小曲徑預(yù)應(yīng)力混泥土橋梁施工
2017-01-03
1.預(yù)應(yīng)力混凝土
在介紹預(yù)應(yīng)力之前，我們要先介紹兩個(gè)相關(guān)的概念，即拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。拉應(yīng)力就是就是當(dāng)物體受到往兩邊拉的作用力時(shí)，物體自身內(nèi)部產(chǎn)生的往兩端拉伸的反作用力。這種作用力反映在橋梁上就是當(dāng)交通工具通過(guò)橋梁表面時(shí)，交通工具的壓力以及慣性就會(huì)使得橋梁上的混凝土產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力。如果混凝土長(zhǎng)時(shí)間地承受這種拉應(yīng)力，就會(huì)出現(xiàn)裂紋，甚至出現(xiàn)斷裂。相反地，壓應(yīng)力就是當(dāng)混凝土受到交通工具的壓力時(shí)，產(chǎn)生的向中間收縮的反作用力。從中可以看出，壓應(yīng)力和拉應(yīng)力是一對(duì)反作用力。
在實(shí)際工作中，預(yù)應(yīng)力混凝土就是把一般混凝土中的鋼筋進(jìn)行拉伸，這樣就使得在混凝土受到壓力后，首先產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力，使得混凝土往中間收縮。壓應(yīng)力的產(chǎn)生在某種個(gè)程度上降低了混凝土的拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混凝土的使用大大降低了混凝土承受的拉應(yīng)力，進(jìn)而降低了對(duì)混凝土的損害，延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命。
2.小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土在連續(xù)橋施工中的應(yīng)用
2.1連續(xù)梁
連續(xù)梁不同于單跨梁，它指在建橋的時(shí)候設(shè)計(jì)多個(gè)梁，一般是三個(gè)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于它把原本作用于兩個(gè)支點(diǎn)上的力分散到多個(gè)橋梁支點(diǎn)上。因此降低了支點(diǎn)的承受力，起到了保護(hù)橋梁的作用。而小曲徑連續(xù)梁就是連續(xù)梁的曲形面的半徑小，這樣一方面減少了工程的占地面積，另一方面減少了物料的使用量。
連續(xù)梁如果采用三跨橋孔設(shè)計(jì)，邊跨程度一般為中跨長(zhǎng)度的0.6至0.8倍。如果采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的施工方案，則取邊跨長(zhǎng)度而中跨的0.7倍比較合理。如果采用的是懸臂施工技術(shù)，那么，邊跨與中跨之間的程度比值要界定在0.43至0.45。通常情況下，懸臂施工的跨度組合設(shè)定為：30米+40米+30米。
2.2小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁技術(shù)
在建設(shè)小曲徑連續(xù)梁時(shí)，為了使得小曲徑的橋梁獲得均勻的預(yù)應(yīng)力，在建設(shè)小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁時(shí)就必須嚴(yán)格按照施工程序進(jìn)行。
2.1.1地基的處理
地基的處理是建設(shè)連續(xù)梁的關(guān)鍵步驟。如果地基處理不當(dāng)，支架就會(huì)產(chǎn)生不均勻地沉降，進(jìn)而就會(huì)使得橋梁受到不均勻的拉扯產(chǎn)生斷裂。建設(shè)地基時(shí)要把建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地下土進(jìn)行相應(yīng)的處理，必要時(shí)還要填充一些碎石。舉個(gè)例子，珠海站0#-5#墩預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在建設(shè)地基的時(shí)候，建設(shè)區(qū)域的土是回填土，所以被全部換掉了，換掉了大概一米左右的回填土，填上了50厘米的片石，20厘米的碎石。接著在碎石上面加注10cm的水作為穩(wěn)層，加注完成后用壓路機(jī)進(jìn)行壓平，檢測(cè)它的承載力。這些完成后，最后再用混凝土進(jìn)行澆灌作為面層，澆灌的厚度大概有20cm。除此之外，地基的周圍要做好排水工作。以防建成后水流對(duì)地基的沖刷。
