耿天嶸

摘 要：公路橋梁工程是我國常見的工程類型，建國以后，我國公路橋梁的修建量逐漸增加，漸漸迎來公路橋梁建設(shè)的黃金時期。其中預(yù)應(yīng)力技術(shù)也成為公路橋梁建設(shè)中的常用技術(shù)，對增強橋梁穩(wěn)定性與承載力起到至關(guān)重要的作用。文章介紹了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概況，并對公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；預(yù)應(yīng)力技術(shù)；概況；應(yīng)用

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概況

1928年，一位名叫歐仁·費萊西奈的法國工程師成功發(fā)明出一種叫做張拉錨固的新工藝，這種技術(shù)可靠且經(jīng)濟，將高強鋼絲加入到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，從此開啟現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的先河[1]。1937年，世界上第一座預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁誕生，此后，隨著預(yù)應(yīng)力筋及張拉錨固性能的不斷提升，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也處于不斷創(chuàng)新之中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)成為當今世界最有發(fā)展前途，也最重要的結(jié)構(gòu)之一。我國的預(yù)應(yīng)力工程中，預(yù)應(yīng)力筋的材料主要有四種，分別是鋼絲、鋼絞線、鋼筋、非金屬預(yù)應(yīng)力筋。若是依照施工工藝或施工方法來分類，預(yù)應(yīng)力筋又分為有粘結(jié)、無粘結(jié)、緩粘結(jié)與體外預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)應(yīng)力錨固體系在經(jīng)過幾十年發(fā)展后，技術(shù)已經(jīng)趨于完善，能夠滿足公路橋梁的建設(shè)需求。

在混凝土材料上，公路橋梁工程中應(yīng)用比較廣泛的是高強混凝土，能夠有效減少截面尺寸和自重，提升結(jié)構(gòu)跨越能力，這正符合預(yù)應(yīng)力技術(shù)對混凝土“高輕度、高彈性模量、低收縮徐變、緩凝早強”的要求，因為這樣的混凝土可以有效降低預(yù)應(yīng)力損失，提升設(shè)備利用率與構(gòu)建生產(chǎn)率，像武漢長江二橋與汕頭海灣大橋等采用的都是高強混凝土。同時，化學工業(yè)的發(fā)展也使混凝土中多了不少有利的添加劑，像膨脹劑、緩凝劑、減水劑等，對混凝土性能具有很大的改善作用。在施工工藝方面，依據(jù)結(jié)構(gòu)及環(huán)境差異，可選擇的施工方法包括逐孔施工、支頂推施工、架就地澆注、懸臂施工等。另外，電熱法、自張法等張拉技術(shù)也在日趨成熟，并出現(xiàn)于公路橋梁工程中。

2 公路橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)

2.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用范圍

第一，預(yù)應(yīng)力技術(shù)常見于橋梁受彎構(gòu)件中。碳纖維具有較高強度，且施工工藝簡單，因此常用于受彎構(gòu)件之中[2]。利用碳纖維實施的預(yù)應(yīng)力措施能夠防止受壓區(qū)混凝土趨于壓變臨界值，以此提升受彎構(gòu)件極限承載力與極限拉應(yīng)變，進而提高公路橋梁承載力；第二，預(yù)應(yīng)力技術(shù)常用于公路橋梁的加固。加固過程是補強構(gòu)件強度、提升結(jié)構(gòu)性能，以便增大橋梁承載力，增加橋梁壽命。施工時，可先通過預(yù)應(yīng)力使構(gòu)件產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而減小混凝土初始應(yīng)變值；第三，預(yù)應(yīng)力技術(shù)常見于多跨連續(xù)性公路橋梁中。多跨連續(xù)性公路橋梁可分正彎矩區(qū)、負彎矩區(qū)兩個不同受力區(qū)，其中跨中位置常為正彎矩，支座位置多數(shù)是負彎矩，如果連續(xù)橋梁的極限抗剪及抗彎無法滿足使用要求，應(yīng)通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)進行加固；第四，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)避免結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)。普通的混凝土結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，因此是公路橋梁中的常見病害，一些跨海和跨河大橋中，混凝土裂縫的存在會極大降低橋梁的剛度與強度。

2.2 公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的常見問題

一是鋼筋管道堵塞。一些缺乏施工經(jīng)驗，專業(yè)技術(shù)不過關(guān)的施工者參與混凝土澆筑會導(dǎo)致鋼筋管道堵塞，影響預(yù)應(yīng)力筋張拉，使理論計算值偏離實際拉長值，對工程預(yù)算及工期造成不利影響；二是預(yù)應(yīng)力筋的拉伸長量達不到標準要求。預(yù)應(yīng)力筋伸長不足的原因包括預(yù)留管道不利造成鋼筋與管道摩擦及鋼筋實際彈性模量和理論計算數(shù)據(jù)不符；三是預(yù)應(yīng)力混凝土在張拉前現(xiàn)出裂隙。這一點主要是由干縮及溫差造成，裂隙常見于構(gòu)件表面及箍筋位置。裂隙分布不均、寬度較小。

