鋼筋和預(yù)應(yīng)力。箱梁應(yīng)當(dāng)選擇應(yīng)用二次澆筑工藝，首次澆筑底腹板，再次澆筑頂板，頂板鋼筋和預(yù)應(yīng)力安裝工序等同于腹板安裝。

2.4 預(yù)應(yīng)力施工工藝

預(yù)應(yīng)力技術(shù)深化落實(shí)在橋梁工程施工建設(shè)中，需確保預(yù)應(yīng)力施工工藝應(yīng)用得當(dāng)，質(zhì)量過關(guān)。

第一，做好張拉施工準(zhǔn)備工作。張拉操作應(yīng)在智能張拉設(shè)備的幫助下完成，在正式操作之前需要提前校準(zhǔn)設(shè)備。所用高壓油表的精度應(yīng)高于1.5級(jí)，設(shè)備校準(zhǔn)扮演著十分關(guān)鍵的角色。同時(shí)應(yīng)繪制完整的張力關(guān)系曲線，以指導(dǎo)后續(xù)橋梁工程的現(xiàn)場(chǎng)張力操作。張緊設(shè)備所囊括的測(cè)力裝置和壓力試驗(yàn)機(jī)的誤差應(yīng)小于2%，壓力表常用讀數(shù)應(yīng)小于刻度盤的75%［3］。所使用的預(yù)應(yīng)力張拉器具處于長期維護(hù)和校驗(yàn)狀態(tài)下。在工程所用到的全部預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉之前，需依照鋼束張拉噸位計(jì)算與復(fù)核張拉伸長量。

第二，進(jìn)入到張拉作業(yè)環(huán)節(jié)。腹板內(nèi)模拆除時(shí)機(jī)為砼強(qiáng)度為2.5MPa時(shí)，砼強(qiáng)度與彈性模量都100%合乎設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并且齡期超過一星期后才可實(shí)施張拉作業(yè)。橋梁工程張拉作業(yè)應(yīng)當(dāng)采取對(duì)稱方式，先將腹板束張拉，之后再張拉頂板束。預(yù)應(yīng)力張拉則秉承著先長后短、先中后邊、左右平衡對(duì)稱基本準(zhǔn)則，張拉施工過程中主要采取應(yīng)力控制，輔助一定的伸長值校核方法。施工張拉的依據(jù)為工程理論伸長值以及控制壓力表讀數(shù)，張拉每一束預(yù)應(yīng)力筋，都要及時(shí)做好記錄。預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)張拉控制力計(jì)算公式為P=con×Ay×n×103，其中P為預(yù)應(yīng)力鋼束錨外控制張拉力；con為預(yù)應(yīng)力鋼束錨外張拉控制應(yīng)力；Ay是每根鋼束的截面面積；n則為同時(shí)張拉的鋼束具體根數(shù)。

第三，預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉合格后，需要在48h內(nèi)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道灌漿作業(yè)。水泥漿水灰比應(yīng)控制在0.4以下，灌漿作業(yè)需要一次性完成，由此才能獲得飽滿密實(shí)的漿液。此環(huán)節(jié)需第一時(shí)間對(duì)孔道進(jìn)行全面處理，將之前封錨和封端所用到的鋼絞線切除，選擇使用砂輪切割機(jī)完成此項(xiàng)工作。之后，錨頭封堵選擇使用早強(qiáng)半干砂漿，用薄膜全面仔細(xì)包裹好外端位置，只在外裸露一個(gè)壓漿孔，壓漿工序開展作業(yè)時(shí)機(jī)為砂漿強(qiáng)度為20MPa時(shí)。壓漿通道要始終保持在暢通狀態(tài)下，并且在其上方安裝排氣嘴與壓漿嘴，管道被清水全面清洗。抽真空作業(yè)需借助真空泵機(jī)組，全面檢查管道密封狀態(tài)，最終得到真空度為-0.08至-0.1MPa之間的管道。進(jìn)行漿液拌制時(shí)，漿體攪拌需遵守配合比要求，拌制時(shí)間至少為3min。在壓漿作業(yè)過程中，真空泵保持連續(xù)作業(yè)狀態(tài)下，且?guī)в胸?fù)壓，當(dāng)管道被漿液全部填充后，依次打開排氣閥，當(dāng)排氣孔對(duì)外排出的原漿稠度等同于橋梁工程施工設(shè)計(jì)要求后，將排氣孔關(guān)閉，同時(shí)向內(nèi)繼續(xù)施加0.5～0.7MPa氣壓，施加時(shí)間不能少于5min。

