高速公路路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

摘要：伴隨著路橋施工技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代高速公路路橋施工中。預(yù)應(yīng)力技術(shù)利用拉力和應(yīng)力相互抵消，在高速公路路橋施工中起到至關(guān)重要的作用，可有效避免外部壓力導(dǎo)致的裂縫問題，使路橋結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固安全。本文以預(yù)應(yīng)力技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的概念及特點(diǎn)進(jìn)行闡述，探究了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)公路橋梁施工中的具體應(yīng)用，旨在提升公路橋梁整體施工水平，從而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：路橋施工路橋結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工技術(shù)

ApplicationofPrestressedTechniqueinHighwayBridgeConstruction

CHENLingMANZhengwei

FeiyuTransportationFacilitiesCo.，Ltd.，GansuRoadandBridgeConstructionGroup，Lanzhou，GansuProvince，730050China

Abstract：Withthedevelopmentofroadandbridgeconstructiontechnology，prestressedtechniquehasbeenwidelyusedinmodernhighwayroadandbridgeconstruction.Prestressedtechnique utilizestensionandstresstooffseteachother，whichplaysavitalroleinhighwayroadandbridgeconstruction.Itcaneffectivelyavoidcrackscausedbyexternalpressureandmakethebridgestructuremorestableandsafe.Thispapertakesprestressedtechniqueastheresearchobject，expoundstheconceptandcharacteristicsofprestressedconstructiontechnique，andprobesintotheconcreteapplicationofprestressedtechniqueinhighwayroadandbridgeconstructioninChina，aimingatimprovingtheoverallconstructionlevelofhighwayroadandbridgeandpromotingthehealthyandrapiddevelopmentofsocialeconomy.

KeyWords：Roadandbridgeconstruction;Roadandbridgestructure;Prestressedtechnique;Constructiontechnique

隨著高速公路路橋施工項(xiàng)目數(shù)量不斷增長(zhǎng)，規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，高速公路路橋施工引進(jìn)大量新技術(shù)、新工藝，其中，最常見的就是預(yù)應(yīng)力技術(shù)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，將該技術(shù)應(yīng)用到高速公路路橋施工中，可優(yōu)化工程施工質(zhì)量，提高路橋工程的安全性與穩(wěn)定性，從而為交通出行提供保障。目前，我國(guó)將預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛應(yīng)用于高速公路路橋建設(shè)中，但需要注意的是，我國(guó)預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短，技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在一定程度的缺陷，對(duì)此，有必要加大預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究力度，采取有效對(duì)策解決預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，從而提高預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)水平，推動(dòng)我國(guó)高速公路路橋施工高質(zhì)量進(jìn)行。

1預(yù)應(yīng)力技術(shù)基本概述

1.1預(yù)應(yīng)力技術(shù)概念

預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)中，可用來(lái)抵消不利應(yīng)力，即使在外部力量的影響下，路橋工程結(jié)構(gòu)也能維持原始的形態(tài)。在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)域，為了緩解或抵消外部荷載導(dǎo)致的拉應(yīng)力，在外部荷載作用之前預(yù)先施加壓應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)拉力與應(yīng)力的部分抵消或完全抵消。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，通過抵消荷載拉應(yīng)力，可有效延長(zhǎng)路橋結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低混凝土結(jié)構(gòu)斷裂的可能性，或使裂縫出現(xiàn)的時(shí)間更晚。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是我國(guó)公路施工領(lǐng)域的一項(xiàng)重大技術(shù)創(chuàng)新，標(biāo)志著我國(guó)公路建設(shè)在新時(shí)代背景下取得的成就，為高速公路路橋施工創(chuàng)造了便利條件，進(jìn)一步推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁建設(shè)中，可增強(qiáng)路橋結(jié)構(gòu)的承載力，提高路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，減少維修成本，為道路的通行安全提供了有力的保障[1]。

1.2預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1.2.1優(yōu)化鋼筋混凝土使用性能

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的施工技術(shù)，在高速公路路橋施工中具有廣泛的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力技術(shù)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)融合，既可使混凝土構(gòu)件截面積縮小，又可滿足強(qiáng)度、剛度要求，同時(shí)還可減少施工材料用量，使施工設(shè)計(jì)的難度大大降低，施工周期縮短，路橋工程自重力減輕，可有效防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂痕，提高工程外部形態(tài)的美觀度，優(yōu)化工程質(zhì)量，使施工企業(yè)具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[2]。

1.2.2增強(qiáng)路橋承受力

在路橋工程施工設(shè)計(jì)中，不僅要全面考慮工程的性能、外觀、施工地點(diǎn)和周圍環(huán)境，還須考慮與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)性。因此，在確保橋梁承載能力不受影響的前提下，應(yīng)盡量降低橋梁的空間結(jié)構(gòu)。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要準(zhǔn)確計(jì)算受力情況，確保數(shù)值精確無(wú)誤，這對(duì)設(shè)計(jì)工作提出較高要求。通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，降低了施工設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)具有一定程度的容錯(cuò)能力，降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，可提升工程設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。

