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【摘要】隨著我國道路橋梁建設規模的不斷擴大,在道路橋梁施工工程中,越來越廣泛地應用到了預應力技術,然而隨之出現的質量問題也日益增多,產生這些問題的原因是多種多樣的。本文首先闡述了預應力在道路橋梁施工工程中的應用,然后總結了道路橋梁中預應力技術在工程應用中出現的問題,最后探討和闡述了改善這些問題的措施。
【關鍵詞】道路橋梁 預應力 問題 解決方案
前言
隨著我國社會經濟的迅速增長和建筑工藝的不斷進步,預應力技術也在道路橋梁的建設中得到了越來越廣泛的應用。與傳統的路橋施工工藝和技術相比,預應力技術雖然在起步上相對較晚,但其在路橋施工中的發展卻異常迅速,近年來已經在理論計算、檢測試驗、設備材料以及整個施工工藝流程和技術措施等方面形成了一套完整而可靠的體系。相信隨著預應力技術在道路橋梁施工中的應用越來越成熟,一些存在的問題得到更進一步的解決,其應用的前景還會與日俱增,加倍地廣闊。
一、 預應力的技術優勢
預應力技術在道路橋梁中的應用并非只局限于路橋的結構,而且還被運用到路橋的加固維修、山體邊坡等的加強錨固、大型構件提升以及頂推施工等各個方面,由于預應力技術的應用不僅能夠節省道路橋梁的施工材料,并減輕其自重、增強其結構的抗滲能力和抗裂水平、降低其結構主拉應力和豎向剪力、提高其結構剛度,而且同時還具有施工工藝便捷、結構形式簡單、設計安全可靠等特點,因此預應力技術在道路橋梁的建設中,尤其是近年來我國大力開發和提高交通設施的建設浪潮中,對于增強道路橋梁的承載能力和使用年限等方面,都有著非比尋常的重要意義。
二、 預應力在道路橋梁施工中的應用
2.1 預應力技術在路橋鋼筋混凝土結構中的應用
混凝土裂縫是鋼筋混凝土結構中的防不勝防的質量通病,特別是在道路橋梁中的大型鋼筋混凝土結構和構件當中,更是極其容易出現裂縫。而在鋼筋混凝土結構中運用預應力技術,可以避免結構和構件過早出現裂縫的情況,效果十分明顯。具體應用就是在道路橋梁鋼筋混凝土結構和構件的加載或者使用之前,給其受拉區的混凝土預先施加壓力,即是在其混凝土的受拉區內進行鋼筋的張拉,然后通過鋼筋自身的回縮力,使得混凝土受拉區預先受到鋼筋給其施加的壓力。由于當此混凝土結構或構件在受到外荷載施加的拉力時,必須要先抵消受拉區混凝土當中的預壓力,然后才能使混凝土受到拉力,這樣就非常有效地限制了混凝土的伸長,以此來達到延緩甚至不出現裂縫的目的。
2.2 預應力技術在碳纖維片中的應用
基于道路橋梁中跨度較大、構件受彎能力的要求高等特點,其受彎的結構和構件通常都是大型的鋼筋混凝土T型梁或箱梁。而由于路橋中鋼筋混凝土梁的受拉區的混凝土拉應力和受壓區混凝土壓應力都非常大,因此為了使結構和構件滿足其受彎能力的要求,其成本也特別的高。而采用碳纖維片粘貼法對路橋鋼筋混凝土梁進行加固,能夠利用碳纖維自身的高強度,并且施工工藝也比較簡單,因此逐步得到了廣泛的應用。尤其是在碳纖維片中采用了預應力技術之后,就更加可以充分地發揮其特點,從而有效地提高路橋鋼筋混凝土梁的性能。因此,預應力碳纖維片也越來越普遍地應用到道路橋梁的加固改造工程中。
2.3 預應力技術在鋼筋混凝土路面中的應用
在道路橋梁的混凝土路面中應用預應力技術,是在近年來才逐漸興起并普及的一項創舉。其作用原理與預應力技術在路橋鋼筋混凝土結構中的應用大致相似,同樣也是通過預應力鋼筋的配置來對混凝土路面進行一定的約束,從而達到延緩甚至不出現裂縫的目的。當然,要在混凝土路面中應用好預應力技術,前期的理論研究工作更加的覆轍,要通過對交通荷載以及溫、濕度的變化引起的路面混凝土板的翹曲約束和路面混凝土板收縮期間的板底摩擦約束等因素進行深入地研究,從而能夠道路橋梁的混凝土路面施工中合理地施加縱向預應力來避免混凝土路面的橫向收縮開裂。目前此技術已繹逐漸走向成熟。
三、 預應力在道路橋梁施工中存在的問題
3.1 波紋管堵塞
