小曲径预应力混泥土桥梁施工
2017-01-03
1.预应力混凝土
在介绍预应力之前，我们要先介绍两个相关的概念，即拉应力和压应力。拉应力就是就是当物体受到往两边拉的作用力时，物体自身内部产生的往两端拉伸的反作用力。这种作用力反映在桥梁上就是当交通工具通过桥梁表面时，交通工具的压力以及惯性就会使得桥梁上的混凝土产生相应的拉应力。如果混凝土长时间地承受这种拉应力，就会出现裂纹，甚至出现断裂。相反地，压应力就是当混凝土受到交通工具的压力时，产生的向中间收缩的反作用力。从中可以看出，压应力和拉应力是一对反作用力。
在实际工作中，预应力混凝土就是把一般混凝土中的钢筋进行拉伸，这样就使得在混凝土受到压力后，首先产生一定的压应力，使得混凝土往中间收缩。压应力的产生在某种个程度上降低了混凝土的拉应力。预应力混凝土的使用大大降低了混凝土承受的拉应力，进而降低了对混凝土的损害，延长了桥梁的使用寿命。
2.小曲径预应力混凝土在连续桥施工中的应用
2.1连续梁
连续梁不同于单跨梁，它指在建桥的时候设计多个梁，一般是三个。这种设计的优点在于它把原本作用于两个支点上的力分散到多个桥梁支点上。因此降低了支点的承受力，起到了保护桥梁的作用。而小曲径连续梁就是连续梁的曲形面的半径小，这样一方面减少了工程的占地面积，另一方面减少了物料的使用量。
连续梁如果采用三跨桥孔设计，边跨程度一般为中跨长度的0.6至0.8倍。如果采用现场浇筑的施工方案，则取边跨长度而中跨的0.7倍比较合理。如果采用的是悬臂施工技术，那么，边跨与中跨之间的程度比值要界定在0.43至0.45。通常情况下，悬臂施工的跨度组合设定为：30米+40米+30米。
2.2小曲径预应力混凝土连续梁技术
在建设小曲径连续梁时，为了使得小曲径的桥梁获得均匀的预应力，在建设小曲径预应力混凝土连续梁时就必须严格按照施工程序进行。
2.1.1地基的处理
地基的处理是建设连续梁的关键步骤。如果地基处理不当，支架就会产生不均匀地沉降，进而就会使得桥梁受到不均匀的拉扯产生断裂。建设地基时要把建设区域内的地下土进行相应的处理，必要时还要填充一些碎石。举个例子，珠海站0#-5#墩预应力混凝土连续梁在建设地基的时候，建设区域的土是回填土，所以被全部换掉了，换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。接着在碎石上面加注10cm的水作为稳层，加注完成后用压路机进行压平，检测它的承载力。这些完成后，最后再用混凝土进行浇灌作为面层，浇灌的厚度大概有20cm。除此之外，地基的周围要做好排水工作。以防建成后水流对地基的冲刷。
2.1.2支架方面
支架的处理是建设小曲径预应力混凝土连续梁的中心工作。支架是联系上面梁以及地基的中间地带。它一方面要承受自身的重量，另一方面还要承受上面梁的重量。支架的位置选择一定要慎重。支架的位置选择不仅要考虑支架的承受能力还要考虑地基的承受能力。下面我们仍以珠海站0#-5#墩预应力混凝土连续梁的设计为例加以说明。珠海站0#-5#墩预应力混凝土连续梁在设计支架时采用了单立杆，并且按照0.6m+0.9m++0.9+0.6m这种横向排距法。立杆的纵距是0.9m步距1.2m。为了增大梁的底部受力，故意增加了四排立杆。为了避免在浇筑时支架以及模板的不均匀下沉，以及保障梁体的线性，在支架搭好后要进行静载预压。这时候的负压为桥梁恒载的1.1倍。然后记录加压前后观测点的高程日后作为设置预拱度和沉降量的依据。
2.1.3连续梁的安装
连续梁的安装是小曲径预应力混凝土连续梁建设的重要的一步。进行连续梁安装时，首先进行模板的安装。模板安装的主要步骤为：顶托调节-模板边线放线测量-侧模安装定位校核-八字模安装定位校核-底模安装定位校核-边模，底模整体复测，调整-模板重复加固-检查验收。模板的安装时要注意左右对称，并且安装一定要精确，当一块模板安装好后，一定要进行严格地检查，认真地校对，确保无误后方可进行下一块模板的安装。
