0· 引言
随着对各种工程质量、效率等要求的不断加强,各种高新技术应运而生,并大大提高了各个工作领域的工作效率。预应力技术作为一种现代新技术,其可以有效解决工程中混凝土出现裂缝、变形等问题,并被广泛应用于道路桥梁的施工过程中。
预应力技术运用在道路桥梁施工中,可以节省施工材料、减小混凝土梁主拉应力,并且具有安装简单、可靠安全等优势。因此,其对促进我国交通行业的发展有着重要的意义。
1 ·预应力技术简介
预应力是为了改善结构服役表现,在施工期间给结构预先施加的压应力。结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消载荷导致的拉应力,避免结构破坏。预应力技术常用于混凝土结构的工程中,其在混凝土结构承受实际荷载之前,预先对结构施加压力,使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力,使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。
在工程结构构件承受外荷载前,对受拉模块中的钢筋施加预压应力,可提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。对于机械结构来说,可以预先使其产生应力,以提高构造本身刚性,减少振动和弹性变形,改善受拉模块的弹性强度,使原本的抗性更强。例如木桶,在没装水之前采用铁箍或竹箍套紧桶壁,可对木桶壁产生一个环向的压应力,若施加的压应力超过水压力引起的拉应力,木桶就不会开裂漏水。在圆形水池上作用预应力如同给木桶加箍一样。同理,在未加载的受弯构件上施加预应力就会产生一个与荷载作用所产生的变形相反的变形。为使构件沿作用方向发生变形必须先把与荷载相反的变形抵消,才能继续使构件沿荷载方向发生变形。因此, 预应力如同给构件多施加了一道防护。
预应力技术主要包括冷拉钢丝技术、冷拔钢丝技术、中强预应力筋技术、高强预应力钢丝、钢绞线技术等。
2 ·在道路桥梁工程中应用预应力技术的原因
在道路桥梁工程混凝土结构中,预应力技术可以在混凝土结构承受实际荷载之前,预先对其施加压力,使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力,从而使得结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。在机械结构中,可以预先使其产生应力,提高构造本身刚性,减少振动和弹性变形,改善受拉模块的弹性强度,使原本的抗性更强。
在道路桥梁施工中,运用预应力技术增强混凝土和钢材的强度,可进而增强混凝土构件的抗裂抗渗的强度、刚性和抗剪力,从而节约工程施工的材料,提高道路桥梁工程施工的质量,降低工程的成本以及延长桥梁的使用寿命。
3· 预应力技术的重要作用
(1) 提高混凝土构件对内应力的承受力
在道路桥梁的混凝土构件中,混凝土构件侧面荷载的承受力比较薄弱,容易导致混凝土产生裂缝、变形,影响工程的质量。采用预应力技术,改善碳纤维贴片和混凝土构件,可以提高承弯构件的刚度,改善混凝土侧向压力的耐受能力,较少构件出现裂缝的可能性,进而提高道路工程施工的质量。
(2) 提高承重构件的承载力
承重构件是道路桥梁工程建设的基础。因此,做好承重构件的施工工作具有重要作用。运用预应力技术对承重构件进行适当的处理,改变承重构件内部受压的拉应力,减少构件的拉应变和压应变,提升承重构件的整体强度,可以有效地保证道路桥梁工程高质量建设。
(3) 延长道路桥梁的使用寿命
在道路桥梁的施工中,通过预应力技术对路面进行预先构筑:
①混凝土构件中,预先对其施加压力,使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力,使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚;