堵管是指在混凝土澆筑后波紋管出現堵塞的現象發生了堵管會導致后期預應力鋼絞線穿束無法通過或張拉預應力時鋼絞線實際伸長值與設計計算值相差很大,給施工帶來不必要的麻煩,即影響了工期,又耗費了人力。引起堵管的原因分析:首先,施工單位在施工過程中沒有嚴格按照施工規范安裝波紋管,出現波紋管定位不精確引起的彎折扭曲、套管接頭松動,或者是在混凝土澆筑施工中,振搗人員在振搗混凝土時操作失誤,造成波紋管局部的破裂,直接導致混凝土水泥漿滲漏到波紋管中造成堵管。其次,波紋管自身的質量缺陷引起漏漿堵管。
3.2 預應力超長時出現的一段張拉工藝問題
國內現澆大跨度(3~5跨,每跨30—50m)預應力連續箱梁底板預應力束一般采用一端張拉的工藝。例如某箱梁橋5跨,第一聯跨66m,第二聯跨88m,第三聯跨150m,如采用一端張拉的工藝將一束鋼絞線拉直需要0.3—0.4Ak的拉力,而如此長的孔道要跨越多道箱梁橫隔板,其孔道摩阻是多少,要通過試驗才能確定。根據國內外相關規范規定:跨度≥30m以上的預應力橋梁,均要求采用兩端對稱張拉工藝,才能保證跨中有效預應力和橋梁在恒載和活載作用下跨中所需抵抗彎矩的建立:否則會導致跨中承載力不足,而產生正截面裂縫。根據交通部專門調查資料,已通車的公路橋梁中,幾乎都出現過由于張拉工藝不適合而產生大量裂縫的現象。
3.3 后張預應力結構張拉力控制的問題
預應力施工作業不夠規范,特別是張拉力控制不嚴對預應力橋梁質量影響較大。一般張拉作業采用張拉力和預應力筋伸長量同時控制,以張拉力為主,以伸長值校核張拉力。通常張拉力的計量采用1.5級油壓,誤差大,有的千斤頂甚至未經計量標定就張拉,而且張拉人員多數未經專業培訓,如果作業不專心,經常容易出現較大誤差,甚至讀錯表,發生張拉力忽高忽低的現象。特別在多束張拉時,由于每束張拉力都不同,往往對預應力筋的伸長值計算不準確,彈性模量取值混亂,實際張拉時難以做到將伸長量按規范規定控制在±6%范圍內,導致張拉力失控。
3.4 預應力結構張拉前出現裂隙問題
鋼筋砼結構在使用荷載作用下裂隙是不能避免的,部分預應力的B類構件也允許出現有限制的裂隙,而在預制場內的構件,則應盡量避免出現裂隙。張拉前出現的裂隙經常是由于干縮和溫差造成的。裂縫常在表面處,寬度較細、分布不均,梁板類構件多沿短方向分布,有時產生在箍筋位置,有時從構件頂面延伸到構件側面,溫度裂縫溫度裂縫有表面的、深進的和貫穿的,走向元一定規律。梁板式構件裂縫多平行于短邊,深進和貫穿的裂縫一般與短邊方向平行,裂縫沿構件全長分段出現。
3.5預應力鋼筋孔道堵塞問題
這種現象主要發生在后張法構件中,預留孔道塌陷或堵塞使預應力筋不能順利穿過,不能保證灌注工程質量,影響張拉效果。產生的主要原因是抽芯過早,水泥砼尚未凝固,不具有一定的強度,或抽芯太晚,橡膠抽拔管可能被拔斷。
四、 路橋施工中預應力存在問題的解決方案
遇到堵管問題,首先根據預應力筋曲線坐標,標注漏漿孔道堵塞的位置,在避開梁的主筋位置,采用沖擊鉆緩慢進行開孔,清除波紋管中的水泥漿塊,使鋼絞線能順利穿過波紋管并能夠自由伸縮;然后待張拉完畢后用高一等級微膨脹混凝土封堵孔洞。可采取以下預防措施:在施工下料前對波紋管質量仔細檢查,對有缺陷的波紋管及早發現:在澆筑混凝土前檢查波紋管的安裝位置,固定好,檢查套管接頭連接是否牢固,密閉性是否達到要求:在澆筑混凝土過程中注意波紋管的保護,避免振搗棒碰壞波紋管。
為預防表面溫度裂縫,應控制構件內外過大的溫差,在夏季施工時優先使用低水化熱水泥。在低溫時預制構件應采取保溫措施,不要過早拆除模板。對空心板等薄壁構件適當延長拆模時間,使之緩慢降溫。預制構件和臺座之間應涂刷有效隔離劑以預防粘接,使構件不受底模熱脹冷縮的作用。在砼澆筑前的施工作業中應注意保護隔離劑,對于用長線法生產先張構件應及時放松應力筋,以減少約束作用。
結語
在道路橋梁施工預應力工藝較復雜,在預應力施工中應做好預應力施工操作人員的技能培訓,嚴格要求按照操作程序施工,認真做好施工前后的各項檢查,早發現問題,因此從設計到施工的所有技術人員都應精心設計、保證工程順利施工,編制科學合理的施工方案嚴格按照施工驗收規范、操作規程作業,同時應不斷應用新技術、新材料、新工藝,確保工程施工質量。
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