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道路桥梁建设中预应力的作用
预应力技术的含义
预应力技术是基于结构构件受外力荷载作用前,人为施加压力而产生预应力状态以降低外荷载产生的拉应力,依靠混凝土较高的抗压强度对其抗拉强度进行有效弥补的一种新技术,以实现对受拉混凝土开裂的推迟。预应力技术在路桥施工中是指,将预应力技术应用于混凝土工程施工中,在构造过程中使混凝土产生预应力,将其外荷载产生的拉应力进行有效降低或排除,也就是说应用混凝土产生的高强度抗压能力对抗压强度缺漏进行补救,进而起到提高路桥工程质量的作用。在路桥工程施工中所选用的钢材及混凝土都具有较高的强度,只有这样才能增强预应力混凝土的抗拉裂能力,进而起到缩小结构切面及结构重量减轻的作用。预应力技术在路桥施工中的应用,可以降低成本,同时还可以确保工程的质量及最大限度地满足人们审美的需求,最终达到增加路桥工程使用周期的目的。
三、预应力应用的强大技术优势
所谓的预应力也是预加力,主要就是在构件受到荷载之前,要先施加一个跟即将受到荷载的力的方向相反的力,这个力度不但可以进一步的消除即到来的荷载,还能在很大程度上提高构件的抗裂性以及相应的耐久性,增加其刚度和强度,而且还能非常明显的改善谐振以及弹性变形等。在一些承重的关键部位应用预应力的时候,我们站在经济学的角度来进行分析,不但可以节约道路桥梁建设过程中的混凝土跟钢材,还在一定程度上减轻了桥梁自身的重量,最重要的是节省了很多建设方面的资金。除此之外,在桥梁的桥梁的抗裂、抗渗透以及抗干裂等方面也得到了很好的应用。事实上,预应力在道路桥梁过程中的施工并没有想象中的神秘,预应力的施工还是比较简单一些的。结合上述技术优势,使得预应力在我国建筑工程中得到了非常广泛的应用,也可以说,在我国道路桥梁建设和使用的时候,预应力很好的提高了道路桥梁的使用寿命,为保障交通发挥了非常重要的作用。
四、道路桥梁预应力加固技术的应用
1、碳纤维片材加固桥梁工程中的应用
由于碳纤维片材本身的强度较大,且抗张力能力较强,施工也较为简便,因此在钢筋混凝土桥梁结构的加固施工中有着广泛应用。尤其是在受弯桥梁中,加固效果更好。这是因为在桥梁结构的施工中,一般会产生一定的内力和应变力。但是当混凝土的压应变超过了混凝土的压应变的极限之后,桥梁就会超过其承载力的极限,此时,对于桥梁进行加固处理就会超过其承载力,所以混凝土的应变力也就决定了粘贴碳纤维片材的应力。也就是说,如果桥梁本身的应变力比较大,而当桥梁遭到了破坏之后碳纤维片材的应变力就会减小,在过程中碳纤维片材的作用既不会得到充分的发挥,此时,就可以在粘贴碳纤维片材时对其增加预应力,这样就有助于医生桥梁被破坏之后碳纤维片材的应变力,使其功能得到充分的发挥。
2、体外预应力加固技术
体外预应力加固技术是指运用具有较好防腐保护性能的预应力筋,合理布置在公路或者桥梁体中,而后布置的预应力筋会对桥梁体施加一定强度的预应力,这样就会导致桥梁体产生相作用的反弯矩力,且桥体的部分结构由于同时受外荷作用和内预应力作用,使得两者相互抵消,从而促使桥梁体的使用功能发生了改变或得到增强,极大的提高了桥梁体的自身承载能力。在公路桥梁工程施工中,体外预应力加固技术应用十分广泛,尤其是在大跨径的连续型箱梁中非常适用。体外预应力属于后张无粘结预应力体系,体外预应力加固技术的原理是:首先在桥梁体的部分结构上合理设置预应力索,其次分别锚固在桥梁两端,然后根据梁中设计将主要梁体与转向装置进行连接。通常是在桥梁主体结构上布置预应力筋,并将钢绞线合理连接,从而使其形成钢索固体的外预应力索。
3、钢筋混凝土多跨连续桥梁加固中的应用
多跨连续桥梁有正弯矩区和负弯矩区,一般支座处为负弯矩,跨中为正弯矩,当桥梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时,则需要进行加固处理,跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时,可用粘贴碳纤维或粘贴钢板的方法进行加固,施工比较容易。如支座负弯矩区抗弯承载力不满足,一般加同都比较困难,主要原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。有时可通过在梁下加大截面提高桥梁的承载力,这不仅增加了结构的自重,而且还会影响桥梁的使用功能,在有些情况下可能不允许。
