谈谈路桥施工中预应力的应用-建筑设计论文发表网

　　杨裕成

　　【摘要】：笔者通过对预应力钢绞线的选择、预应力锚具的选择、预应力体系的设计、预应力效应的分析几个方面作出总结，并对施工过程中存在的主要问题作了总结和改善措施方面的探讨和阐述。

　　【关键词】：预应力;真空灌浆;公路桥梁;桥梁施工

　　一 公路桥梁施工中预应力的应用

　　(一)预应力钢绞线的选择

　　目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线由于其高效、经济、施工方便，使建筑构件轻薄美观的优点，已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上，如大型桥梁核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。

　　使用预应力钢绞线至少可节省钢材1/3以上，其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面：钢绞线性能参数，包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准，包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。

　　(二)预应力锚具的选择

　　后张法预应力混凝土结构所使用的锚具，主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类，机械锚固类锚具是在预应力钥材的端部采用机械加工形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝，个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。其特点是锚具应力损失较小连接比较方便，在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具，将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用，这类锚具品种较多，应用较广，其特点是锚力变化较多、吨位较大，穿索比较方便;不足之处是锚具应力损失较大，要重复张拉或连接较不方便。

　　(三)预应力体系的设计

　　预应力混凝土桥梁预应力体系的设计通常采用OVM和XYM体系。该体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲相结合的空间曲线，集中锚固在腹板顶部承托上，底板钢束则尽可能靠近齿板处锚固。这样布束具有如下特点：

　　1 使预应力具有最大力臂，较大限度地发挥力学效应，同时由于布束接近腹板，预应力以较短的传力路线分布在全截面上。

　　2 顶板束锚固在承托中，不需设置复杂的齿板构造，使箱梁尺寸完全由受力需要来控制设计。

　　3 顶、底板钢束在平面上按同样的S线型锚固于设计位置上，可以消除集中锚固点产生的横向力。

　　(四)预应力效应的分析

　　在预应力混凝土结构设计实践中，通常是根据经验先假定预应力钢束的分布图，而后进行应力分析(也就是全桥正常使用极限状态验算)，检查结构各部截面的应力状态，当不能满足要求时，则改进钢束分布，经过多次尝试，得到满足应力要求的钢束分布图。所以说，预应力筋、预应力锚具和预应力体系设计归根到底取决于预应力效应的分析。

　　预应力损失的计算包括瞬时损失和后期损失两个方面。瞬时损失是在钢束锚固前或锚固时可能出现的损失值。对于后张预应力混凝土结构，一般包括钢束与预留孔道之间的摩阻损

　　失。张拉时构件长度的缩短——即弹性压缩损失以及锚具变形的损失。后期损失是在钢束锚固后发生的损失，它包括钢束松弛和棍凝土收缩、徐变及后期预应力束张拉造成的前期钢束预应力减小等引起的损失。

　　二 预应力施工中的主要问题及措施探讨

　　(一)预应力筋的定位

　　预应力筋数量严格按设计要求铺设，保证位置准确，平面顺直，互不扭绞。张拉端设置时，应保证预应力筋与锚板垂直，承压板安装好后须固定牢固，防止混凝土浇筑时移位。当在预应力筋位置遇有施工洞及预留洞口时，预应力筋的位置不断也不绕，可离洞口边30mm并束布置。

　　根据曲线预应力筋的坐标位置，核对与非预应力筋的相关性，发现预应力筋与非预应力筋或其他布管(如电线管等)发生冲突时，经分析确定优先保证预应力筋的铺设，将普通钢筋位置移动，确保预应力管道位置正确，但禁止将钢筋截断，实际施工中有两个部位钢筋移位较大，采用同型号井字钢筋加固。然后按照确认的曲线坐标制作、布筋。开始帮扎钢筋前，在垫层上放出墙边线和钢筋位置，根据钢筋的重叠顺序，将纵横钢筋、封闭箍筋依次就位，按设计的钢绞线在梁内的位置，将专用支架牢固焊接在梁内箍筋上，并在钢筋笼中布置专用托轮若干，将绞线束由一端牵引、另一端传送，缓慢输送到位。牵引穿铺中不得损伤护套，顺次安放在专用支架的U形卡内，随即将U形卡扳成形，将绞线牢固固定。然后安装承压板，螺旋筋等，必须保证梁端40cm内绞线束与梁轴线平行。穿入预应力筋后再将上层

　　钢筋依次就位，严格校对位置，固定牢固。

　　预应力筋和波纹管安装质量是确保预应力体系质量的重要基础，在施工中严格施工过程控制，保证灌注混凝土后波纹管不漏、不堵、不偏不变形，采取了如下措施：使用前对波纹管进行严格的检查，是否存在破损，发现损伤无法修复的坚决废弃不用;安装波纹管前去掉端头的毛刺、卷边、折角;认真检查，确保波纹管定位必须准确，严防上浮、下沉和左右移动，其位置偏差应在规范要求内，波纹管定位用的钢筋网片与波纹管的间隙不应大于3mm，设置间距;直线段不大于1m，曲线段不大于0.5m;电气焊作业在管道附近进行时，在波纹管上覆盖湿麻袋或薄铁皮等，以免波纹管被损伤;施工过程中注意避免铁件等尖锐物与波纹管的接触，保护好管道;在施工时注意尽量避免振捣棒触及波纹管。

　　(二)真空灌浆

　　后张预应力混凝土结构中，预应力筋的防腐蚀问题及与结构混凝土的共同工作问题是通过压力灌浆充满预应力筋预埋孔道和预应力筋之间的空隙予以解决的，当后张预应力筋处于非水平的倾斜状态。多跨度弯曲状态时，水泥浆的泌水蒸发后形成无水泥浆存在的空间，使该处的预应力筋失去保护。而预应力筋在高应力(现代预应力结构中，预应力筋的应力通常在1000Mpa以上)状态下对腐蚀损坏相当敏感(即应力腐蚀)，造成预应力筋的腐蚀部位断面缺损，影响预应力混凝土结构的安全和耐久性。因此，灌装质量的好坏直接影响到预应力筋的防腐蚀性能、预应力构筑物的安全性能和耐久性能。所以在预应力孔道灌浆施工中，针对质量问题：孔道中水泥浆未充满，有空隙;水泥浆体硬化后收缩与孔道壁分离;水泥浆硬化后强度不满足规范要求进行重点解决。

　　如果预应力筋部分是多波超长曲线，为确保灌浆的质量，保证其密实度，实际施工中对超过40m的多波预应力筋采用了真空灌浆，取得了很好的效果。真空灌浆采用塑料波纹管，根据厂家的技术支持进行施工，其基本原理是:在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生- 0.1MPa左右的真空度，然后用灌浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，并加以0.7MPa的正压力，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。

　　三 结语

　　公路桥梁结构预应力设计中考虑混凝土强度变化的问题，是一种新思路和新方法，传统的结构设计理论在这个问题上存在缺陷，需要完善。作者通过全桥结构应力的分析并结合混凝土破坏准则推导出竖向预应力计算等内容，并对具体的项目进行计算，是这种方法的一种应用，对工程实际具有重要意义。