模板安装完成后，下一步就是制作梁内的钢筋了。钢筋在使用前要进行相应的处理，比如应将表面的油渍，麟锈清除干净，去掉表面的漆皮。钢筋要保持完好，局部不能存在弯曲。对于钢筋的两端需要做弯曲的地方，一定要严格按照相关的规范进行制作。钢筋要进行整体的捆绑，一般先对尾部及中间部位进行捆绑，最后再对顶部进行捆绑。钢筋的交叉点要用铁丝进行捆绑，必要时可以采用焊接的方式。在正式浇灌之前，要再次对钢筋及预埋件进行检查。
连续梁上人行道板安装，采用4.0米×0.24米×0.05米，在铺设的时候将3块木板连接到一起，用铁丝绑扎在工字钢的上面。当悬端的长度超过20厘米的时候，就要用木板之间使用抓钉连接起来固定。具体操作方法见图2。
关于防护栏和防护网的安装，先将防护栏架设在脚手架的边缘，加设1米长的脚手管，连接起来后固定住，然后架设防护网。
2.1.4混凝土的浇灌
混凝土的浇灌采用水平分层的浇灌法。首先是进行梁体底板的浇灌，接着是腹部浇灌，然后是顶板浇灌，最后是翼缘板浇灌。每个浇灌步骤后都要等待一段时间，等到混凝土充分地凝固后，才可以进行下一个层次的浇灌。
梁体底板的浇灌采用从跨中部位到两端依次浇灌，然后从腹板加入一定的混凝土料，加入的混凝土将向底板中部流动上翻，接着用振动器振捣底板上的混凝土，最终使得腹板上也有了一定高度的混凝土，然后把振动器放在腹板上进行一次振捣，这样就完成了底板上混凝土的浇灌。 待底板上混凝土浇灌完成后，暂停一段时间，等到浇灌的混凝土凝固后，在进行腹部浇灌。腹板浇灌时，一定要避开纹波管并且每次浇灌的厚度控制在30cm左右。
顶板的浇灌时应先浇灌锯齿块的部位，然后再进行其它部位的浇灌。顶板的浇灌除了横梁变厚处需要多次振捣浇灌，其他部位只要一次振捣浇灌就可以了。
最后一步是翼缘板的浇灌。需要注意的是翼缘板浇筑完成后，要进行提浆找平。
2.3预应力的施加
预应力的施加是整个工程的核心技术所在。在小曲径预应力混凝土在连续桥施工中预应力的施加是通过对钢筋的张拉实现的。但是钢筋的张拉不是随随便便操作就可以，而是提前要进行精确地计算。比如在珠海站0#-5#墩预应力混凝土连续梁的施工中，连续梁对于钢筋的张拉控制的纵向张拉力为2187.36KN，并且纵向钢束要进行对称的张拉。根据这个实际情况采用了四台穿心式千斤顶以及配备四台高压油泵还有其他的工具完成这项操作。
等到这些前期计算和准备完成后，才真正到了预应力的施加。按照《桥涵施工技术规范》对于桥梁采用分段计算的方法，先计算出每一小段上纵横向钢束伸长值，然后再把这些小段的伸长值加起来的得到总的钢束伸长值。具体的公式如下
ΔL=PL（1-e-（kx+μθ））/Ap.Ep（kx+μθ）
P标示每段预应筋端的张拉力
X从张拉端到计算截面的孔道长度
K=0.0015
μ=0.2
Ep为预应力筋的弹性模量
Ap预应力筋的截面积
θ从张拉端到计算截面的切线之间的夹角
L预应力筋的长度
ΔL钢束的理论伸长值
3.总结
本文主要对小曲径预应力混凝土连续桥梁的施工过程进行了简单的介绍。从中我们看出了小曲径预应力混凝土在连续桥梁的建设上具有跨时代的意义。预应力混凝的使用大大降低了混凝土的拉应力，所以从某种程度上保护了混凝土，进而保护了桥梁。其实，小曲径预应力混凝土不仅仅应用于连续桥的建设上，而且还广泛的应用于弯梁桥的设计上。尤其是近些年来，随着城市建设不断地发展，为了增加城市景观，充分发挥交通枢纽的作用，平面曲线桥梁逐步增多。很多城市设计了这种立交桥，比如丰乐立交桥的设计。小曲径预应力混凝土的应用还在研究中，相信在不久的将来这项技术会更加完善。
参考文献：
[1]杨勇，王进.预应力小半径弯粱的设计与施工.山西建筑.2002，28（8）.
[2]郝海洪.小半径预应力混凝土弯梁桥设计.北方交通.2006（3）.
[3]汪斌.小半径预应力混凝土连续梁施工技术.民营科技.2012（3）.
[4]方敏.探讨小半径预应力混凝土连续梁施工技术.城市建设.2013（12）.
