解析预应力技术在道路桥梁施工中的应用

2016-12-01胡安冉

中国新技术新产品 2016年21期

关键词：锚板钢绞线路桥

胡安冉

（枣庄市政工程股份公司，山东枣庄 277800）

解析预应力技术在道路桥梁施工中的应用

胡安冉

（枣庄市政工程股份公司，山东枣庄 277800）

现阶段整个社会对路桥工程建设质量均给予了有史以来的最高程度的重视，国家相关行政管理机构亦对路桥行业建设实施了更为全面、严格及规范的标准。笔者紧密联系当今路桥工程建设中所遇到的各类问题及相关的工程实例深入阐释一下关于在路桥建设行业中的预应力施工工艺的运用策略。

路桥项目；横梁；张拉处置；工艺方案；应用技术

我国交通领域中的路桥工程建设的强力推进，一段时期以来促使了我国的路桥工程项目建设总量持续扩增，施工规模不断扩大，由此也展示出相关的预应力施工工艺在路桥施工中的关键作用。故科学、完整地应用好预应力技术是优化和保障路桥工程建设质量的首选策略。

1.预应力施工工艺的概念

预应力技术是为了促进工程建设质量的优化工作而在20世纪50年代兴起并得到广泛运用的最先进型路桥建造工艺。由于它在当今的路桥工程领域中获取了广泛的运用，在20世纪80年代又在经历了相关工程技术管理者的进一步完善之后而被大量运用于路桥项目建设中，而且在大量的路桥项目建设实践中已完整展示了此类施工工艺的独特功能，之后此项新施工工艺被快速地在国际路桥工程建设领域推广开来。

路桥项目建设中所应用的预应力施工工艺重点是应用在其钢筋水泥结构体的提前制作环节中，依照相异区间的钢筋水泥构架所对应的应力维度分布及强度水平而制作出来的承受着加载应力的钢筋水泥构架来具体平衡整体或局部的钢筋水泥应力，能够将钢筋水泥构体的服役周期大范围地延长。此种预应力型钢筋水泥构体的制作程序包括先张工艺及后张工艺，此二类制作工艺是依照相异的施工地域环境及制作目标而实施的基本制作模式。

在路桥预应力构架的制作中，有时可能发生由于预应力型钢绞线被切除且丧失后续张拉应力之后所产生的锚下实际预应力欠缺现象。运用哪一类流程实施张拉工序值得探究分析。依照具体工程案例，依托构建运算模型对整体锚板及含有连接平面的锚板展开应力状况分析，经过比较分析可知：所利用的张拉工序的操作流程是有效的，并实施好中横梁区间的强度设计，可给其他路桥项目建设的施工工序开展提供经验。

2.预应力技术在路桥施工中的应用实例分析

2.1工程概况

华北地区某个在建大桥结构中的横梁选取预应力型钢绞线持续张拉，一头锚固，一头张拉，其钢绞线选用14束直径为Фs15.4mm高强度低松弛无黏结型钢绞线，其拟定的抗拉等级基准fpk=1858MPa，操作张拉预应力是1412MPa，14束/根Фs15.4mm，一束张拉应力是2297.6kN。钢绞线的长度是8.625m，计算其理论伸长值是58.2mm。

工程施工作业过程：2014年8月17日对某一在建大桥结构中的两道中部横梁14根钢绞线实施张拉工序，期间对随时出现的问题进行处理。其中出现桥体结构的中部横梁所连接的钢绞线张拉应力存在缺陷问题。

存在张拉力欠缺的原因：直径为Фs15.4mm的高强度低松弛无黏结型钢绞线单束张拉应力是194.8kN，作业工地管理人员错把张拉应力定值到140.6kN，造成施工现场把张拉环节的整体张拉应力错误地取值为1701kN，其仅相当于拟定张拉应力值2412.5kN的70.51%，钢绞线整体实际伸长量较之前设计的理论伸长量短15.8mm。针对此缺陷情况，施工队立即进行了现场处置。

2.2张拉施工方案的确定

由于新型预应力型钢筋混凝土施工技术是一类最先进的路桥项目建设工艺，在它的试验应用环节中对于其制作阶段所使用的钢筋、水泥等工料都给出了很严格的规范标准。以保障实现预应力结构的真正利用成效。

