预应力钢结构在桥梁施工中的应用_郭新瑞.pdf

CM&M 2023.012390 前言在城市化进程发展迅速的背景下，预应力钢结构施工技术到了广泛的应用。在桥梁建设中，涌现了很多新工艺和新技术，通过优化施工技术，可以有效提高施工质量1。其中，钢结构在桥梁工程中的应用最为普遍，主要是由于高强度钢结构可以大大提高桥梁的承载能力，可有效延长其桥梁工程的使用寿命，在桥梁工程发挥着重要的作用。1 预应力钢结构应用的特点预应力技术最初应用于混凝土结构中，用于有效减少混凝土裂缝。在桥梁施工中，结构连接处经常会出现各种裂缝，采用预应力技术能够实现混凝土材料与钢材的有效结合，降低裂缝出现的概率。预应力钢结构是桥梁建设中常用的一种钢结构，它将钢结构中的钢材替换成特殊预应力钢筋，使结构构件承载力得到提升2。预应力钢结构的施工原理是对受力大的部位施加预应力，在结构受到荷载后依靠预应力达到平衡状态3。预应力钢结构可以承受较大荷载，从而达到提高结构承载能力的目的。现阶段，我国桥梁建设应用比较广泛，预应力钢结构应用特点表现在以下三点4-5：第一，钢材本身强度比较大，在承受一定荷载后变形增大，强度降低，钢材承载力因此降低，从而影响桥梁施工质量。第二，预应力结构可以弥补普通钢材中存在的缺陷，提高结构稳定性。这是因为预应力在达到平衡后，预应力钢结构循环应力能够得到改善，提高了结构承载力，从而使结构更加稳定。第三，预应力钢结构自重比较轻，预应力钢结构抗荷载能力强，在同样荷载下，所需的钢材比较少，有利于节约材料，创造良好的经济效益。2 桥梁工程中预应力钢结构的类型及适用范围预应力结构种类较为多样，主要包括以下 4 类6-7：2.1 传统结构型在预应力结构发展中，撑杆梁等形式得到了较快发展，所用到的索膜结构呈现出了新势态。在传统钢结构中，索系布置时需要根据实际情况施加应力，以减轻结构自重，降低施工成本。常用的有网架、网壳等。另一种是悬索结构应用也比较广泛。该结构由承重索、稳定索构成，在施工中增加预应力能够提高结构刚度，优化其应用性能。2.2 吊挂结构型吊挂结构主要由支撑体系、吊索、屋盖组成，支撑体系高出顶部钢索吊挂屋盖，在施工中可以适当增加应力，对屋盖内力调整，确定屋盖结构弹性支点以后即可进入下一个施工环节。支撑体系与吊索长期在室外，因此也被称为暴露结构。2.3 整体张拉型整体张拉型是一种全新结构形式。在大跨度结构中已经不再采用传统构件，而是被受张索系与膜面受压撑杆所代替。使用它有利于减轻结构自重，设计思想符合现代化发展趋势，在新型结构设计体系中具有一定的代表性。2.4 张力金属膜型金属膜片大多固定在结构边缘构件，一方面可以起到围护结构的作用，另一方面可以被当作承重结构。受张力所影响，固定膜片在骨架结构形成块体形式，可以形成大范围覆盖结构。在桥梁施工中应用预应力钢结构，能够减少钢材消耗量，具有明显的优势。针对荷载大、跨度大等情况，采用预应力钢结构可以取得良好的经济效益。在实际生产中，预应力钢结构大多是被应用在建筑领域，尤其是大型建筑与高层建筑。其在国内悬索桥以及斜拉桥都有应用，在桥梁施工中逐渐成熟。3 预应力钢结构在桥梁施工中的作用3.1 提升性能采用预应力钢结构，可以提升结构整体性能。预应力钢结构可以最大限度地发挥其材料特性，在钢材承受荷载时，应力分布比较均匀。钢材强度比较高，如果荷载过大，材料结构会发生变形，导致钢材强度得不到发挥。选择预预应力钢结构在桥梁施工中的应用郭新瑞摘要：为了提高预应力钢结构桥梁的施工质量，对桥梁工程预应力技术应用的特点进行了概述，对桥梁工程中预应力钢结构的类型及适用范围进行了总结，对预应力钢结构在桥梁施工中的作用进行了分析，提出了预应力钢结构在桥梁施工中的具体应用和质量控制措施。关键词：桥梁工程；施工；预应力；钢结构（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台 054000）240工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工应力钢材结构，能够有效地提高桥梁受力性能。从结构形式上看，预应力钢结构具有一定的多样性，应用范围广，可以形成系统的施工技术8。