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道桥施工中预应力施工技术的应用谭亚军

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：谭亚军

[导读] 摘要：现代预应力混凝土桥梁代表了预应力混凝土的发展。

        贵州大学 550002
        摘要：现代预应力混凝土桥梁代表了预应力混凝土的发展。现代的预应力混凝土桥梁结构是一种高效的结构，可以充分利用混凝土和预应力钢材的优势。与非预应力混凝土桥梁相比，现代预应力混凝土桥梁具有跨度大，受力好，结构轻巧美观，节约成本，节约材料的优点。
        关键词：公路工程；公路桥梁建设；预应力施工技术
        Application of Prestressed Construction Technology in Road and Bridge Construction
        Tan Yajun
        Guizhou University 550002
        Abstract: Modern prestressed concrete bridges represent the development of prestressed concrete. The modern prestressed concrete bridge structure is an efficient structure that can make full use of the advantages of concrete and prestressed steel. Compared with non-prestressed concrete bridges, modern prestressed concrete bridges have the advantages of large span, good stress, light and beautiful structure, cost saving and material saving.
        Keywords:Highway engineering; highway bridge construction; prestressed construction technology
        1、预应力技术
        预应力混凝土桥梁主导着现代桥梁的设计和建造。混凝土材料是一种抗压强度高，抗拉强度低的建筑材料，其抗拉强度非常低（通常仅为抗压强度的1/15〜1/10），拉伸变形能力也很小，钢筋混凝土使用钢筋来帮助混凝土承受拉应力，但是如果混凝土不允许裂纹，则钢筋的拉伸应力只能达到约20-30 MPa，如果允许混凝土轻微开裂，且裂缝宽度应限制在0.2-0.25 mm[1]。在这种情况下，钢筋的拉应力仅达到约150-250 MPa。相比之下，预应力混凝土结构的主要优点是它们可以充分利用材料性能，良好的抗裂性能，高刚度，节省材料，重量轻和结构寿命长等优点。特别是，它节省了材料和成本。一般而言，与普通钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构可以节省20％-40％的混凝土和30％-60％的钢材；与钢结构相比可以节省一半的成本。同时，预应力混凝土的使用也提高了工程质量[2]。
        2、预应力特性
        预应力会有一定程度的起拱，因此与相同大小的非预应力零部件相比，施加预应力会大大降低构件的整体挠度，从而显著降低结构变形。达到了优化结构构件使用功能的目的。综上所述，预应力结构具有以下主要特征：
        ①改善结构性能。
        ②降低自重。
        ③使高强度钢得到充分利用。
        ④良好的裂纹闭合性能和变形恢复性能。
        ⑤提高抗剪切强度。
        ⑥改善抗疲劳性能。
        ⑦高经济性。
        ⑧用于预应力结构的材料的单位成本较高，相应的设计和结构相对复杂，这需要进一步深化和改进其研究工作。
        3、预应力桥梁的发展趋势
        预应力梁桥包括简支撑梁桥和连续梁桥。预应力简支梁桥是中小型桥梁中使用最广泛的桥梁类型，具有应力清晰，结构简单，建造方便等优点。预应力连续稳定钢筋混凝土梁桥结构是一种新型超静定的桥梁结构,具有桥梁结构刚度高,变形小,伸缩缝少,行车平稳舒适的等特性等优点,因此在国内发展迅速。
        3.1国外预应力混凝土桥梁的开发
        1866年，美国工程师杰克逊（P.H. Jackson）首次将预应力技术应用于混凝土结构。之后不断发展成熟，到1940年，比利时C. Magnell开发了一种麦式楔形锚具，该锚具可以一次拉伸两根钢丝[3]。第二次世界大战后，预应力结构得到了积极发展。国际预应力研究所（FIP）成立于1950年，一直致力于促进预应力技术发展。worms桥于1953年在德国建造，跨度为114.2 m。1964年，德国建造了第一座主跨为208m的本道夫悬臂斜拉桥。第一座马拉开波大桥建于1962年的巴西首都委内瑞拉,全长8272m。自1970年代以来，预应力混凝土结构已成为大跨度桥梁的主要建造形式之一。
        3.2中国预应力混凝土桥梁的发展
        中国的预应力混凝土桥梁研究始于1950年代，仅适用于小跨度简支梁桥，最大跨度仅为32 m。在1960年代，悬臂法在预应力混凝土桥梁中的应用加快了开发速度。在过去的十年中，预应力桥梁在中国中长跨度桥中的桥梁总数已增加到约75％。[4]预应力混凝土桥梁的快速发展依赖于先进的材料和预应力技术，日益完善的设计理论以及计算机技术的发展。

