预应力技术在路桥施工中的应用吴昊

预应力技术在路桥施工中的应用吴昊

广东冠粤路桥有限公司510635

摘要:预应力对整个路桥施工具有不可置疑的价值,为了提高路桥施工质量,必须做好预应力技术分析,然后再有效的应用到路桥施工中,以此推进国内路桥工程持续发展。因此,本文结合预应力技术在路桥工程应用中易出现的问题,重点探讨其解决策略,以期提升路桥工程整体施工质量与效率。

关键词:路桥工程;预应力技术;工程成本;施工工艺

当前,我国正处于经济高速发展时期,国家对路桥工程的投资力度日渐加大,建设项目逐渐增多。为改善路桥整体性能、施工质量与其他特性,预应力技术被应用到路桥施工中。预应力有着很好的抗渗性、抗裂能力、高强度与高刚度等特点,所以它能很好的提高路桥施工质量、延长寿命,提高路桥施工价值。

1路桥施工中应用预应力技术的途径

预应力施工技术是指在进行路桥施工中,在没有荷载力的条件下,提前加入适量预应力,从而增加路桥整体荷载力以及钢件刚度的一种新型施工工艺,将其应用在路桥工程施工中,需要借助混凝土以及高强度钢材,可有效提升桥梁、道路的耐久性,同时,其能够科学降低工程结构重量,预防工程路面开裂等问题,可有效延长路桥工程使用时间。将预应力技术应用在路桥施工过程中,具体包括以下几方面。

1.1受弯构件设计

受弯构件是路桥工程中不可缺少的组成部分,其施工质量直接影响着工程日后的使用情况。为提升受弯构件的整体预应力,当前路桥工程中多利用纤维容易携带、方便操作、高强度等基本特性[1],通过粘贴碳纤维片的方法,从而确保工程整体安全性、稳定性。预应力混凝土构件的具体要求有:

(1)截面形式、尺寸:可使用I形、T形以及箱形等截面预应力受弯构件,其截面高度控制在~1/201~1/141之间;

(2)布置预应力纵向钢筋:有折线、曲线以及直线三种布置方式,可根据工程实际情况,选择恰当的布置方式。

设计预应力混凝土受弯构件步骤为:

(1)确定预应力钢筋、截面尺寸、非预应力钢筋、混凝土的弹性模量以及强度,计算放张过程的混凝土强度等级,预应力钢筋的张拉控制应力。初步明确外荷载形成的内力、非预应力以及预应力钢筋形成的截面面积[2];

(2)计算预应力损失值、混凝土有效预压应力值;

(3)计算使用阶段的正截面承载力,数值符合要求情况下进入下一环节,不满足时重新开始第一步骤;

(4)验算预应力钢筋的传递长度范围的抗力度、承载力,包括验算使用阶段的正截面抗裂度、裂缝宽度[3],计算使用阶段的斜截面受剪承载力,验算使用阶段的斜截面抗裂度;

(5)验算变形结果,进入施工阶段,包括制作、运输、吊装等过程。

1.2施工材料的选择

为提升预应力构件整体质量,应选择恰当的施工材料。在实际施工过程中,企业应严格根据预应力技术设计要求,控制好钢绞丝等材料的质量,根据原材料的性质,使用对应的预应力筋的张拉方法,如针对低松弛钢绞丝,可使用一次张拉程序,钢绞线的加工程序如图1所示。同时,施工人员在使用材料时,也应按照相关质量标准[4],注意路桥工程构件的荷载承载范围,选择恰当的应力锚具,以提升预应力构件整体质量。

图1钢绞线加工方式

1.3施工加固

为科学延长桥梁使用寿命,提升工程整体施工质量,应将预应力施工技术应用在施工加固过程中。通常而言,施工单位都会增强路桥工程承重主体部分强度或者提升路桥结构性能,以保障路桥整体结构的承载力[5]。通过预应力技术,其能够保障路桥构件的强度、刚度,针对构件较为薄弱的位置,可粘贴碳纤维布或加固钢板,预防荷载力过大而引发的裂缝问题。

2预应力技术在路桥工程中应用易出现的问题

预应力技术应用在路桥工程中,受到多种内外部因素的影响,容易出现混凝土开裂、波纹管堵塞等问题,极大程度上降低了工程整体强度,需要施工人员加以注意,具体分为以下几部分。

