公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用
2013-07-25 來源：維普網(wǎng)
1、引言
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，路橋建設(shè)也相應(yīng)加快速度，以此來滿足經(jīng)濟(jì)對(duì)于交通的需求，針對(duì)我國當(dāng)下發(fā)展所需要的公路交通設(shè)施 I，路橋工程建設(shè)已經(jīng)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，因此，積極應(yīng)用路橋技術(shù)提高路橋質(zhì)量以及延長期使用壽命，在很大程度上對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了幫助，同時(shí)也促進(jìn)了我國公路交通的建設(shè)。在路橋工程施工中，因預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有自重輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝簡單、材料節(jié)省、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于我國公路橋梁建設(shè)當(dāng)中。我國對(duì)于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究雖然起步較晚，但依然得到了快速的發(fā)展，至今已經(jīng)形成一套較為完備的系統(tǒng) 。相關(guān)資料顯示，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在現(xiàn)代路橋工程建設(shè)中占有重要的地位，對(duì)我國的路橋工程的使用期限以及承載力等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2、預(yù)應(yīng)力混凝土的概念
預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)需要，人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力，用以部分或全部抵消外荷載應(yīng)力的一種加盤混凝土。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就是構(gòu)件在承受外荷載之前，人為地預(yù)先通過張拉鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)使用階段產(chǎn)生拉應(yīng)力的混凝土區(qū)域施加壓力，構(gòu)件承受外荷載后，此項(xiàng)預(yù)壓應(yīng)力將抵消一部分或全部由外荷載所引起的拉應(yīng)力，從而推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的開展。
3、預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：
?。?）提高構(gòu)件的抗裂度，改善了構(gòu)件的受力性能，因此適用于對(duì)裂縫要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)；
（2）由于采用了高強(qiáng)度混凝土和鋼筋，從而節(jié)省了材料和減輕了結(jié)構(gòu)自重，因此適用于跨度大或承受重型荷載的構(gòu)件 ；
?。?）提高了構(gòu)件的剛度，減少構(gòu)件的變形，因此適用于對(duì)構(gòu)件的剛度和變形控制較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；
?。?）提高了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。
4、預(yù)應(yīng)力混凝土分類
按照使用荷載下對(duì)截面拉應(yīng)力控制要求的不同，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可分為三種：
（1）全預(yù)應(yīng)力混凝土
全預(yù)應(yīng)力混全凝土是指在各種荷載組合下構(gòu)件截面上均不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。大致相當(dāng)于裂縫控制等級(jí)為一級(jí)的構(gòu)件。全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂性和抗疲勞性好、剛度大等優(yōu)點(diǎn)；但也存在構(gòu)件反拱值過大，延性差，預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋量大，施加預(yù)應(yīng)力工藝復(fù)雜，費(fèi)用高等主要缺點(diǎn)。因此適當(dāng)降低預(yù)應(yīng)力，做成有限或部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，既克服了上述全預(yù)應(yīng)力的缺點(diǎn)，同時(shí)又可以用預(yù)應(yīng)力改善鋼筋混凝土構(gòu)件的受力性能。
?。?）部分預(yù)應(yīng)力混凝土
部分預(yù)應(yīng)力混凝土是按在使用荷載作用下，容許出現(xiàn)裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設(shè)計(jì)。相當(dāng)于裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的構(gòu)件。
（3）有限預(yù)應(yīng)力混凝土
有限預(yù)應(yīng)力混凝土是按在短期荷載作用下，容許混凝土承受某一規(guī)定拉應(yīng)力值，但在長期荷載作用下，混凝土不得受拉的要求設(shè)計(jì)。相當(dāng)于裂縫控制等級(jí)為二級(jí)的構(gòu)件。有限或部分預(yù)應(yīng)力混凝土介于全預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土之間，有很大的選擇范圍，設(shè)計(jì)者可根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能要求和環(huán)境條件，選用不同的預(yù)應(yīng)力值以控制構(gòu)件在使用條件下的變形和裂縫，并在破壞前具有必要的延性，因而是當(dāng)前預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。
5、施加預(yù)應(yīng)力的方法
5．1先張法
?。?）先張法的基本原理
先張法是在臺(tái)座或鋼模上先張拉預(yù)應(yīng)力盤并用夾具臨時(shí)固定，再澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（一般不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%），保證預(yù)應(yīng)力盤與混凝土有足夠的粘結(jié)力時(shí)，放張或切斷預(yù)應(yīng)力筋，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋之間的粘結(jié)，對(duì)混凝土產(chǎn)生預(yù)壓力。
?。?）先張法的施工工藝流程