3.2 提高稳定性预应力钢结构与普通钢结构相比，自重比较小，稳定性好，在承受较大荷载时，预应力钢结构变形方向与应力方向相反，比普通钢结构更能平衡应力，显著提高结构稳定性。另一方面，还能优化结构循环，减少裂缝问题。传统钢结构预应力拉索制作比较简单，有一定的制作要求，制作费用比较低。采用组装索缩短节点构造相对较为复杂，美观性不足，组装索腐蚀性不强，经过改进后采用预应力钢结构，防腐性可以得到明显提升，美观性会更强。3.3 降低用钢量预应力钢结构最大的优点就是可以降低用钢量（主要体现在降低钢材总量上），节约资源、减少成本。增强钢材强度，改善结构应用条件，优化结构体系，能够发挥预应力钢结构的最大应用优势。在桥梁施工过程中，预应力钢结构可发挥出承载力与使用性能优势，促使企业降低生产成本，实现经济利益最大化，满足新时代提出的低碳环保理念，促进建筑企业持续发展9。3.4 改善结构受力情况应用预应力钢结构，可以优化结构受力，降低应力峰值。受弯构件峰值比较高，增加撑杆后将弯矩变成轴力，有利于降低应力峰值。此外，利用预应力技术还能创建横向结构体系，达到改善结构受力的目的。4 预应力钢结构在桥梁施工中的具体应用4.1 桥梁施工在桥梁工程施工开始前，需要了解建筑特点以及预应力钢结构应用原理。在进行预应力钢结构设计时，要加强对张拉力度的控制。张拉力的强弱关系到桥梁建筑质量，拉力过强，会导致桥梁负载大；拉力弱，则达不到预应力预期效果，钢结构作用得不到发挥。需要对张拉力强弱进行控制，合理约束钢筋延伸程度，在保证其施工质量的同时，提高桥梁施工的安全性。跨度比较大桥梁需要可靠的预应力，对此通常都是采用先张法施工，以加快工程施工，保证施工效果。在施工过程中，施工单位应当结合桥梁设计要求综合考虑，设计预应力结构。根据桥梁施工项目的实际情况，搭设预应力台座，达到预应力张拉的目的，以有效地提高桥梁结构强度。除此之外，还需按照设计方案施工，避免出现施工与设计不匹配等问题的出现。与其他钢结构施工控制相比较，对预应力钢结构的控制，需要从开始到制作、安装，并对结构性能及张拉分析，发现问题要采取有效的控制措施。大跨空间钢结构预应力施工技术的应用目标是增加桥梁承载力。其对受力与变形两方面的要求比较高，二者理论上是相对应的关系，但是在实际施工中却存在一定误差。在分析受力与变形时，需要综合考虑，结合施工力学、成型状态等影响因素进行研究。通过改变拉索张力，可以改善钢结构的性能。将钢结构与拉索施工结合在一起，对施工误差进行控制，可以提高整体施工质量。4.2 混凝土空心板T梁施工高速公路桥梁预应力施工中，混凝土梁板是整个施工结构中的重要支撑组件，因此需要严格针对该处施工进行质量管理。混凝土空心板与 T 梁出现裂缝是施工现场最为常见的问题。出现裂缝的原因：一方面是在对施工设计和材料采购质量把控不严。另一方面则是现场施工质量控制不佳。混凝土材料是通过砂石泥浆与凝胶材料按照一定配比混合而成的，其强度和延展性存在着此消彼长的关系，若空心板在施工中跨境范围过大则会引起材料刚度失衡问题。4.3 桥梁加固随着我国桥梁建设数量的增加，人们对桥梁承载力也提出了一个更高的要求，很多已建成的桥梁都在进行翻新和加固处理。在桥梁翻新过程中，应用预应力技术，可以在对桥梁加固的同时，解决存在结构变形等问题，有助于提高桥梁承载力。对整个桥梁加固施工过程进行模拟计算，不仅可以得到每个结构件施工过程中的变形、应力或索力，还可以获得临时支撑的变形和应力变化情况，为支撑设计提供依据。目前，结构计算分析大多采用 MIDAS 建立有限元模型。对于结构设计计算，必须以实际为主，确保数据准确无误，将其作为模型构建依据，才能保证结构整体设计效果，施工单位应当对其加以重视。5 桥梁施工中预应力钢结构的质量控制措施5.1 科学设计在施工设计中，应当结合桥梁施工具体情况开展设计工作，确保预应力钢结构作用可以得到发挥，以取得良好应用效果。在桥梁施工中应当遵守相关技术规定，使设计内容合理、可行。在预应力钢结构施工中，除了对钢结构合理设计以外，还需进行科学的混凝土配合比设计，为后续桥梁工程施工奠定良好的基础。5.2 合理进行预应力张拉对钢材进行预应力张拉过程中，应当加强对预应力张拉力度的控制。张拉过度会导致钢材疲劳，影响其性能；张拉力度弱，就很难达到预期张拉效果，导致其作用得不到发挥。在张拉过程中，除了控制张拉力，还需注意钢筋伸长量，以利于控制施工质量。