摘 要: 隨著橋梁工程的迅速發(fā)展,混凝土橋粱在國內(nèi)外日益顯著的應(yīng)用前景,尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土以高承載能力在橋梁建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。本文介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展及在橋梁施工中的應(yīng)用和技術(shù)要求。

　　關(guān)鍵詞: 公路橋梁; 預(yù)應(yīng)力混凝土; 質(zhì)量控制

　　Abstract: With the rapid development of bridge engineering, concrete bridge shows the increasingly significant application prospects at home and abroad, especially the prestressed concrete with widely application in bridge construction for its high carrying capacity. This paper describes the development of prestressed concrete and the application and technical requirements in bridge construction.

　　Key words: roads and bridges; prestressed concrete; quality control

　　中圖分類號 : O213.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

　　1 引言

　　對于公路橋梁工程廣泛開展的今天，人們也逐漸重視起道路橋梁工程的施工技術(shù)以及施工材料的質(zhì)量。我國的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在2O世紀(jì)5O年刊發(fā)展起來的，最初試用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，之后預(yù)應(yīng)力混凝土在全國范圍內(nèi)推廣。隨著我國高等級公路建設(shè)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在公路橋梁工程中發(fā)展最快，在橋梁建設(shè)上得到普遍的應(yīng)用。

　　2 預(yù)應(yīng)力混凝土在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

　　現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土是用現(xiàn)代設(shè)計概念和方法設(shè)計，采用高強度鋼材和較高強度的混凝土經(jīng)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝制作的。在橋梁建設(shè)中主要有以下四個應(yīng)用類型：

　　第一種，是逐跨預(yù)制節(jié)段施工的長橋。該類型以Long Key橋為代表，體外預(yù)應(yīng)力束采用與體內(nèi)預(yù)應(yīng)力同樣的普通多股鋼絞線和錨具，同樣采用水泥灌漿。因而預(yù)應(yīng)力成本較低。這種體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通常在預(yù)制節(jié)段采用干接縫和復(fù)式剪力鍵。當(dāng)整跨所有的預(yù)制節(jié)段在支撐結(jié)構(gòu)上安裝就位后，施加體外預(yù)應(yīng)力，形成一跨的整體結(jié)構(gòu)。體外預(yù)應(yīng)力束在跨內(nèi)的轉(zhuǎn)向塊處偏折，體外束外套采用聚乙烯管或鋼管，管道在轉(zhuǎn)向快處與主粱澆筑成整體，這種體外束只能拆除不能更換。

　　第二種，是采用懸臂施工或頂推施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，通常采用體內(nèi)、體外混合配束。該形式中用體外預(yù)應(yīng)力索替代原本配置在腹板內(nèi)的大量預(yù)應(yīng)力筋，簡化了腹板構(gòu)造，降低了其厚度。采用懸臂施工時，懸臂束為直線的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，成橋后張拉的連續(xù)束采用大噸位體外預(yù)應(yīng)力，從而免除了大量的穿束和灌漿工藝，易于控制施工質(zhì)量。

　　第三種，是第二種類型的衍生物，特點是將混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用鋼結(jié)構(gòu)。該類型往往是集創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)構(gòu)思與美觀的外表與一體，形成體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的代表之作。

　　第四種，稱為坦拉式體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。它把過去那種預(yù)應(yīng)力筋的偏心距被控制在主梁的有效高度之內(nèi)的體外筋，放在了梁的有效高度之上。因此它具有梁橋和斜拉橋的雙重特性，可看作介于預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋到預(yù)應(yīng)力混土斜拉橋之間的結(jié)構(gòu)體系。它采用了部分索結(jié)構(gòu)幫助主梁承擔(dān)豎向荷載，從而達(dá)到降低梁高的目的。

　　3 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工常見問題分析

　　預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中最常見問題就是裂縫，產(chǎn)生裂縫主要有以下原因：

　　3.1材料質(zhì)量問題引起裂縫

　　較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好，而且特別注意的是水泥的細(xì)度問題和石子的含泥量問題。水泥的細(xì)度越細(xì)，混凝土越容易開裂。