先張法采用臺(tái)座生產(chǎn)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的張拉、錨固、混凝土構(gòu)件的澆筑、養(yǎng)護(hù)和預(yù)應(yīng)力筋放張等工序皆在臺(tái)座上進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力筋的張拉力由臺(tái)座承受，先張法適用于生產(chǎn)定型的中小型構(gòu)件，如空心板、屋面板、吊車梁等。
5．2后張法
?。?）后張法的基本原理
后張法是先制作構(gòu)件，在構(gòu)件中預(yù)先留出相應(yīng)的孑L道，待構(gòu)件混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的數(shù)值后，在孔道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力筋，用張拉機(jī)具進(jìn)行張拉，并利用錨具把張拉后的預(yù)應(yīng)力盤錨固在構(gòu)件的端部。預(yù)應(yīng)力盤的張拉力，主要靠構(gòu)件端部的錨具傳給混凝土，使其產(chǎn)生壓應(yīng)力。張拉錨固后，立即在預(yù)留孔道內(nèi)灌漿，使預(yù)應(yīng)力筋不受銹蝕，并與構(gòu)件形成整體。
?。?）后張法的施工工藝流程
具體工藝流程：預(yù)制場地、安裝側(cè)模和端模、鋼筋加工與制作、制作安裝波紋管、混凝土伴和與澆筑、砼的養(yǎng)護(hù)、穿預(yù)應(yīng)力鋼絲束、張拉工藝、孔道壓漿和封錨及梁的起吊和堆放。
6、道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用
6．1預(yù)應(yīng)力錨具的應(yīng)用
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨在道路橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛，目前常用的錨具是柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司的錨具產(chǎn)品“OVM”—— “歐維姆”，它在道路橋梁建設(shè)中扮演了重要的作用。首先，在道路橋梁建設(shè)中，錨具是整個(gè)公路構(gòu)造的重要組成部分，是用土或石料修筑而成的線形結(jié)構(gòu)物，由錨具體、邊坡、邊溝及其它附屬設(shè)施等幾個(gè)部分組成。在實(shí)際應(yīng)用中，它要承受的不僅是本身的巖土重量和錨墊板重力，還有來自行車的荷載。在制造過程中若沒有特殊的要求，石塊厚度應(yīng)大于等于15cm，能避免構(gòu)件截面呈過大的偏心受力狀態(tài)，使構(gòu)件邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。
其次在橋隧工程中張拉時(shí)必須先張拉靠近截面形心的鋼束，如果有多排鋼束，必須對(duì)稱進(jìn)行。石塊厚度應(yīng)大于等于15m，從而能保證汽車在道路上能全天候、穩(wěn)定、高速、舒適、安全地運(yùn)行。為有效避免梁腹產(chǎn)生裂縫，張拉時(shí)不能使曲線梁內(nèi)、外邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。
6．2預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)用
在公路橋梁工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線扮演著重要的角色。預(yù)應(yīng)力鋼絞線的使用可節(jié)省至少三分之一以上的鋼材，目前，預(yù)應(yīng)力鋼絞線在高速公路、高層跨度房屋、大型橋梁中都在應(yīng)用。通常預(yù)應(yīng)力鋼絞線是由2、3、7或19根高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成的絞合鋼纜，并經(jīng)消除應(yīng)力處理（穩(wěn)定化處理），適合預(yù)應(yīng)力混凝土或類似用途。按照一根鋼絞線中的鋼絲數(shù)量可以分為2絲鋼絞線、3絲鋼絞線、7絲鋼絞線及19絲鋼絞線。按照表面形態(tài)可以分為光面鋼絞線、刻痕鋼絞線、模拔鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、涂環(huán)氧樹脂鋼絞線等。還可以按照直徑、強(qiáng)度級(jí)別、標(biāo)準(zhǔn)分類。預(yù)應(yīng)力鋼絞線的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高和松弛性能好，另外展開時(shí)較挺直。常見抗拉強(qiáng)度等級(jí)為1860兆帕，還有1720、1770、1960、2000、2100兆帕之類的強(qiáng)度等級(jí)。這種鋼材的屈服強(qiáng)度也較高，因此在道路橋梁建設(shè)中選擇合適的鋼絞線，會(huì)起到事半功倍的效果。
6．3預(yù)應(yīng)力體系的構(gòu)建
在預(yù)應(yīng)力 昆凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，道路橋梁預(yù)應(yīng)力體系的設(shè)計(jì)一般采用歐維姆體系，設(shè)計(jì)過程中遵循如下原則：將平豎彎曲結(jié)合在一起的空間曲線作為頂板縱向鋼束，在腹板頂部承托上進(jìn)行集中的錨固，并將近齒板處錨固和低板鋼束盡可能靠近。從而能較大限度保證力臂預(yù)應(yīng)力，簡化了齒板構(gòu)造的設(shè)置，并使得集中錨固點(diǎn)所產(chǎn)生的橫向力加以消除。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中先假定預(yù)應(yīng)力鋼束分布圖，然后對(duì)各部截面的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析和檢查，進(jìn)一步分析預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果表明，在我國道路和橋梁工程建設(shè)中，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有抗震性強(qiáng)、曲線平緩、行車舒適和性能好等特點(diǎn)。
7、結(jié)束語
在當(dāng)今公路橋梁工程施工領(lǐng)域中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是用途廣泛、發(fā)展比較成熟的一門技術(shù)學(xué)科，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工工藝相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)對(duì)施工人員的專業(yè)知識(shí)要求比較高，但預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用能很好地解決普通混凝土路橋建設(shè)材料浪費(fèi)大、重量重、抗裂和抗震性差、后期維修和養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用大等缺點(diǎn)。隨著預(yù)應(yīng)力混凝土路橋理論體系的成熟和施工技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也會(huì)得到進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。