5.3 提升施工人员技术水平施工人员的综合素养，会直接影响预应力结构施工效果。预应力钢结构施工对施工人员的专业技能有着较高的要求，施工人员只有具备较高的技术水平以及责任心，确保其能够达到正常处理效果。在实际施工中，应当严格按照规范有序地开展施工。在连续施工中，经常会发生预应力管道堵塞等现象。为了解决这一问题，保证施（转下页）CM&M 2023.01241（接上页）工质量，工作人员一定要按照规范开展施工，准确计算内部结构，避免出现管道堵塞等问题。5.4 加强现场管控在实际操作中，预应力钢结构施工常需要配合混凝土施工。桥梁结构大多是以连续施工的方式进行，经常会出现各种质量问题，影响桥梁施工。出现这种问题的原因主要是施工单位对现场管理不够重视、质量控制不到位、操作不规范等。在施工过程中，必须严格按照要求进行精密计算，对施工现场严格管控，以提高预应力钢结构施工质量。6 结语在桥梁建设中，预应力技术应用非常广泛，并且已经取得了进一步的突破。预应力钢结构强度高、承载力大，将其应用于桥梁施工，不仅能够满足现代桥梁建设的要求，同时有利于提高建设单位的经济效益。为了有效提高桥梁施工中预应力钢结构的质量，本文对桥梁工程中预应力钢结构的类型及适用范围进行了总结，对预应力钢结构在桥梁施工中的作用进行了分析，提出了预应力钢结构在桥梁施工中的具体应用和质量控制措施。参考文献 1 赵聪.预应力混凝土连续钢结构桥梁施工质量控制 J.交通世 界,2020(30):45-46.2 何宁.预应力混凝土连续钢结构桥梁施工质量控制 J.四川水 泥,2020(4):18.3 黄玮,曾密林.预应力钢结构在桥梁施工设计中的应用 J.交 通世界,2017(28):76-77.4 康继平.钢结构桥梁超重柔性钢梁大跨顶推施工技术应用研究 J.工程建设与设计,2022(6):125-127.5 刘强华.钢结构桥梁两种浮拖施工工艺的对比研究 J.工程建 设与设计,2022(1):139-141+146.6 章黄.钢桁桥梁钢结构制造中技术管理与质量控制分析 J.运 输经理世界,2020(16):101-102.7 周玉蓉,康成云.金沙江某一大跨度钢结构桥梁快速安装技术 措施 J.云南水力发电,2021,37(11):173-177.8 金剑.既有大跨径钢结构桥梁防腐养护维修对策研究 J.浙江 交通职业技术学院学报,2021,22(3):28-32.9 蒋洪发.顶推滑移法在钢结构桥梁建设中的应用以衡阳湘 江人行钢桥顶推滑移方案为例 J.散装水泥,2021(4):64-66.桥梁工程主墩承台有底钢套箱施工技术 柳德强摘要：为了提高桥梁工程主墩承台有底钢套箱的施工质量，现结合工程实例，对其施工的难点进行了总结，并从有底钢套箱结构设计与安装、套箱下放施工、承台混凝土浇筑和控温等关键施工技术进行了分析。结果表明：此施工技术有效确保了项目的顺利实施，竣工质量验收合格，值得在类似项目中推广和应用。关键词：桥梁工程；主墩承台；有底钢套箱；施工技术（邢台道桥建设工程有限公司，河北邢台 054000）0 前言某桥梁拓宽工程是提升城市建设发展水平的重要工程项目，对于缓解当地交通压力、构建快速通勤城市圈具有重要意义。在该桥梁工程项目施工过程中，主墩承台有底钢套箱的施工质量控制具有较大的难度，需要结合当地气候和自然水文地质条件，采用有针对性的工艺进行施工。本文结合某桥梁工程项目的建设特点和要求，分析了主墩承台有底钢套箱的关键施工要点。1 研究背景在某市城市整体协调发展纲要的指导下，为了进一步缓解交通拥堵的现状，需要对某桥梁工程实施拓宽工程。该工程项目的建设主要是通过拓宽大桥现有建筑基础，沿旧桥走向、在旧桥两侧各建一座新桥梁。新桥梁的规划是宽 14.5m、可供单向三车同时并行。经过改建，该大桥可发展成为双向十车道的交通线路，满足大小型车混行需求，进一步缓解了交通压力，实现了快速通勤的目标。在该大桥改扩建工程中，为了应对当地特殊的地质水文条件，同时增加桥梁的结构稳定性，扩建工程采用双塔双索面叠合梁斜拉桥的结构形式，沿用五跨连续半漂浮体系。这种结构设计形式具有承载力强、抗风抗震性能优越等特点，极大满足了建设使用要求。2 工程概况该大桥拓宽工程主墩承台采用八边形承台，承台横桥向宽 19.4m，顺桥向宽 17.4m，厚 4.5m，混凝土标号为