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公路施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用解析

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公路施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用解析

摘要:國民經(jīng)濟的發(fā)展與公路橋梁工程建設(shè)工作密切關(guān)聯(lián),在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)新時期,公路橋梁工程作為交通運輸中的重要組成部分之一,起著重要作用。當(dāng)前中國公路橋梁工程建設(shè)方面的“基建能力”已經(jīng)領(lǐng)先全球,研發(fā)設(shè)計了與之對應(yīng)的“項目管理體系”,構(gòu)建了完整的公路橋梁生產(chǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈。以公路橋梁施工項目作為研究對象,重點解析預(yù)應(yīng)力技術(shù)在其施工中的應(yīng)用問題。具體解析中,概述了預(yù)應(yīng)力原理,分析了預(yù)應(yīng)力筋穿束與筋張拉技術(shù),并結(jié)合具體施工項目對其應(yīng)用進行了討論。

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

近年來,通過系統(tǒng)性改革,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面發(fā)生了重大變化。其中,公路橋梁工程已經(jīng)由原來的數(shù)量化建設(shè),轉(zhuǎn)型到了規(guī)?;推焚|(zhì)化建設(shè)階段,根本上轉(zhuǎn)變了公路橋梁的發(fā)展方式。隨著這種轉(zhuǎn)變,對中國公路橋梁施工工藝提出了新要求,一方面,需要在研發(fā)設(shè)計方面優(yōu)化資源配置;另一方面,應(yīng)該以公路橋梁施工項目為準,制訂與其施工工藝配套的標準化管理方案。以預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用為例,應(yīng)該按照具體的立項項目,遵循施工建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈條的基本流程,嚴格設(shè)計施工方案、合理選用施工工藝、細致篩選施工材料、科學(xué)推進施工建設(shè)、配套實施施工質(zhì)量控制等。下面以此為出發(fā)點對主題展開探討。

1預(yù)應(yīng)力原理

預(yù)應(yīng)力是指構(gòu)件未受力之前,對其施加與受力方向相反的力,旨在通過預(yù)應(yīng)力消除受力產(chǎn)生的破壞性影響,達到增強構(gòu)件性能目標。比如,對破裂的抵抗性能、耐久性能、穩(wěn)定性能的增強等。再如,在公路橋梁工程項目建設(shè)過程中,選用的混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫問題,通過對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用,就能夠利用其提升性能的功能,降低結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力,限定壓應(yīng)力狀態(tài);同時可節(jié)約鋼材(如高強度鋼材)、規(guī)避路橋開裂病害等風(fēng)險。

2預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析

2.1預(yù)應(yīng)力筋張拉

從當(dāng)前大數(shù)據(jù)分析結(jié)果和應(yīng)用經(jīng)驗總結(jié)分析,公路橋梁施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù),存在結(jié)構(gòu)張拉不易控制的問題。導(dǎo)致該問題發(fā)生的原因,主要集中于預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)施工應(yīng)用方面。因此,作為關(guān)鍵施工部分,需要對預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)加強分析。具體而言,該技術(shù)應(yīng)用中需要做好方法區(qū)分,按照施工要求選擇先張拉法或后張拉法;再根據(jù)施工工藝要求選用匹配的工具。以后張拉法為例,其中對錨具的選擇,如機械錨固類錨具的選擇就十分關(guān)鍵(或者選用摩阻錨固類錨具)。通常選擇工具時應(yīng)該遵循綜合評估,如單根或多根鋼絞線應(yīng)用方面,宜以機械錨固類錨具為準。對于相對復(fù)雜的公路橋梁施工部分,根據(jù)實際需求。則宜選擇施工操作難度相對較大的摩阻類錨具。由于當(dāng)前公路橋梁施工中應(yīng)用了“產(chǎn)業(yè)鏈思維”,在實際應(yīng)用預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)時,應(yīng)該將張拉施工準備工作、施工安裝工作、施工質(zhì)量檢測工作統(tǒng)一起來,實施系統(tǒng)性管理,化解應(yīng)用難題。

2.2預(yù)應(yīng)力筋穿束

與預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)相比,預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)應(yīng)用中的功能特性相對明顯,比如,在施工漏漿方面的預(yù)防、混凝土澆筑中的性能控制、規(guī)避重復(fù)施工等。具體而言,將預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁施工時,一般會選擇密封性能較佳的塑料波紋管,從而在混凝土澆筑施工中,將預(yù)應(yīng)力筋完全插入孔道之內(nèi)。結(jié)合施工經(jīng)驗看,在穿入過程中,往往以后穿法為準,旨在提升施工后混凝土的性能,比如剛度與強度的提升。由于公路橋梁施工中,預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)應(yīng)用十分普遍,應(yīng)用經(jīng)驗相對豐富,因而通過嚴格控制張拉力,可以有效預(yù)防漏漿現(xiàn)象。現(xiàn)階段,由于采用了預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù),可以將波紋管安裝施工、混凝土澆筑施工、鋼筋安裝施工等各個施工環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)起來,通過協(xié)同合作方式,推進施工進度,規(guī)避重復(fù)施工與交叉施工產(chǎn)生的諸多弊端。因而在整體上提高了施工質(zhì)量,降低了施工成本,有利于促進施工質(zhì)量管理。

3公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

3.1工程概況

以某公路橋梁施工項目為例,有2座中橋,長100m;涵洞30道,共427m,設(shè)計時速30km/h;全長9.474km。根據(jù)項目施工設(shè)計方案,需要應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。其中,選用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,泄水孔設(shè)置在箱梁底板,通風(fēng)孔設(shè)置于箱梁腹板(孔徑8cm,孔間距4m,距梁底0.8m);緩沖墊塊設(shè)置于梁端;跨徑支點位置45m、跨中的中心梁高分別為2.6m、1.9m;橋臺、橋墩位置處的箱梁均配套設(shè)置橫梁,跨徑端橫梁分別為30m、35m,厚度為1.5m,中橫梁1.8m。