　　3.2由于施工不當(dāng)造成裂縫

　　混凝土質(zhì)量好壞的一個重要標(biāo)志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。水灰比過大、水泥或外加劑加人量過大，攪拌時間不夠、振搗不實，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。鋼筋表面污染、保護(hù)層過小或過大;任意留置施工縫且不按規(guī)定處理;模板構(gòu)造不當(dāng)，漏漿、支撐剛度不足等都有可能造成混凝土開裂。施工過程中，鋼筋表面污染，混凝土保護(hù)層太大或太小，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。結(jié)構(gòu)荷載方面，結(jié)構(gòu)因承受荷載而產(chǎn)生裂縫的原因很多，施工中或使用中都可能出現(xiàn)。例如構(gòu)件早期受到震傷，拆除承重模板過早，施工荷載過大，構(gòu)件堆放、運輸、吊裝時，墊木或吊點位置不當(dāng)，預(yù)應(yīng)力張拉值過大或放張不規(guī)范等，均可能產(chǎn)生裂縫。較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件在使用荷載作用下，出現(xiàn)不同程度的裂縫。早期微裂一般不易發(fā)現(xiàn)，規(guī)范規(guī)定有些構(gòu)件允許出現(xiàn)寬度不大于0.3毫米的裂縫。但對裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的，以及不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件出現(xiàn)裂縫 ，則應(yīng)屬于有害裂縫，須加以認(rèn)真分析，慎重處理。

　　3.3 溫度變化引起裂縫

　　混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時就會產(chǎn)生溫度變形 ，由此產(chǎn)生附加應(yīng)力，溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。表面溫度裂縫多緣于較大溫差。特別是大體積混凝土在澆灌混凝土后，在硬化期間放出大量水化熱，內(nèi)部的溫度不斷上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大。當(dāng)溫差出現(xiàn)非均勻變化時，表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，普通混凝土在空氣中硬結(jié)時，體積會發(fā)生收縮，由此而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在早期混凝土強度較低時，混凝土收縮值最大，因此出現(xiàn)裂縫。這種裂縫只在接近表面較淺的范圍內(nèi)出現(xiàn)。深入和貫穿性的溫度裂縫多緣于結(jié)構(gòu)溫差大，以致所形成的溫度應(yīng)力或溫度變形超過混凝土當(dāng)時的抗拉強度或極限拉伸應(yīng)變，就會形成裂縫。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在內(nèi)應(yīng)力的作用下，除瞬時彈性變形外 ，其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件因徐變會產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失，降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

　　4.預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝

　　4.1 準(zhǔn)備工作：在橋梁工程進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工之前，要對設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定檢查。把壓力表和千斤頂配套校驗，進(jìn)行壓力表與千斤頂?shù)呐涮仔ｒ灩ぷ鞯膶嶒炇冶仨氂幸欢ㄙY質(zhì)。壓力表與千斤頂?shù)呐涮资褂帽仨毎凑諛?biāo)定，若互換需另作標(biāo)定。然后開始檢查構(gòu)件，仔細(xì)檢查錨端砼密實與否，如有疏散或空洞比規(guī)范要求大，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理，處理部位的砼強度達(dá)90%才能進(jìn)行張拉。另外也要注意對孔口錨下墊板的垂直度進(jìn)行仔細(xì)檢查。最后對人員進(jìn)行培訓(xùn)，工作人員必須仔細(xì)認(rèn)真地聽技術(shù)人員的技術(shù)交底，進(jìn)而對施工組織設(shè)計所要求的張拉順序做到熟練掌握，為了保證張拉能夠同步進(jìn)行，可以用對講機聯(lián)絡(luò)。

　　4.2 預(yù)應(yīng)力的施加： 根據(jù)伸長量的不同可分為二次張拉與一次張拉。當(dāng)單端伸長量超過20厘米時采用二次張拉，小于20厘米采用一次張拉。張拉是砼強度必須有達(dá)到設(shè)計強度的90%與砼澆筑5天的資料。不合格的認(rèn)定:由錨具所引起的滑移量大于3mm;實測伸長值的兩端之和超過計算伸長量的±6%;斷絲量大于鋼絞線總根數(shù)的1%，在一束內(nèi)的斷絲量超過1絲。錨具內(nèi)夾片錯牙在10毫米以上;錨具內(nèi)夾片斷裂在兩片或兩片以上;錨環(huán)裂紋損壞，在壓漿或切割鋼絞線時又發(fā)生滑絲。