2.3 對公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用問題的處理

對于預(yù)留管道堵塞，首先要依照管道施工規(guī)范作業(yè)，并采取有效措施防止管道扭曲或彎折，此外還要妥善把控抽芯時間；對于預(yù)應(yīng)力筋拉伸不足，應(yīng)按精確數(shù)據(jù)對管道進行固定，并保證管道的線形順直圓滑，此外還要防止施工導(dǎo)致局部彎曲；對預(yù)應(yīng)力較大問題，應(yīng)首先做好材料檢驗及工序質(zhì)量控制工作。另外，還要嚴格控制梁體混凝土養(yǎng)護期齡，以免過早張拉對混凝土養(yǎng)護造成影響；對混凝土開裂問題，應(yīng)加強對混凝土質(zhì)量的把控。從混凝土材料的配比、到后續(xù)的攪拌及運輸、澆注及振搗、養(yǎng)護環(huán)節(jié)，都要嚴格監(jiān)督。一般來說，混凝土配比對混凝土質(zhì)量影響最大，應(yīng)在滿足施工要求及規(guī)范的前提下減小用水量，可以在一定程度上減少裂縫現(xiàn)象。最后，還要做好工程質(zhì)量的控制工作。預(yù)應(yīng)力技術(shù)本是為滿足公路橋梁對穩(wěn)定性的要求而存在，但如果施工質(zhì)量不過關(guān)，再好的技術(shù)也會處于英雄無用武之地的尷尬局面。所以，做好工程質(zhì)量的把控工作同樣重要，尤其是對材料的選擇及相關(guān)程序的監(jiān)督上，務(wù)必要嚴格按照施工規(guī)范及技術(shù)標準的要求進行操作，一旦發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問題，要及時補救或返工。

2.4 注重預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是公路橋梁施工中常見的技術(shù)手段，它是最為經(jīng)濟和高效的加固技術(shù)。在公路橋梁施工中，常選擇鋼絲或鋼絞線作為加固材料，可以實現(xiàn)大跨度跨越、滿足大承載力要求。不少斜拉橋與立交橋都應(yīng)用了這一技術(shù)手段。預(yù)應(yīng)力錨固包括外錨頭、內(nèi)錨固段及錨桿體三個部分，統(tǒng)稱為預(yù)應(yīng)力錨固體系。外錨頭包括鋼筋混凝土所制的墊墩、工作錨板、鋼板墊、限位板、工具錨板等部位，是實現(xiàn)張拉和鎖定的重要裝置。錨桿體也叫做張拉段或自由段。是預(yù)應(yīng)力形成的主構(gòu)件。錨固段也叫內(nèi)錨頭或內(nèi)錨固段，是預(yù)應(yīng)力錨桿內(nèi)部的持力段，也有人將其稱為錨根。目前，預(yù)應(yīng)力錨固體系的部件型號多、廠家多、性能好。

對于公路橋梁工程來說，外錨頭是非常關(guān)鍵的部位，正因為它的存在，才能夠使預(yù)應(yīng)力獲得永久保存。外錨頭主要是由金屬部件加工成的機械裝置，主要類型有鐓頭錨、錐形錨、XM錨、JM錨、QM錨等。內(nèi)錨頭分為兩類，一類是機械式內(nèi)錨頭；一類是膠結(jié)式內(nèi)錨頭，膠結(jié)式內(nèi)錨頭又分為水泥材料和樹脂材料兩種類型。錨桿可分為拉力分散型錨桿、壓力分散型錨桿、拉壓力分散型錨桿、三種類型，它能夠在張拉荷載作用下自由伸長，當把這部分伸長永久固定后，會對構(gòu)筑物等產(chǎn)生預(yù)應(yīng)壓力，所以錨桿體是錨固的關(guān)鍵。我國預(yù)應(yīng)力錨桿中的主要材料是高腔鋼絞線或高腔鋼絲，也有少部分工程采用精軋螺紋鋼筋。

3 結(jié)束語

自上世紀五十年代后，我國預(yù)應(yīng)力技術(shù)獲得了迅速發(fā)展，并在公路橋梁建設(shè)中發(fā)揮越加重要的作用。但公路橋梁問題報道中也常出現(xiàn)此類問題，如2014年4月9日，浙江省蘭溪市一處公路橋出現(xiàn)大面積破損，裂縫最寬處有三十幾厘米，很多鋼筋裸露在外。7月15日，臨沂市北京路沂河大橋出現(xiàn)裂縫，裂縫長八米多，寬十幾厘米。類似于此的公路橋問題并不少見，其原因一部分是預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用不到位，另一部分是施工質(zhì)量存在問題。因此，在公路橋梁施工中應(yīng)認真做好預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用工作，并把控好工程質(zhì)量，以便更好地促進我國現(xiàn)代化建設(shè)進程的發(fā)展。

參考文獻

[1]黎繼雄.對公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)問題分析[J].科技視界，2014（8）：113-114.

[2]賴海寧，鄭滿生.公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析[J].中國城市經(jīng)濟，2012（35）：137-138.