1.2.3延長(zhǎng)路橋的使用年限

混凝土是路橋工程最重要的材料之一，用于路橋工程建設(shè)的材料對(duì)外部不利影響的抵抗力，直接決定了路橋工程的使用壽命和路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為提高路橋工程施工質(zhì)量，需要對(duì)混凝土強(qiáng)度與抗裂性能進(jìn)行控制，路橋長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，受自然因素及交通設(shè)施等移動(dòng)荷載力的多重影響，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度造成不利影響，使得使用期限縮短，結(jié)構(gòu)的耐久性降低[3]。通過應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，為延長(zhǎng)路橋使用年限提供了技術(shù)支持，可有效提高路橋結(jié)構(gòu)的耐久性，延長(zhǎng)使用壽命。

2預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工流程

2.1選擇預(yù)應(yīng)力鋼絞線

在高速公路路橋施工中，最常見以及應(yīng)用最普遍的兩種鋼絞線有普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線與低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線與低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線不僅具有出色的性能，而且不易變形，同時(shí)也便于施工，用于高速公路路橋施工中，可提升整體美觀度。其中，低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線還具有經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于高速公路路橋施工中。在預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，合理選擇并使用鋼絞線可以降低鋼材的消耗，還可以增強(qiáng)構(gòu)件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在選擇預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下關(guān)鍵影響因素：一是要考慮鋼絞線的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，主要關(guān)注荷載種類、松弛尺寸以及延伸率等關(guān)鍵參數(shù)，必須確保鋼絞線質(zhì)量達(dá)標(biāo)；二是要考慮性能特點(diǎn)，主要關(guān)注屈服荷載、松弛度和伸長(zhǎng)率等關(guān)鍵參數(shù)，要確保符合工程施工需要[4]；三是要考慮經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)在確保工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量選擇高性價(jià)比的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，以達(dá)到有效降低工程造價(jià)的目的，提升工程施工的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2預(yù)應(yīng)力錨具

在預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)用較為普遍的錨具有兩種：一是摩阻錨固；二是機(jī)械錨固。摩阻錨固的原理是借助摩擦阻力進(jìn)行錨固，在施工中，要將錨具制作成楔形，這樣可以提高錨固與鋼絞線之間的摩擦力。摩阻錨固存在一定程度上的不足，即需要重復(fù)連接或張拉，預(yù)應(yīng)力損失相對(duì)較大，但應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。機(jī)械錨固是通過機(jī)械加工手段實(shí)現(xiàn)錨固，在施工中，需在預(yù)應(yīng)力鋼絞線的兩端制作錨釘，使借助錨釘將剛強(qiáng)度的鋼筋連接起來(lái)，或采用鋼絲線固定預(yù)應(yīng)力鋼絞線。機(jī)械錨固具有明顯的優(yōu)勢(shì)，連接操作相對(duì)簡(jiǎn)便，而且預(yù)應(yīng)力的損耗也相對(duì)較小[5]。

2.3預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)

高速公路路橋預(yù)應(yīng)力體系一般采用XYM體系和OVM體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾個(gè)問題。一是要保證最大力臂的預(yù)應(yīng)力輸出，最大程度地發(fā)揮力學(xué)效應(yīng)，減少預(yù)應(yīng)力損失[6]。二是頂板承受的錨固荷載力較大，在頂板上鉸接點(diǎn)焊接過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)施工流程及焊接標(biāo)準(zhǔn)，提升焊接質(zhì)量。三是確保預(yù)應(yīng)力體系的豎向鋼筋布局得當(dāng)，避免豎向鋼筋相互交叉，以增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體美觀度。

3預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路路橋施工中的應(yīng)用

在高速公路路橋工程建設(shè)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路路橋施工應(yīng)用中主要體現(xiàn)在施工加固、受彎構(gòu)件、現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑等方面，下面進(jìn)行具體分析。

3.1預(yù)應(yīng)力技術(shù)在受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

高速公路路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，受彎構(gòu)件的施工尤為關(guān)鍵。受彎構(gòu)件的材質(zhì)以碳纖維材質(zhì)居多，該材質(zhì)的構(gòu)件對(duì)混凝土的應(yīng)力具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。混凝土的應(yīng)變?cè)隽渴鞘軓潣?gòu)件的主要影響因素，當(dāng)混凝土的初始應(yīng)力情況產(chǎn)生變化，會(huì)迅速對(duì)受彎構(gòu)件造成不同程度的損壞，影響其性能，使碳纖維材質(zhì)的高強(qiáng)特性無(wú)法完全展現(xiàn)[7]。為了解決這一問題，通常可對(duì)受彎構(gòu)件施加特定的預(yù)應(yīng)力，并同步粘貼碳纖維貼片。這樣一來(lái)，碳纖維就會(huì)有一定的預(yù)加拉應(yīng)力，受彎構(gòu)件拉應(yīng)力可有效提升，進(jìn)而適應(yīng)混凝土應(yīng)力的變化，確保路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2預(yù)應(yīng)力技術(shù)在現(xiàn)澆混凝土中的應(yīng)用