五、提高预应力张拉施工质量的措施
1、裂缝质量控制对策措施
(一)先张法施工缺陷治理措施
均匀放张,多根整批预应力筋放张,宜采用砂箱法或千斤顶法。用砂箱放张时,放张速度应均匀一致;用千斤顶放张时,放张宜分数次完成;单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时,宜先两侧后中间,严禁切割放张。
(二)后张法空心梁板张拉缺陷治理措施针对后张法空心梁板在张拉过程中产生缺陷的原因,可采取如下对策:梁端布筋设计应充分考虑张拉时产生的局部应力集中,增加横向分布钢筋数量或螺旋筋,适当增加封锚端和梁端混凝土的几何尺寸。预应力筋张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时,宜采取分次、逐级对称张拉。张拉时,均匀加载,不宜过快,以尽可能减小张拉过程出现局部应力集中。
2、工字梁张拉过程梁体侧向扭曲、梁端底部混凝土破碎治理
(一)梁体产生侧向扭曲治理
工字梁张拉过程梁体产生侧向扭曲宜采用分次逐级对称张拉,第一次张拉时,逐孔预应力施加至50%的张拉控制应力口σcon。张拉顺序第一次为左右侧对角线交叉进行,因马蹄宽度小,位置不够,只能逐孔张拉。第一孔张拉至50%的σcon后拆下千斤顶,移至第二孔张拉,以次类推;第二次张拉时按第一次张拉顺序逐孔张拉到80%σcon;第三次张拉时按前二次张拉顺序逐孔张拉到100%σcon。采取这种方法,可以有效地解决工字梁侧向扭曲问题。
(二)工字梁(或T梁)张拉后梁端底部混凝土破碎治理
在梁体预制的底模端部设置一块长约lm、厚约2―3cm的橡胶板,梁体张拉后,橡胶板受压变形,受压面积增大,梁端混凝土承受的集中压应力随之减小,梁端底部混凝土完整不破碎。梁体预制时在梁端底部设置梁长方向约20cm、竖向约10cm的倒角,有效地增大了张拉后梁端底部的受压面积。
六、结束语
综上所述,道路桥梁建设中所需要运用的技术众多,其中,预应力作为施工过程中不可忽视的一个重要技术要点,必须要更加重视,不断提升预应力应用的效果。
预应力技术是基于结构构件受外力荷载作用前,人为施加压力而产生预应力状态以降低外荷载产生的拉应力,依靠混凝土较高的抗压强度对其抗拉强度进行有效弥补的一种新技术,以实现对受拉混凝土开裂的推迟。预应力技术在路桥施工中是指,将预应力技术应用于混凝土工程施工中,在构造过程中使混凝土产生预应力,将其外荷载产生的拉应力进行有效降低或排除,也就是说应用混凝土产生的高强度抗压能力对抗压强度缺漏进行补救,进而起到提高路桥工程质量的作用。在路桥工程施工中所选用的钢材及混凝土都具有较高的强度,只有这样才能增强预应力混凝土的抗拉裂能力,进而起到缩小结构切面及结构重量减轻的作用。预应力技术在路桥施工中的应用,可以降低成本,同时还可以确保工程的质量及最大限度地满足人们审美的需求,最终达到增加路桥工程使用周期的目的。
三、预应力应用的强大技术优势
所谓的预应力也是预加力,主要就是在构件受到荷载之前,要先施加一个跟即将受到荷载的力的方向相反的力,这个力度不但可以进一步的消除即到来的荷载,还能在很大程度上提高构件的抗裂性以及相应的耐久性,增加其刚度和强度,而且还能非常明显的改善谐振以及弹性变形等。在一些承重的关键部位应用预应力的时候,我们站在经济学的角度来进行分析,不但可以节约道路桥梁建设过程中的混凝土跟钢材,还在一定程度上减轻了桥梁自身的重量,最重要的是节省了很多建设方面的资金。除此之外,在桥梁的桥梁的抗裂、抗渗透以及抗干裂等方面也得到了很好的应用。事实上,预应力在道路桥梁过程中的施工并没有想象中的神秘,预应力的施工还是比较简单一些的。结合上述技术优势,使得预应力在我国建筑工程中得到了非常广泛的应用,也可以说,在我国道路桥梁建设和使用的时候,预应力很好的提高了道路桥梁的使用寿命,为保障交通发挥了非常重要的作用。
四、道路桥梁预应力加固技术的应用
1、碳纤维片材加固桥梁工程中的应用