3.2施工準備

首先,通過分析施工方案和施工工藝,確定應(yīng)用預(yù)應(yīng)力鋼筋束及其設(shè)置位置后,選擇了標準強度為1860MPa的Φs15-15.2鋼絞線,制孔以塑料波紋管為準;其中的錨具選擇了與群錨張拉體系相一致的類型;采用了鉆孔灌柱樁基礎(chǔ),橋墩樁基為1.8m,共用4根;固定墩的設(shè)置以1.5m樁基為準,共用4根。其次,由于該項目沿線地表存在道路、池塘、花圃、村道、果園、村莊、農(nóng)田,地貌類型相對復(fù)雜,包括了坡殘積臺地、沖海積洼地、沖洪積臺地、臺間坳谷等。因此,在對地面不同道路里程的地面高程進行測量后,根據(jù)勘查結(jié)果分析,認為在該項目中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù),對于材料的選擇極為關(guān)鍵,而且,需要做好各項資源配置。所以,按照當(dāng)前施工產(chǎn)業(yè)鏈條,確定了按施工設(shè)計方案,嚴格選擇材料、實施材料進場檢驗與堆放后的隨機抽檢制度。同時在材料堆放區(qū)域進行了環(huán)境設(shè)置,以此預(yù)防外部環(huán)境接觸預(yù)應(yīng)力材料后產(chǎn)生的損傷問題。

3.3技術(shù)應(yīng)用

3.3.1鋼絞線的應(yīng)用。以該項目為準,在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)過程中,一方面,以專業(yè)張拉設(shè)備為準,嚴格按照操作規(guī)范使用;另一方面,由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中存在多重影響因素,因此,根據(jù)實際項目施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用管理需求,配套設(shè)置了質(zhì)量控制管理方案。具體操作中先按照鋼絞索的應(yīng)用流程,設(shè)置了針對施工流程的施工質(zhì)量評估表,能夠滿足其材料監(jiān)管、監(jiān)督管理、質(zhì)量控制、安全管理需求;再按照鋼絞線使用流程,進行了“空間位置定位”“穿束”“下料”“張拉”等施工操作。由于張拉施工中需要保證受力的均衡性,在本項目施工中,針對鋼絞線兩段的受力均衡問題,應(yīng)用了預(yù)應(yīng)用力張拉法。在預(yù)緊張拉施工環(huán)節(jié),保障了其平衡狀態(tài),規(guī)避了纏繞現(xiàn)象的發(fā)生;在張拉施工環(huán)節(jié),通過專業(yè)設(shè)備操作,實現(xiàn)了鋼絞線的總預(yù)應(yīng)力合成。對于粘結(jié)段的處理以壓漿工藝為準,本項目中主要以手動壓漿機進行壓漿作業(yè),在保證壓漿均勻的基礎(chǔ)上,節(jié)省了壓漿時間。3.3.2多跨連續(xù)梁應(yīng)用。連續(xù)梁屬于多余約束結(jié)構(gòu),本項目中有2座中橋,根據(jù)實際施工需要配套設(shè)計了多跨連續(xù)梁方案,具體施工中關(guān)聯(lián)到“抗彎承載力”和“抗剪承載力”問題,由于施工中存在承載力方面的不達標問題,配套應(yīng)用了加固處理方案,具體如下。首先,在受彎構(gòu)件應(yīng)用部位,使用了預(yù)應(yīng)力技術(shù),加強了受彎構(gòu)件的承載力。其次,通過預(yù)應(yīng)用力混凝土澆筑施工,確保了結(jié)構(gòu)方面的抗剪承載力;為了化解施工承載力偏差問題,同時采用碳纖維材料進行了黏貼加固,從而保障了正彎矩區(qū)和負彎矩區(qū)的承載力。另外,由于多跨連續(xù)梁方面的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用相對復(fù)雜,因此,應(yīng)該做好技術(shù)配套應(yīng)用。比如,對于混凝土連續(xù)梁施工關(guān)鍵技術(shù)的指標化管理,以及在總結(jié)構(gòu)上安裝鋼束時的張拉次序等。以本次施工為例,其中就嚴格按照工藝要求采用了如下張拉次序,分別通過“第一批鋼束—縱梁鋼束—橫梁剩余鋼束”完成了安裝施工。再如,施工掛籃的選型、應(yīng)用。以本項目為例,根據(jù)箱梁長度與現(xiàn)場施工情況,采用了現(xiàn)場安裝方式,行走選擇了“后錨自錨式結(jié)構(gòu)”,對于桿件之間的聯(lián)結(jié)則以焊接方式為準。其中,主體結(jié)構(gòu)包括了底模架、橫梁、主桁、行走系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)及模板。

4結(jié)束語

目前公路橋梁施工中對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用需求較大,由于現(xiàn)階段公路橋梁施工中,存在“遇山開洞,過水架橋”的實際需要。因此,為了節(jié)約材料、優(yōu)化施工工藝、增強公路橋梁安全性能、延長使用壽命、提升項目產(chǎn)品整體質(zhì)量,有必要運用“產(chǎn)業(yè)鏈思維”,加強對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研發(fā)設(shè)計投入。從而借助提高公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)研發(fā)能力,間接促進中國在公路橋梁工程項目方面的“工業(yè)設(shè)計能力”,為中國在全球同行業(yè)市場的業(yè)務(wù)拓展提供生產(chǎn)要素方面的優(yōu)勢,進而提升核心競爭力。

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作者:陳偉利 武麗霞 單位:河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院