將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)澆混凝土中，需要注意以下要點(diǎn)。一是混凝土澆筑后，在進(jìn)行振搗操作時(shí)，需要將振搗棒快速、插入混凝土中，振搗要求垂直振搗，同時(shí)要合理控制振搗的時(shí)間，根據(jù)混凝土的土質(zhì)情況與實(shí)際需要，合理把控振搗時(shí)間，選擇合適的振搗頻率，控制振搗力度和速度。完成振搗后，須拔出振搗棒，在拔出的過程中，要注意放慢速度，緩慢拔出，防止在混凝土未凝結(jié)的狀態(tài)下出現(xiàn)過振或側(cè)振的情況。需要注意的是，在混凝土澆筑階段，需要進(jìn)行二次振搗或二級(jí)抹面處理，確保能夠及時(shí)排除混凝土中的多余水分，避免混凝土中出現(xiàn)氣泡。為確保混凝土澆筑質(zhì)量達(dá)標(biāo)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)和工序的管理與優(yōu)化。二是在混凝土固化后，應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，做好蓄水保溫，在實(shí)際操作中，可使用具有良好保水性能的麻袋，將濕潤(rùn)的麻袋覆蓋在混凝土表面，避免混凝土水氣散發(fā)，以達(dá)到蓄水保溫的目的。需要強(qiáng)調(diào)的是，地基基礎(chǔ)容易受到砼模板剛度的影響。在模板施工過程中，應(yīng)當(dāng)采用專業(yè)的技術(shù)和方法對(duì)模板進(jìn)行處理，確保在混凝土凝固、后續(xù)建設(shè)及工程完工投入使用之后，地基與結(jié)構(gòu)整體都能保持高度的穩(wěn)定性。三是要注意關(guān)注混凝土中水分的排出情況，處理混凝土多余水分的過程中，必須確保處理方法的科學(xué)性和實(shí)用性，并確保不會(huì)對(duì)已澆筑混凝土的外觀和質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。通常可使用木屑抹面工藝對(duì)混凝土中多余水分進(jìn)行壓實(shí)和抹平處理。

3.3預(yù)應(yīng)力技術(shù)在多跨連續(xù)梁上的應(yīng)用

帶有多余限制的結(jié)構(gòu)被稱為連續(xù)梁，超過兩跨的則稱為多跨。多跨連續(xù)梁施工過程中，需要特別注意兩個(gè)力：一是抗彎承載力；二是抗剪承載力。如果這兩個(gè)力不能滿足相關(guān)要求，有必要采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)適當(dāng)加固多跨連續(xù)梁。加固處理具體包括正彎矩區(qū)與負(fù)彎矩區(qū)，應(yīng)用較為普遍的加固處理材料是碳纖維。若不對(duì)多跨連續(xù)梁進(jìn)行有效加固，承載能力將會(huì)明顯下降，不僅會(huì)影響高速公路路橋的正常通行，還有可能會(huì)導(dǎo)致施工無(wú)法進(jìn)行。采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固多跨連續(xù)梁是非常有必要的。

3.4預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固施工中的應(yīng)用

要想提升路橋結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，延長(zhǎng)使用年限，加固施工尤為關(guān)鍵，是提高路橋荷載力的重要手段。在大多數(shù)情況下，加固施工主要依賴于加固構(gòu)件和優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能。為了最大限度增強(qiáng)路橋結(jié)構(gòu)的承載力，可采用優(yōu)化薄弱構(gòu)件性能、增加構(gòu)件數(shù)量、優(yōu)化路橋結(jié)構(gòu)、加固路橋基礎(chǔ)的方式。加固處理的方法有多種，常見有體外預(yù)應(yīng)力加固、碳纖維布加固等。在高速公路路橋施工中，可采用多種加固方法，例如：將鋼板固定在道路或橋梁表面，使用鋼板進(jìn)行加固處理；通過在路面或橋面粘貼碳纖維布，達(dá)到增強(qiáng)橋梁承載力的目的；調(diào)整路橋結(jié)構(gòu)受力體系，有效加固路橋結(jié)構(gòu)；在構(gòu)件上添加預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)加固目的。以上方法主要是利用路橋自身的拉應(yīng)變和壓應(yīng)變，通過預(yù)先在路橋構(gòu)件上施加部分預(yù)應(yīng)力，從而提高構(gòu)件的承載力，以達(dá)到加固的目的。

4結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路路橋施工中應(yīng)用較為普遍，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化施工質(zhì)量，確保路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用較為復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)注意結(jié)合施工具體情況和周圍環(huán)境對(duì)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。施工單位應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，加強(qiáng)質(zhì)量管理，發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用，降低工程成本，提高工程質(zhì)量，從而為路橋工程的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。

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