　　5 預(yù)應(yīng)力混凝土質(zhì)量控制措施

　　5.1 確保混凝土質(zhì)量

　　混凝土應(yīng)保證具有設(shè)計要求的強度、良好的和易性及泌水性，且質(zhì)量均勻性要好。影響混凝土質(zhì)量的因素有配合比、攪拌、運輸、澆注、振搗、養(yǎng)生等環(huán)節(jié)。其中混凝土配合比是控制其質(zhì)量的最重要因素，在滿足其施工要求的情形下應(yīng)盡量減少單位用水量，相應(yīng)地也減少單位水泥用量，從而減少混凝土水化熱，減少由于混凝土的徐變與收縮而引起的預(yù)應(yīng)力損失和施加預(yù)應(yīng)力之前的收縮裂縫。此外，采用現(xiàn)場試塊測得的早期混凝土強度等級代替現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的實際混凝土強度，也存在一定的問題。試驗表明，出現(xiàn)事故的結(jié)構(gòu)最后驗算時，其實際強度均未達(dá)到現(xiàn)場測得的強度，有時候甚至更低。

　　5.2 重視預(yù)應(yīng)力管道安裝

　　預(yù)應(yīng)力管道安裝準(zhǔn)確與否直接影響到梁體的受力情況與設(shè)計是否一致，關(guān)系到橋梁施工質(zhì)量，是預(yù)應(yīng)力施工中的重點。在管道安裝過程中，主要需加強對管道定位進(jìn)行控制，避免混凝土澆筑時出現(xiàn)管道上浮及漏漿現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力管道安裝施工、混凝土灌筑前，要嚴(yán)格對以下要點進(jìn)行控制：管道位置是否正確、平順性如何、有無漏漿處、是否嚴(yán)格密封等。

　　5.3正確應(yīng)用扁錨和扁錨連接器

　　扁錨多應(yīng)用于結(jié)構(gòu)截面尺寸受到限制或構(gòu)造連接等特定條件下。然而近年來部分單位為了減小截面尺寸，追求經(jīng)濟指標(biāo)，在預(yù)應(yīng)力箱梁底板和板梁結(jié)構(gòu)中都采用扁錨，有的單位還申請專利、出標(biāo)準(zhǔn)圖，這是不可取的。由于扁錨的張拉工藝是采用逐根張拉，整體張拉設(shè)備技術(shù)不成熟，導(dǎo)致鋼絞線受力不均勻。采用扁波紋管留孔，扁孔空間很小，孔道摩阻大，特別是超長孔道采用一端張拉工藝，問題更加嚴(yán)重。由于扁孔本身空間小，孔道壓漿困難，無法做到孔道壓漿飽滿。建議箱梁底板、腹板、空心板梁等結(jié)構(gòu)禁止采用扁錨。對于扁錨連接器的應(yīng)用更要慎重，尤其是5孔和3孔連接器，由于設(shè)計構(gòu)造不合理會導(dǎo)致偏心受力，不宜推廣使用。

　　5.4 合理選擇混凝土澆注后張拉時間

　　有的工程通過摻加早強劑，提高混凝土早期強度，一般澆注混凝土3天后就開始張拉預(yù)應(yīng)力，這是不可取的。因為混凝土強度和彈性模量增長是不同步的，強度增長快，彈性模量增長慢，早期混凝土變形大，過早張拉預(yù)應(yīng)力會使預(yù)應(yīng)力損失增大，導(dǎo)致橋梁承載力不足，而出現(xiàn)眾多裂縫病害。

　　5.5 張拉工藝質(zhì)量控制

　　國內(nèi)現(xiàn)澆大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁底板預(yù)應(yīng)力束一般采用一端張拉的工藝。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范規(guī)定：跨度30m以上的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(dǎo)致跨中承載力不足，而產(chǎn)生正截面裂縫。根據(jù)交通部專門調(diào)查資料，已通車的公路橋梁中，幾乎都出現(xiàn)過由于張拉工藝不適合而產(chǎn)生大量裂縫的現(xiàn)象。

　　5.6 預(yù)防滑絲和斷絲

　　滑絲指夾具在預(yù)應(yīng)力張拉后，夾片“咬不住”鋼絞線和鋼絲，鋼絞線和鋼絲出現(xiàn)滑動，達(dá)不到設(shè)計張拉值。斷絲指張拉鋼絞線和鋼絲時，夾片將其“咬斷”，即齒痕較深，在夾片處斷絲。為了預(yù)防滑絲和斷絲超標(biāo)，應(yīng)采取以下措施：1.夾片的硬度除了檢查出廠合格證外，在現(xiàn)場應(yīng)對其進(jìn)行復(fù)驗，有條件的最好進(jìn)行逐片復(fù)驗;2.鋼絞線或鋼絲的直徑偏差、橢圓度、硬度指標(biāo)應(yīng)納入檢查內(nèi)容，如偏差超限，質(zhì)量不穩(wěn)定，應(yīng)考慮更換鋼絞線或鋼絲的產(chǎn)品供應(yīng)單位;3.滑絲斷絲若不超過規(guī)范允許數(shù)量，可不予處理，若整束或大量滑絲和斷絲，應(yīng)將錨頭取下，檢驗并更換鋼束重新張拉。