②在机械构件中,预先使其产生应力,提高构造本身刚性,减少振动和弹性变形,改善受拉模块的弹性强度,使原本的抗性更强。
通过改变混凝土构件和机械构件来改善桥面的刚度和强度,提高桥面的承载力和抗变形能力,保证道路桥梁工程的施工质量,延长道路桥面的使用寿命。
4· 道路桥梁工程中的预应力技术
4.1 钢筋混凝土结构中的预应力技术
通常情况下,钢筋混凝土容易出现裂缝。在钢筋混凝土中运用预应力技术,即在钢筋混凝土构件中使用加载线,向其受拉区的混凝土进行钢筋张拉,预先施加一定的压力。混凝土构件受到外荷载力所施加的拉力后,会先消受拉区的混凝土中预先承受的压力,然后再受其他方面的拉力,从而有效地控制混凝土的伸长,减少钢筋混凝土出现裂缝。
4.2 碳纤维片预应力技术
碳纤维具有许多优良的性能,具体如下:
(1) 轴向强度和模量高、密度低、比性能高、无蠕变;
(2) 非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好;
(3) 比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性;
(4) 耐腐蚀性好,X射线透过性好等。
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,是一种力学性能优异的新材料。在道路桥梁工程中把预应力技术运用到碳纤维片中,可以充分地发挥碳纤维的强抗拉性,提高道路桥梁的混凝土梁的相关性能,进而提高道路桥梁的工程质量。
4.3 混凝土路面工程中的预应力技术
对混凝土路面所用的混凝土构件和钢筋构件等采用预应力技术,对路面进行相对的约束,可提高桥面的承载力和抗变形能力,进而提高整个道路路面的工程质量,保证道路桥梁工程的施工质量,延长道路桥面的使用寿命。
5 ·预应力技术存在的问题
在道路桥梁施工中,运用预应力技术增强混凝土和钢材的强度,进而增强混凝土构件的抗裂抗渗的强度、刚性和抗剪力,可有效节约工程施工材料,提高道路桥梁工程施工的质量,降低工程的成本,提高道路工程的质量,延长桥梁的使用寿命。尽管如此,仍存在着一些问题。
(1) 钢筋管道堵塞问题
在混凝土的浇筑过程中,可能会由于操作不当、时间把握不准以及不能及时地跟进保护等因素导致混凝土不能顺利地穿过预应力钢筋,造成混凝土质量不能达标,影响道路桥梁工程施工。
(2) 预应力构件在张拉前出现裂缝
混凝土收缩应力和温差应力的改变会导致裂缝的产生。再者,季节的变化、温度湿度的改变都有可能使预应力构件产生裂缝。
(3) 预应力构件张拉力的失控
预应力的施工主要靠人为操作,如果施工作业不规范,预应力张拉力控制不当,就会造成桥梁的质量问题,影响整个道路桥梁工程建设。
6· 解决预应力技术问题的措施
6.1 钢筋管道堵塞问题的解决措施
(1) 应先提高施工人员的综合素质,避免因操作不当引起的钢筋管道堵塞问题。
(2) 为预防管道堵塞问题的产生,在施工之前仔细检查波纹管的质量,确定波纹管的安装位置,做好各方面的检查工作。
(3) 当出现钢筋管道堵塞问题的时候,应及时将有问题的钢管替换下来。
6.2 预应力构件张拉出现裂缝的解决措施
由于道路桥梁施工为户外作业,不能保持一个常温的工作环境。针对这个问题最主要的措施就是控制好温度和湿度,保证预应力构件的预制质量。在夏季施工时,可以用凉水来化热水泥;在冬季温度低的时候应做好保温措施,保证构件不因为热胀冷缩产生裂缝。
6.3 应力构件张拉力失控的解决措施
提高施工人员的专业技能和业务素质,严格按照规范进行施工,保证张拉作业采用预应力筋伸长量和张拉力双重控制,保证预应力构件的质量。
7· 结语
综上所述,尽管预应力技术在道路桥梁施工中应用时难免会出现有一些问题,但该技术的应用可以节省施工材料、减小混凝土梁主拉应力,再者其具有安装简单、可靠安全等优势。因此,在道理桥梁工程中合理地应用预应力技术,可有效提高道路桥梁工程建设的质量。