浅谈预应力混凝土在桥梁施工建设中的应用
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摘要: 对于公路桥梁工程广泛开展的今天，人们也逐渐重视起道路桥梁工程的施工技术以及施工材料的质量。做好预应力施工工作是确保桥梁工程质量安全的关键所在。从我国已建成的预应力混凝土桥梁结合南京南站综合枢纽快速环线工程项目实际情况来看，大多都采用C40～50混凝土，进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土，并发展了泵送混凝土工艺。随着桥梁跨度的增长，为减少桥梁结构的自重，混凝土逐渐向高强、轻质方向发展。我国目前在高强、轻质混凝土方面已经有所成绩，在桥梁建筑市场上具有极大的推广利用价值。
关 键 词:预应力施工工艺抗震混凝土
1. 工程建设概况
南京南站是铁道部规划的京沪高铁5大始发站之一，将集京沪高铁、宁杭铁路、沪汉蓉城际铁路、宁安城际铁路等4条国家、区域铁路干线，形成3场15台28条客运线的特大型铁路枢纽。南京南站综合枢纽快速环线工程，是以铁路客运为核心的城市客运综合交通枢纽，集多种交通方式为一体的各项城市配套设施。
NZ-ZJ2标监理合同段共包含花神庙立交、机场高速主线拓宽、宏运大道、南高架平络道4个子项目。其中花神庙立交为机场高速公路与绕城公路立体交叉项目，为钢筋砼现浇箱梁，部分为预应力砼；机场高速公路（含主线）改造范围为绕城公路至天元西路一段，全长6.29KM，机场高速主线拓宽为双向6车道，两侧新建双向6车道的集散车道，其中机场高速跨南航桥为预应力砼板梁；宏运大道的工程为城市快速路，本次改造范围为机场高速至宁溧路一段；南高架平络道工程位于站台南侧总共14条匝道，其中有4条匝道为钢箱梁，其余的为现浇箱梁。
2. 预应力混凝土桥梁的现状与发展
预应力混凝土桥梁的发展与施工技巧的发展是密不可分的，施工技巧程度直接影响桥梁的跨径、线型、截面形式等。预应力混凝土持续梁在初期大多采用满布支架法施工，其跨度一般在40以内，且施工周期长，施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后，预应力持续梁桥得以迅速发展，其跨越能力达200以上，实用领域也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零，施工简便,拼装工期短，速度快，特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且经济的施工方法。预应力持续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。近年来由乌克兰的工程师创造的新型预应力技巧是介于先张拉法和后张拉法之间的工艺。它是在浇捣混凝土尚未凝固的时候施加预应力，混凝土在压力的情况下固结。施加这种预应力需要用特别的可滑动的模板及能把压力传给混凝土的装置。它可使同样配筋率情况下梁的承载力进步25-34%，柱的承载力进步75%，抗裂度不变。该方法已在重达30吨的桥梁结构中应用。
3.预应力混凝土在新桥建设中应用
预应力结构发展至今，其结构体系一直在不断地创新和改进。体外预应力束在新桥建设中的应用，主要可以归纳为以下4种类型：
第一种是逐跨预制节段施工的长桥。该类型以Long Key桥为代表，体外预应力束采用与体内预应力同样的普通多股钢绞线和锚具，同样采用水泥灌浆。因而预应力成本较低。这种体外预应力结构通常在预制节段见采用干接缝和复式剪力键。当整跨所有的预制节段在支撑结构上安装就位后，旌加体外预应力，形成一跨的整体结构。体外预应力束在跨内的转向块处偏折，体外束外套采用聚乙烯管或钢管，管道在转向快处与主粱浇筑成整体，这种体外束只能拆除不能更换。
第二种是采用悬臂施工或顶推施工的预应力混凝土连续梁桥，通常采用体内、体外混合配束。该形式中用体外预应力索替代原本配置在腹板内的大量预应力筋，简化了腹板构造，降低了其厚度。采用悬臂施工时，悬臂束为直线的体内预应力，成桥后张拉的连续束采用大吨位体外预应力，从而免除了大量的穿束和灌浆工艺，易于控制施工质量。
第三种是第二种类型的衍生物，特点是将混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用钢结构。该类型往往是集创新性的结构构思与美观的外表与一体，形成体外预应力结构的代表之作。
第四种称为坦拉式体外预应力结构。它把过去那种预应力筋的偏心距被控制在主梁的有效高度之内的体外筋，放在了梁的有效高度之上。因此它具有梁桥和斜拉桥的双重特性，可看作介于预应力混凝土箱形梁桥到预应力混土斜拉桥之间的结构体系。它采用了部分索结构帮助主梁承担竖向荷载，从而达到降低梁高的目的。