2.1预应力筋束断丝、滑丝问题

预应力筋束出现断丝、滑丝问题的主要原因有:①材质本身易生锈,其容易使水泥、油污等杂质附着在表面上,在外部环境的影响下,易生锈;②使用了尺寸不正确的工作夹片;③在使用预应力筋束时,易使得钢筋线出现较大张拉力。

2.2波纹管问题

波纹管的定位失误是常见的预应力技术使用问题,如果施工人员的专业操作技能掌握不够或者没有按照工艺流程操作,都有可能引发波纹管问题,如弯曲、破裂、堵塞等。

2.3孔道轴线、铺垫板面不垂直

如果预应力在牵拉时不够稳定,其张拉力很难满足路桥施工的要求,从而导致孔道轴线、铺垫板面的位置发生偏移,不再垂直,降低了桥梁、道路的整体稳定性。

3解决预应力技术问题的基本策略

3.1避免预应力筋束断丝、滑丝问题的策略

当桥梁工程出现预应力筋束断丝、滑丝问题时,应通过对应的施工技术修复,如果问题并不影响使用质量,可根据其本身比例进行超张拉工作;反之,在损害严重的情况下,施工人员应及时将钢筋绞线替换,并进行一定的张拉。

3.2避免波纹管问题的策略

原材料进场后,施工人员应对波纹管进行检查,了解其性能指标是否能够满足施工要求,具体分为以下几方面:①检查波纹管是否有合格证以及相关质检部门的检验合格证;②直接观察波纹管,要求其色泽均匀、外壁光滑,用光源查看内部,排除有气泡、隔体破裂的波纹管;

③波纹管的环刚度应超过6kN/m2。

在安装波纹管时,应注意控制好偏差,具体如表1所示。同时,安装管道时应按照设计规定的位置,通过定位钢筋进行固定,防止出现位移问题。

表1波纹管安装允许偏差

3.3避免孔道轴线、铺垫板面不垂直的策略

施工前,工作人员应检查孔道轴线、铺垫板面的垂直角度,加固处理锚垫板,根据工程的需要,在铺垫板位置再放置另一钢板,提升垫板整体的稳定性,预防因路桥锚杯滑动而引发的安全事故。

4后张法施工

后张法是指提前制作好构件、预留孔道,等到构件混凝土达到标准强度后,再于孔道中穿入预应力筋,张拉并锚固,最后进行孔道灌浆工作,该种预应力施工方式无须台座,构件可在张拉时完成混凝土的弹性压缩,被广泛应用在T梁等大型预应力张拉中,如图2所示。

图2T梁预应力张拉

后张法的基本工艺流程为:铺底模、钢筋、侧模—埋管制孔—浇筑混凝土(调整好初应力,并制作混凝土试块)—抽管,养护拆模—穿筋(制作锚具、制作预应力筋)—张拉预应力筋(准备张拉机具,并将混凝土试块应用进来)—孔道灌浆—构件起吊、运输。

5结语

将预应力技术应用在路桥施工过程中,不仅能够有效节省工程成本,还可提升工程整体施工质量与效率。基于此,路桥建筑企业应根据工程项目的实际情况,合理融入预应力技术,确保路桥施工环节的顺利进行。需要注意的是,预应力技术应用过程中也会出现混凝土开裂等多种问题,施工人员必须严格按照相关要求进行施工,最大程度上避免出现质量问题。

参考文献:

[1]张文学,谢全懿,李学斌,等.高速铁路桥梁预应力孔道摩阻损失系数测试误差敏感性分析[J].中国铁道科学,2015,36(6):31-36.

[2]茅建校,王浩,陶天友,等.紊流空间相关系数对大跨度三塔悬索桥抖振响应的影响[J].振动与冲击,2016,35(10):202-206.

[3]邓露,王芳.汽车制动作用下预应力混凝土简支梁桥的动力响应及冲击系数研究[J].湖南大学学报(自然科学版),2015(9):52-58.

[4]王少杰,徐赵东,李舒,等.基于钢轨应变监测的多跨铁路简支梁桥桥墩差异沉降识别[J].铁道学报,2016,38(3):106-110.

[5]夏超逸,张楠,夏禾,等.船舶撞击作用下车桥系统动力响应及高速列车运行安全分析[J].工程力学,2013,30(8):119-126.

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