由于碳纤维片材本身的强度较大,且抗张力能力较强,施工也较为简便,因此在钢筋混凝土桥梁结构的加固施工中有着广泛应用。尤其是在受弯桥梁中,加固效果更好。这是因为在桥梁结构的施工中,一般会产生一定的内力和应变力。但是当混凝土的压应变超过了混凝土的压应变的极限之后,桥梁就会超过其承载力的极限,此时,对于桥梁进行加固处理就会超过其承载力,所以混凝土的应变力也就决定了粘贴碳纤维片材的应力。也就是说,如果桥梁本身的应变力比较大,而当桥梁遭到了破坏之后碳纤维片材的应变力就会减小,在过程中碳纤维片材的作用既不会得到充分的发挥,此时,就可以在粘贴碳纤维片材时对其增加预应力,这样就有助于医生桥梁被破坏之后碳纤维片材的应变力,使其功能得到充分的发挥。
2、体外预应力加固技术
体外预应力加固技术是指运用具有较好防腐保护性能的预应力筋,合理布置在公路或者桥梁体中,而后布置的预应力筋会对桥梁体施加一定强度的预应力,这样就会导致桥梁体产生相作用的反弯矩力,且桥体的部分结构由于同时受外荷作用和内预应力作用,使得两者相互抵消,从而促使桥梁体的使用功能发生了改变或得到增强,极大的提高了桥梁体的自身承载能力。在公路桥梁工程施工中,体外预应力加固技术应用十分广泛,尤其是在大跨径的连续型箱梁中非常适用。体外预应力属于后张无粘结预应力体系,体外预应力加固技术的原理是:首先在桥梁体的部分结构上合理设置预应力索,其次分别锚固在桥梁两端,然后根据梁中设计将主要梁体与转向装置进行连接。通常是在桥梁主体结构上布置预应力筋,并将钢绞线合理连接,从而使其形成钢索固体的外预应力索。
3、钢筋混凝土多跨连续桥梁加固中的应用
多跨连续桥梁有正弯矩区和负弯矩区,一般支座处为负弯矩,跨中为正弯矩,当桥梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时,则需要进行加固处理,跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时,可用粘贴碳纤维或粘贴钢板的方法进行加固,施工比较容易。如支座负弯矩区抗弯承载力不满足,一般加同都比较困难,主要原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。有时可通过在梁下加大截面提高桥梁的承载力,这不仅增加了结构的自重,而且还会影响桥梁的使用功能,在有些情况下可能不允许。
五、提高预应力张拉施工质量的措施
1、裂缝质量控制对策措施
(一)先张法施工缺陷治理措施
均匀放张,多根整批预应力筋放张,宜采用砂箱法或千斤顶法。用砂箱放张时,放张速度应均匀一致;用千斤顶放张时,放张宜分数次完成;单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时,宜先两侧后中间,严禁切割放张。
(二)后张法空心梁板张拉缺陷治理措施针对后张法空心梁板在张拉过程中产生缺陷的原因,可采取如下对策:梁端布筋设计应充分考虑张拉时产生的局部应力集中,增加横向分布钢筋数量或螺旋筋,适当增加封锚端和梁端混凝土的几何尺寸。预应力筋张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时,宜采取分次、逐级对称张拉。张拉时,均匀加载,不宜过快,以尽可能减小张拉过程出现局部应力集中。
2、工字梁张拉过程梁体侧向扭曲、梁端底部混凝土破碎治理
(一)梁体产生侧向扭曲治理
工字梁张拉过程梁体产生侧向扭曲宜采用分次逐级对称张拉,第一次张拉时,逐孔预应力施加至50%的张拉控制应力口σcon。张拉顺序第一次为左右侧对角线交叉进行,因马蹄宽度小,位置不够,只能逐孔张拉。第一孔张拉至50%的σcon后拆下千斤顶,移至第二孔张拉,以次类推;第二次张拉时按第一次张拉顺序逐孔张拉到80%σcon;第三次张拉时按前二次张拉顺序逐孔张拉到100%σcon。采取这种方法,可以有效地解决工字梁侧向扭曲问题。
(二)工字梁(或T梁)张拉后梁端底部混凝土破碎治理
在梁体预制的底模端部设置一块长约lm、厚约2―3cm的橡胶板,梁体张拉后,橡胶板受压变形,受压面积增大,梁端混凝土承受的集中压应力随之减小,梁端底部混凝土完整不破碎。梁体预制时在梁端底部设置梁长方向约20cm、竖向约10cm的倒角,有效地增大了张拉后梁端底部的受压面积。
六、结束语
综上所述,道路桥梁建设中所需要运用的技术众多,其中,预应力作为施工过程中不可忽视的一个重要技术要点,必须要更加重视,不断提升预应力应用的效果。