4.预应力混凝土的抗震问题
日本在1995年神户大阪地震之后，联合混凝土结构(包含预应力混凝土结构)在地震中的实际表现进行了调查并作了大批研究工作，其它国家也作了不少研究工作。研究表明预应力结构在地震区是能够利用的，和普通钢筋混凝土结构一样。需要的是合理的设计和施工。采用竖向预应力加固普通钢筋混凝土结构可进步结构抗震性能。采用竖向预应力的混凝土结构，可以进步结构抵抗程度荷载的能力，并在地震之后又能很快的复原。在地震作用下，预制的预应力混凝土结构会产生屈服，产生塑性铰。进步全部结构的延性和耗能能力而避免损坏，因而具有良好抗震性能。
5.预应力混凝土的施工工艺
4.1 准备工作：在桥梁工程进行预应力施工之前，要对设备进行标定检查。把压力表和千斤顶配套校验，进行压力表与千斤顶的配套校验工作的实验室必须有一定资质。压力表与千斤顶的配套使用必须按照标定，若互换需另作标定。然后开始检查构件，仔细检查锚端砼密实与否，如有疏散或空洞比规范要求大，应进行适当处理，处理部位的砼强度达90%才能进行张拉。另外也要注意对孔口锚下垫板的垂直度进行仔细检查。最后对人员进行培训，工作人员必须仔细认真地听技术人员的技术交底，进而对施工组织设计所要求的张拉顺序做到熟练掌握，为了保证张拉能够同步进行，可以用对讲机联络。
4.2 预应力的施加： 根据伸长量的不同可分为二次张拉与一次张拉。当单端伸长量超过20厘米时采用二次张拉，小于20厘米采用一次张拉。张拉是砼强度必须有达到设计强度的90%与砼浇筑5天的资料。不合格的认定:由锚具所引起的滑移量大于3mm；实测伸长值的两端之和超过计算伸长量的±6%；断丝量大于钢绞线总根数的1%，在一束内的断丝量超过1丝。锚具内夹片错牙在10毫米以上；锚具内夹片断裂在两片或两片以上；锚环裂纹损坏，在压浆或切割钢绞线时又发生滑丝。
6.预应力混凝土施工现场管理及质量控制
加强桥梁工程预应力施工材料的管理，严格按照施工计划与施工要求对各种施工材料进行合理布置，各种施工材料由相关技术人员进行检测，并确保符合施工要求、产品质量完全合格后方可进场，进场后按照总体平面来布置堆放。对于不同规格、不同品种的施工材料要分开堆放，同时做好防雨工作，对这些施工材料进行严密覆盖，特殊要注意的就是防止钢筋生锈与水泥受潮变质。在材料仓库和现场材料堆放的地方设立标示牌，并于标识牌上写明施工材料的品种、规格、产地及检验状态。
做好桥梁工程预应力施工材料现场管理与质量控制工作，需要工程项目经理根据工程的具体情况来组织质量管理小组负责整个项目质量的检查、指导、监督与验收。根据桥梁工程的质量监理要求，要坚持做到绝不使用不合格的施工材料，绝不安装不合格的预制构件，对工程质量进行严格的监督检验，及时掌握桥梁工程施工现场的质量动态，积极采取各种预防措施，全力消除桥梁工程预应力施工过程中存在的质量安全隐患。
7.预应力施工的安全措施
制定一套完善的工程预应力施工的安全措施，在提升桥梁工程质量的过程中具有十分重要的意义。没有经过培训与交底的工程作业人员不可以操作机具与设备，严禁违章操作，进行张拉必须要严格遵循操作规程。张拉防护墙安放在千斤顶后方，以防岗绞线和夹片飞出伤人。张拉需要临时用电时，必须严格遵循《临时用电施工方案》，在操作过程中不得有人站在千斤顶后面。千斤顶在张拉时，其降压速度与升压速度必须缓慢均匀，确保两端压力同步，严禁突然降压或升压。在进行张拉作业之前还要注意把安全阀调整到规值。如果在张拉过程中出现异常情况，如异常响动、油表完整数以及伸长值等必须暂时停机，待技术人员找出故障，修复好设备时再进行张拉作业。另外，张拉加力时，不得碰撞或敲击张拉设备。在进行灌浆作业时，操作人员应戴眼镜，以防压浆过程中的意外喷浆溅入人眼。水泥浆或未压浆在没有凝固结硬之前，不能敲击锚具。
8.结束语
预应力混凝土桥梁预制安装施工质量直接影响桥梁质量、使用寿命和营运安全，务必引起广大从业人员的高度重视，切实抓好每道工序、每个环节的质量控制，确保桥梁梁板预制安装工程质量。和发达国家相比，我们预应力混凝土工程的研究相对落后。凭借我们已有的壮大队伍，和一些单位在预应力技巧推广利用中的创收实力完整可以承担和完成这项重要的科研任务。同时，设计和施工也分别是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要成立大型强而有力的预应力混凝土工程公司，承担重大预应力混凝土工程，并担负新技巧开发研究，并做好与设计和施工之间的接洽，以进步我国的预应力技巧程度。