此工艺过程的张拉机理和预先所拟定的总体张拉作业过程一样，而且在张拉结束之后其预应力钢绞线不致于出现回缩情况而导致其预应力的欠缺，其实际操作过程如下：

①在所用千斤顶前部区间利用内径为17.4cm，外径为27cm的46号碳钢材料制作工件锚抱箍部件，其抱箍部件长度为18cm，钢体抱箍外围平衡设置出20个螺栓穿孔，其螺栓穿孔利用Ф24mm超强螺丝来连接这一钢体抱箍及固定锚，超强型螺丝强度指标13.1mm。其后部钢体抱箍的规格与前部规格品质一致。

②传力钢棒选用直径为18.2cm实心46号碳钢部件。和前、后顶部抱箍螺栓相连接，前、后部包含和钢棒螺栓连接深度为9cm。

③在实施张拉工序之前，其前头的钢体抱箍和刚结束浇筑工序的梁体水泥之间缝隙利用4个Ф9cm实心钢体棒按等边型三角形状设置，以此来作为其结构的支撑架。

④固定锚外围利用剖光设备进行人工整体研磨，并加工出20只和Ф24mm的超强度螺丝接触面，接触面研磨深度掌握在6mm，出于确保超强螺丝及固定锚连接面可满足张拉过程剪切应力需求，在研磨过程中要将20个连接表面上下交叉，上下两列完整研磨出10个接触表面（实施张拉工序中对于固定锚的研磨过程，经过和固定锚供货方沟通，固定锚生产方明确表示其对固定锚的工作品质不会产生负面作用）。

3.结构预应力参数模拟测试

为了确保锚固装置的持久性及稳固性，对此分隔型立交中部横梁的横向隔板在经历张拉工序后的预应力承载性能变化展开全面分析，且由此拟定出确保锚固装置持久及稳固性的有效化施工方案。

3.1完整型锚板参数模拟测试

3.1.1运算模型构建

①工程材料特征

固定锚板选取45号碳型钢材料制做而成，45号碳型钢材料的机械性能参数为：弹性系数Es=2.2×1022Pa；剪应力改变系数Gs=80×112Pa；实体密度ρs=7.90×102kg/m3。

黏结型钢绞线，拟定抗拉等级指标fpk=1859MPa，实际张拉过程应力指标为1389MPa，单束钢筋张拉应力是194.8kN。

②整体锚板参数模型构建

依照锚板结构图纸，选取对应工程数学有限元型系统软件构建整体锚板的有限元型数学模型。

3.1.2负载及周边区域状况模拟

①负载情况模拟

外径Фs15.3mm的高强度低松弛无黏结型钢绞线单束张拉应力是194.2kN，把每根张拉应力依照静力均衡状况来均匀分布并施加于锚固板眼内的受力区域上。实现预应力负载结构数学模拟。

②边界状况数学模拟

在固定锚板和锚固垫板连接面区域内，设置立体三维方向位置固定，为了让模型处于静定状态，再强化平面位移约束。

3.1.3整体锚板模型数值运算结果

设置负载之后运算得出的整体锚板的应力结构分布云立体图。预置应力张拉工序之后整体锚固工具的应力分布方式基本是-12.1MPa（承压）～-189MPa（承压），重点置于承压情况；考察1/3截面及1/5截面应力分布立体云图，可得此处截面锚固工具的应力状态分布是-11.6MPa（承压）～-197MPa（承压），基本置于承压环境；剖析4/5截面应力分布云图可得：这一截面锚固工具基本应力结构分布为-47.2MPa（承压）～-182MPa（承压）。由此可得，在预应力型钢束经张拉工序处置之后，整体锚固板的应力结构分布为-11.6MPa～-198MPa（承压），基本是处于承压格局，低于45号钢材的屈服型应力界限360MPa。

3.2计算模型建立

依照张拉操作方案，将固定锚外围利用磨光设备人工均匀式研磨20个与Ф24mm超强螺栓衔接面，衔接面研磨深度控制在6mm，为了保证高强螺栓和工作锚接触面能承受张拉剪切力要求，打磨时20个连接面前后错开，前后两排均匀打磨10个接触面。两排连接面间距8mm。

3.3两类锚板数值计算结果比较分析

从以上内容可知，采用该张拉施工方案对此分隔式立交桥两道中横梁18束钢绞线进行张拉工序处置后，含连接面的锚板的应力最大为216MPa，低于45号钢屈服应力356MPa，受力性能仍能够满足设计及规范要求，说明选取的张拉方案是可行的。

此中横梁所施加的预应力体系证明是成立的，但中横梁预应力体系锚具因开凿连接面而增大了其应力负荷，鉴于该梁体目前的施工状态，决定采取加强中横梁处桥面配筋的方式再予以加强，以改善中横梁的受力性能。