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到1970年代，这些方法在一些桥梁项目的应用得到不断创新，例如： A.悬臂浇注法; B.应用系梁的悬臂拼装法; C.渐近架设法; D.逐孔架设法; E.逐孔拼装法; F.下系梁逐孔浇注法; G..上系梁逐孔浇注法(F、 G又称移动模架法); H.顶推法。[5]
        4、预应力桥梁施工注意事项
        4.1预应力张拉力的时间问题
        预应力张紧时间的选择在预应力技术的实施中也很重要。如果拉紧时间太早或太晚，预应力效果将不符合标准。根据中国目前的施工情况，最重要的问题是由于对张紧时间的把握不足而导致过早张拉的问题发生。如今，我国大多数公路桥梁混凝土建筑项目都使用早强剂来达到缩短施工时间来加快张紧的目的，但实际上从施工效果来看，通过使用早强剂来缩短等待张拉的时间，这对预应力施工技术的质量造成了很大的影响[6]。结果可想而知，那就是无法控制公路桥梁的施工质量。
        4.2预应力钢筋管道堵塞问题
        施工人员的整体技术不过关，经验也相对较少。这是混凝土建筑项目出现施工质量问题的原因之一。尤其是没有及时保护管道或者疏忽，而在某种程度上增加了预应力钢筋管道堵塞问题的可能性。这是张拉预应力钢筋未能达到其正常穿越目标的主要原因。在此过程中，道路和桥梁的成本继续增加，增加了出现问题的可能性。严格遵守管道安装顺序与施工的有关规定，是最大程度地防止预应力管道堵塞的主要措施，以期实现精确的定位操作。有效避免管道内部弯曲和扭曲。在实际施工过程中，会出现各种野蛮的操作问题，因此应注意质量监控，并且有必要安排相应人员进行技术跟进。
        4.3张拉力控制问题
        由于中国的预应力施工技术起步较其他国家晚，因此公路和桥梁的预应力施工项目尚有一定差距，对张力控制也未给予足够的重视。大多数建筑项目选择了1.5级液压来开始测量，并且相应的人员没有经过相对专业的培训，这使得张力控制不够稳定，变化很大，最终是误差非常大。如果未在多个张力阶段对每个阶段张力进行全面评估，则张拉力之间会产生差异。同时，它还会对预应力混凝土结构造成严重的冲击和损坏。因此，应安排有关工程施工人员的专门培训，以提高员工的整体素质，规范施工程序。后张预应力钢绞线的张紧过程主要受管道差异和管道弯曲摩擦的影响。当钢绞线被拉伸时，它们沿管壁滑动，并且沿张紧方向产生相反摩擦力，从而导致每个段的伸长率值不同[7]。
        4.4钢筋的加工
        为了应用预应力施工的钢筋，首先必须确保钢筋本身具有理想的适用效果。特别是当施工预应力操作过程时，必须确保钢筋具有理想的强度。同时还得有不错的韧性性能，避免后续应用过程中明显的质量缺陷。另外，这些钢筋的切割，焊接和连接操作需要能够达到这些钢筋相应的性能效果的处理程序，并为后续的预应力施工和处理打下基础。
        4.5建立预应力孔
        通常，用于张拉、灌浆的孔采用金属波纹管，并且通过严格控制波纹管，来实现张拉的效果。我们进行波纹管质量检查和分析，以确定是否可以达到预应力结构的要求，并结合这些需求进行全面测试。应根据相关规范对波纹管进行有效的处理和制造[8]。特别是为了避免对波纹管材料本身造成任何明显的损坏，必须严格控制波纹管位置和精度，以便为随后的张拉过程提供理想的技术保证。
        4.6混凝土结构施工
        规范混凝土施工的全过程，也是提高施工效果的重要前提。在管理预应力施工时，首先必须严格控制混凝土材料，并且有必要分析和抽检混凝土的性能。为了确保混凝土施工的质量，通过采样进行测试。另外，必须严格控制混凝土浇筑过程。例如，浇筑过程中涉及的一些振捣环节，需要在施工现场实地确认。机械振动和人工振动的配合可提高浇注的稳定性，并确保整个结构的施工质量。同时一定要重视后期的混凝土养护，以期达到足够强度。
        5、结论
        总之对施工质量的控制是保证施工质量的前提。在道路和桥梁施工中应用预应力技术时，施工单位必须严格遵守《建筑规范》的有关要求，否则，后果不堪设想。通过以上分析可以看出，现阶段预应力施工技术在公路桥梁建设项目中的应用及其普遍。因此，有必要了解预应力技术的使用和控制在建筑工作中的作用。该技术是一种全新的建筑技术，可最大程度地发挥其优势和价值。当今的建筑工作存在许多缺陷和不足。特别是，施工现场需要面对许多问题，可以通过继续提高公路桥梁的整体施工质量和控制工作，并不断提高施工能力来改善这些问题。提高我国的公路桥梁施工水平，铸造精品工程。
        参考文献
        [1]张健.大跨径预应力混凝土桥梁施工技术[J].交通世界,2017(19):116-117.
        [2]雷磊,陈雪昕.预应力技术在地下室超长结构中的应用[J].广东土木与建筑,2006(05):47-48.
        [3]赵仕桥.缓粘结预应力混凝土施工技术及应用[J].福建建材,2018(08):50-52.
        [4]何天涛. 大跨径预应力混凝土梁桥挠度研究[D].长沙理工大学,2008.
        [5]郭瀚之. 试析预应力混凝土桥梁设计及施工措施[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2015, 000(022):3495-3496.
        [6]陈海峰.公路桥梁施工中预应力技术施工工艺及质量控制[J].工程技术研究,2020,5(01):56-57.
        [7]杨金松.预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用研究[J].黑龙江交通科技,2017,40(07):105-106.
        [8]陈海峰.公路桥梁施工中预应力技术施工工艺及质量控制[J].工程技术研究,2020,5(01):56-57.