　　5.7 波紋管漏漿堵管的防治

　　波紋管漏漿堵管是指用通孔器檢查預(yù)應(yīng)力索孔道時發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有堵塞或在混凝土澆筑前，索管內(nèi)先置的預(yù)應(yīng)力索抽拉不動。波紋管漏漿堵管產(chǎn)生的可能原因有：1.波紋管接頭處脫開漏漿，流入孔道;2.波紋管破損漏漿或在工地存放、施工過程中被踩、擠、壓癟。波紋管漏漿堵管的防治措施有：1.使用波紋管作為索管的，管材必須具備足夠的承壓強度和剛度，破損管材不得使用;2.波紋管連接應(yīng)根據(jù)其號數(shù)，選用配套的波紋管，連接時兩端波紋管必須擰至相當(dāng)?shù)奈恢茫缓笥媚z布或防水布將接頭縫隙封閉嚴(yán)密;3.澆筑混凝土開始后，在其初凝前，應(yīng)用通孔器檢查并不時拉動疏通，如采用預(yù)置預(yù)應(yīng)力索的措施，則應(yīng)不時拉動預(yù)應(yīng)力鋼絞線或鋼絲束，在混凝土澆筑結(jié)束后再進(jìn)行一次通孔檢查，如發(fā)現(xiàn)堵孔，應(yīng)及時疏通;4.確認(rèn)堵孔嚴(yán)重?zé)o法疏通的，應(yīng)設(shè)法查準(zhǔn)堵孔的位置，鑿開該處混凝土疏通索道。

　　5.8 嚴(yán)格預(yù)應(yīng)力孔道壓漿工序

　　預(yù)應(yīng)力孔道壓漿有兩個重要作用：一是保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不被銹蝕;二是保證預(yù)力筋和結(jié)構(gòu)共同工作;然而實際工程中預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿不飽滿、不密實、漏漿和漏灌現(xiàn)象十分普遍，已成為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的通病。其主要原因除了施工單位對孔道壓漿工序不夠重視外，目前的壓漿工藝、留孔質(zhì)量、漿體配置等也存在一定問題，特別是漿體的水灰比，較規(guī)范的規(guī)定值(0.4—0.45)偏大。采用規(guī)范規(guī)定的水灰比后孔道漿體泌水，孔道不易飽滿和密實。為了防治孔道壓漿不密實，可采取以下措施：1.孔道在灌漿前應(yīng)以高壓水沖洗，除去雜物，疏通和濕潤整個管道;2.配制高質(zhì)量的漿液，選用的水泥可用強度等級不低于425 MPa的普通硅酸鹽水泥，灰漿水灰比宜控制在0.1—0.45，泌水率宜小于2%，最大不應(yīng)超過3%，灰漿應(yīng)具有良好的流動性并不易離析，可摻入適量的減水劑和微膨脹劑，但不得使用對管道和預(yù)應(yīng)力索有腐蝕作用的外摻劑，摻量和配方應(yīng)通過試驗確定;3.管道及排氣口應(yīng)疏通，壓漿時應(yīng)從低處往高處壓，待高處的孔眼冒溢濃漿后，堵住排氣口持荷繼續(xù)加壓，待泌水流光后，再塞住孔口;4.對孔道較長或第一次壓漿不夠理想的，可進(jìn)行二次壓漿，二次壓漿應(yīng)在第一次壓漿初凝后進(jìn)行。

　　6 結(jié)束語

　　為適應(yīng)我國經(jīng)濟的發(fā)展，緩解交通問題給人們生產(chǎn)生活帶來的不便，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將更加廣闊，因此必須加強提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的科研工作。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量直接影響橋梁質(zhì)量、使用壽命和營運安全，務(wù)必引起廣大從業(yè)人員的高度重視，切實抓好每道工序、每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，確保預(yù)應(yīng)力橋梁工程的質(zhì)量。