2.5 做好支撐架體

支撐架在預(yù)應(yīng)力橋梁的形成過程中起著輔助作用，特別是在現(xiàn)澆帶有拱度的預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋中，具有突出的性能表現(xiàn)。在混凝土箱梁施工準(zhǔn)備階段，要根據(jù)橋梁工程的實(shí)際需要，進(jìn)行預(yù)壓基礎(chǔ)的換填加固和預(yù)壓支護(hù)作業(yè)，盡量避免橋梁工程支護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)非彈性變形和基礎(chǔ)沉降質(zhì)量差的問題。根據(jù)工程施工建設(shè)以及預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用要求，采取5級(jí)加載的方式，確保前一級(jí)荷載足夠穩(wěn)定后才可繼續(xù)施加下級(jí)荷載。并且在箱梁每個(gè)跨底模縱向支點(diǎn)處、1/4跨、1/2跨以及3/4跨位置作為沉降觀測(cè)點(diǎn)。進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)時(shí)，需同步監(jiān)測(cè)地基和排架沉降量，確保其合乎標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求后，則可進(jìn)入到下一環(huán)節(jié)卸載作業(yè)。要對(duì)盤扣式支撐架做加密處理，美化預(yù)應(yīng)力橋梁形態(tài)，進(jìn)一步提升其質(zhì)量。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量優(yōu)化手段

3.1 注意把控管道注漿質(zhì)量

注意把控管道注漿質(zhì)量是優(yōu)化預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)鍵。未應(yīng)用壓力表之前需做好校準(zhǔn)處理工作，在灌漿作業(yè)過程中，設(shè)備的清洗處理要及時(shí)，防止影響灌漿質(zhì)量。使用高壓水槍清洗管道，之后由高壓氣體吹干，在壓漿時(shí)，施工人員應(yīng)密切關(guān)注出漿狀態(tài)，出漿表現(xiàn)出流暢且穩(wěn)定，并且稠度和盛漿筒漿體一致時(shí)，則壓漿泵和另一側(cè)閥門都可關(guān)閉。壓漿過程中，水泥強(qiáng)度不能高于30MPa，水灰比的調(diào)整可借助于減水劑，泌水率控制在2%，可以在1d期限內(nèi)初漿被全部吸收。為了保證水泥漿能夠滿足橋梁工程根本施工要求，還應(yīng)當(dāng)在其中添加適量的膨脹劑，膨脹率要保持在15%以上，拌和時(shí)間不能少于5min，由此得到的水泥漿其粘稠度才更加均勻化。壓漿時(shí)的漿體溫度應(yīng)集中保持在5～30℃區(qū)間范圍內(nèi)，自上至下進(jìn)行孔道壓漿［4］。

3.2 強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力控制

優(yōu)化預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中應(yīng)用的質(zhì)量，需重點(diǎn)強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力控制。施工人員需預(yù)先仔細(xì)計(jì)算好預(yù)應(yīng)力施工所需張拉力，得到一個(gè)準(zhǔn)確數(shù)值，以此為基礎(chǔ)，有針對(duì)性地調(diào)整工程施工計(jì)劃。因?yàn)閺埨刂瞥尚欠襁^關(guān)，關(guān)乎橋梁工程的最終施工質(zhì)量，所以要著重把控張拉力數(shù)值，按照預(yù)應(yīng)力伸長值實(shí)時(shí)更新調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋張拉力控制要求，誤差控制不能高于6%。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力控制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為預(yù)應(yīng)力筋伸長值，為了能夠最大程度上確保該數(shù)值無誤，需在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推動(dòng)預(yù)應(yīng)力張拉力控制流程趨于完善，盡可能降低誤差。

3.3 把控預(yù)應(yīng)力筋定位

橋梁工程應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)離不開預(yù)應(yīng)力筋的支撐，它是衡量技術(shù)應(yīng)用效果的基本工具。在科學(xué)的范圍內(nèi)定位預(yù)應(yīng)力筋有助于最大限度地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。施工人員應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)方案，合理確定預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)具體數(shù)量和實(shí)際位置。所選擇的預(yù)應(yīng)力位置應(yīng)具備足夠堅(jiān)固和光滑性能，同時(shí)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的錨板也應(yīng)要與預(yù)應(yīng)力筋保持垂直狀態(tài)。在混凝土澆筑作業(yè)過程中，預(yù)應(yīng)力筋會(huì)面臨一定的位移風(fēng)險(xiǎn)，所以需提前將結(jié)構(gòu)中的承壓板固定，準(zhǔn)確無誤地標(biāo)記出預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力梁體連接的邊線位置，使用鋼筋將其捆扎在一起。之后預(yù)應(yīng)力筋被鋼絞線緩慢升起，被妥善安裝在承壓板與鋼筋梁上方。此外，施工人員還需仔細(xì)核對(duì)波紋管各參數(shù)，全面清除波紋管道內(nèi)部的折角與毛刺等不良物質(zhì)，波紋管道定位無誤后再將預(yù)應(yīng)力筋固定，確保其不會(huì)出現(xiàn)上下起伏狀況。

4 結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為橋梁工程施工建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)手段，其應(yīng)用成效將直接決定橋梁最終的施工質(zhì)量。將此技術(shù)應(yīng)用在橋梁工程中，主要集中在妥善處理錨固錨具、加固處理路橋受彎結(jié)構(gòu)、預(yù)埋件安裝、預(yù)應(yīng)力施工工藝以及做好支撐架體，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)最大化發(fā)揮出來，以推動(dòng)我國橋梁建設(shè)水平不斷提升。

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作者簡介：李維平（1990—），男，漢族，湖南桃源人，本科，工程師。研究方向：道路橋梁與隧道。