2.1.2支架方面
支架的處理是建設(shè)小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的中心工作。支架是聯(lián)系上面梁以及地基的中間地帶。它一方面要承受自身的重量，另一方面還要承受上面梁的重量。支架的位置選擇一定要慎重。支架的位置選擇不僅要考慮支架的承受能力還要考慮地基的承受能力。下面我們?nèi)砸灾楹Ｕ?#-5#墩預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的設(shè)計(jì)為例加以說(shuō)明。珠海站0#-5#墩預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在設(shè)計(jì)支架時(shí)采用了單立桿，并且按照0.6m+0.9m++0.9+0.6m這種橫向排距法。立桿的縱距是0.9m步距1.2m。為了增大梁的底部受力，故意增加了四排立桿。為了避免在澆筑時(shí)支架以及模板的不均勻下沉，以及保障梁體的線性，在支架搭好后要進(jìn)行靜載預(yù)壓。這時(shí)候的負(fù)壓為橋梁恒載的1.1倍。然后記錄加壓前后觀測(cè)點(diǎn)的高程日后作為設(shè)置預(yù)拱度和沉降量的依據(jù)。
2.1.3連續(xù)梁的安裝
連續(xù)梁的安裝是小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁建設(shè)的重要的一步。進(jìn)行連續(xù)梁安裝時(shí)，首先進(jìn)行模板的安裝。模板安裝的主要步驟為：頂托調(diào)節(jié)-模板邊線放線測(cè)量-側(cè)模安裝定位校核-八字模安裝定位校核-底模安裝定位校核-邊模，底模整體復(fù)測(cè)，調(diào)整-模板重復(fù)加固-檢查驗(yàn)收。模板的安裝時(shí)要注意左右對(duì)稱，并且安裝一定要精確，當(dāng)一塊模板安裝好后，一定要進(jìn)行嚴(yán)格地檢查，認(rèn)真地校對(duì)，確保無(wú)誤后方可進(jìn)行下一塊模板的安裝。
模板安裝完成后，下一步就是制作梁內(nèi)的鋼筋了。鋼筋在使用前要進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如應(yīng)將表面的油漬，麟銹清除干凈，去掉表面的漆皮。鋼筋要保持完好，局部不能存在彎曲。對(duì)于鋼筋的兩端需要做彎曲的地方，一定要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行制作。鋼筋要進(jìn)行整體的捆綁，一般先對(duì)尾部及中間部位進(jìn)行捆綁，最后再對(duì)頂部進(jìn)行捆綁。鋼筋的交叉點(diǎn)要用鐵絲進(jìn)行捆綁，必要時(shí)可以采用焊接的方式。在正式澆灌之前，要再次對(duì)鋼筋及預(yù)埋件進(jìn)行檢查。
連續(xù)梁上人行道板安裝，采用4.0米×0.24米×0.05米，在鋪設(shè)的時(shí)候?qū)?塊木板連接到一起，用鐵絲綁扎在工字鋼的上面。當(dāng)懸端的長(zhǎng)度超過(guò)20厘米的時(shí)候，就要用木板之間使用抓釘連接起來(lái)固定。具體操作方法見(jiàn)圖2。
關(guān)于防護(hù)欄和防護(hù)網(wǎng)的安裝，先將防護(hù)欄架設(shè)在腳手架的邊緣，加設(shè)1米長(zhǎng)的腳手管，連接起來(lái)后固定住，然后架設(shè)防護(hù)網(wǎng)。
2.1.4混凝土的澆灌
混凝土的澆灌采用水平分層的澆灌法。首先是進(jìn)行梁體底板的澆灌，接著是腹部澆灌，然后是頂板澆灌，最后是翼緣板澆灌。每個(gè)澆灌步驟后都要等待一段時(shí)間，等到混凝土充分地凝固后，才可以進(jìn)行下一個(gè)層次的澆灌。
梁體底板的澆灌采用從跨中部位到兩端依次澆灌，然后從腹板加入一定的混凝土料，加入的混凝土將向底板中部流動(dòng)上翻，接著用振動(dòng)器振搗底板上的混凝土，最終使得腹板上也有了一定高度的混凝土，然后把振動(dòng)器放在腹板上進(jìn)行一次振搗，這樣就完成了底板上混凝土的澆灌。 待底板上混凝土澆灌完成后，暫停一段時(shí)間，等到澆灌的混凝土凝固后，在進(jìn)行腹部澆灌。腹板澆灌時(shí)，一定要避開紋波管并且每次澆灌的厚度控制在30cm左右。
頂板的澆灌時(shí)應(yīng)先澆灌鋸齒塊的部位，然后再進(jìn)行其它部位的澆灌。頂板的澆灌除了橫梁變厚處需要多次振搗澆灌，其他部位只要一次振搗澆灌就可以了。
最后一步是翼緣板的澆灌。需要注意的是翼緣板澆筑完成后，要進(jìn)行提漿找平。
2.3預(yù)應(yīng)力的施加
預(yù)應(yīng)力的施加是整個(gè)工程的核心技術(shù)所在。在小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土在連續(xù)橋施工中預(yù)應(yīng)力的施加是通過(guò)對(duì)鋼筋的張拉實(shí)現(xiàn)的。但是鋼筋的張拉不是隨隨便便操作就可以，而是提前要進(jìn)行精確地計(jì)算。比如在珠海站0#-5#墩預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的施工中，連續(xù)梁對(duì)于鋼筋的張拉控制的縱向張拉力為2187.36KN，并且縱向鋼束要進(jìn)行對(duì)稱的張拉。根據(jù)這個(gè)實(shí)際情況采用了四臺(tái)穿心式千斤頂以及配備四臺(tái)高壓油泵還有其他的工具完成這項(xiàng)操作。
等到這些前期計(jì)算和準(zhǔn)備完成后，才真正到了預(yù)應(yīng)力的施加。按照《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)于橋梁采用分段計(jì)算的方法，先計(jì)算出每一小段上縱橫向鋼束伸長(zhǎng)值，然后再把這些小段的伸長(zhǎng)值加起來(lái)的得到總的鋼束伸長(zhǎng)值。具體的公式如下
ΔL=PL（1-e-（kx+μθ））/Ap.Ep（kx+μθ）
P標(biāo)示每段預(yù)應(yīng)筋端的張拉力
X從張拉端到計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度
K=0.0015
μ=0.2
Ep為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量
Ap預(yù)應(yīng)力筋的截面積
θ從張拉端到計(jì)算截面的切線之間的夾角
L預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度
ΔL鋼束的理論伸長(zhǎng)值
3.總結(jié)
本文主要對(duì)小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁的施工過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。從中我們看出了小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土在連續(xù)橋梁的建設(shè)上具有跨時(shí)代的意義。預(yù)應(yīng)力混凝的使用大大降低了混凝土的拉應(yīng)力，所以從某種程度上保護(hù)了混凝土，進(jìn)而保護(hù)了橋梁。其實(shí)，小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土不僅僅應(yīng)用于連續(xù)橋的建設(shè)上，而且還廣泛的應(yīng)用于彎梁橋的設(shè)計(jì)上。尤其是近些年來(lái)，隨著城市建設(shè)不斷地發(fā)展，為了增加城市景觀，充分發(fā)揮交通樞紐的作用，平面曲線橋梁逐步增多。很多城市設(shè)計(jì)了這種立交橋，比如豐樂(lè)立交橋的設(shè)計(jì)。小曲徑預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用還在研究中，相信在不久的將來(lái)這項(xiàng)技術(shù)會(huì)更加完善。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊勇，王進(jìn).預(yù)應(yīng)力小半徑彎粱的設(shè)計(jì)與施工.山西建筑.2002，28（8）.
[2]郝海洪.小半徑預(yù)應(yīng)力混凝土彎梁橋設(shè)計(jì).北方交通.2006（3）.
[3]汪斌.小半徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工技術(shù).民營(yíng)科技.2012（3）.
[4]方敏.探討小半徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工技術(shù).城市建設(shè).2013（12）.
