中国公路学报专家复审

【摘 要】针对目前就预应力混凝土桥梁施工而言，仍存在很多问题，对施工过程中质量控制进行探讨，并提出相应的处理方法及控制要点。【关键词】预应力;混凝土;桥梁一、引言 预应力混凝土结构由于其具有能充分利用材料的高强度性能，有效防止混凝土裂缝，减轻结构自重，增大桥梁跨径，刚度大行车舒适等优点。桥梁施工控制是桥梁建设的安全保证。为了保证安全可靠的建好每座桥梁，施工控制将变得非常重要。因为每种体系的桥梁所采用的施工方法均按照预定的程序进行。施工中的每一阶段，结构内力和变形是可以预计的，同时可通过检测手段得到各施工阶段结构的实际内力和变形，从而完全可以跟踪掌握施工进度和发展情况。同时施工控制也是桥梁营运中安全性和耐久性的综合监测系统。 二、预应力混凝土施工工序 预应力混凝土施工流程：锚具及钢绞线检验合格→预应力梁底模安装→非预应力钢筋安装→按设计坐标及高程焊接波纹管定位支架→安装波纹管及排气管→安装锚垫板及螺旋筋→预应力工程隐蔽验收→浇筑混凝土并养护→钢绞线下料编束→预应力钢绞线穿束→拆除模板→张拉设备及仪表配套校验→安装锚板及夹片→安装千斤顶→预应力筋张拉锚固→张拉质量检验→预应力孔道压浆→切除多余长度钢绞线→封堵锚具孔→转入下道工序施工。 其中预应力孔道压浆宜在预应力束张拉完毕后尽早进行，一般预应力混凝土构件，在张拉完毕，停10小时左右，观察预应力钢材和锚具稳定后，即可进行。 三、施工质量控制内容及影响因素 预应力混凝土桥梁的施工控制包括结构变形控制、结构应力控制和结构稳定性控制。线形控制就是严格控制每一节段的竖向挠度及其横向位移，保证成桥后的线形趋于设计线形；内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力，尤其是合龙时的控制，使其不致过大而偏于不安全，并符合设计要求；桥梁的稳定性不仅包括桥梁的稳定计算，还包括施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。 （一）预应力材料的质量控制 严把材料质量关，采用信誉好质量好的厂家产品。产品要有出厂合格证，质量检测报告，对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管，波纹管接头。用大一号规格的波纹管作套管，套管长20-30cm.管道接头在套管内要对口、居中。两端的环向缝隙用胶带封闭严密。 （二）预应力张拉前的准备工作 对力筋施加预应力之前，应对构件进行检验，外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时，构件混凝土强度应符合设计要求；设计无要求时，不应低于设计强度等级值的75%。当块体拼装构件的竖缝采用砂浆接缝时，砂浆强度不低于15Mpa。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。应采用先穿束的方法时用压气、压水较好。钢筋穿束前，螺丝端杆的丝扣部分应用水泥袋纸等包缠2-3层，并用细铁丝扎牢；钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束前，将一端找齐平，顺序编号。对于较长束，应套上穿束器，由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具，上好的夹片应齐平，在张拉前并用钢管捣实。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。 （三）施工控制影响因素 桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线性和受力）相吻合。要实现上述目的，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的因素，以便施工实际有的放矢的有效控制。 （1）结构参数。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括：结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力或索力。 （2）施工工艺。施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的结构制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。 （3）施工监测。检测是桥梁施工监控的最重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装，测量方法数据采集、环境情况等存在误差、所以，结构监测总是存在误差。 四、控制施工质量的要点 1．张拉前检查混凝土抗压强度，要求不低于C40级，张拉时严格按照设计要求和有关规范执行。张拉采用双控，即应力控制和伸长量控制。 2．施工中如因千斤顶工具式夹片磨损造成夹持不紧，出现滑丝，处理方法为压力机立即回油，更换工具式夹片，检查锚具锥孔与夹片间是否有杂物，清除锚垫板喇叭口内混凝土重新张拉。如果仍有滑丝现象，则应对钢绞线、锚具进行重新检测，对千斤顶油压表进行重新标定，确保今后万无一失。 3．由于波纹管破损而漏浆，造成钢绞线与混凝土握裹，引起摩擦力过大。处理方法：反复多次张拉并持荷一段时间，以克服摩擦力过大的影响，预制T梁时应注意及时清孔。 4．由于孔道摩阻而使伸长量偏小，处理方法：在开始张拉时把钢绞线拉到，再回油至油压表读数为零，然后分级张拉，并按规范要求进行超张拉，这样得出的张拉伸长值满足设计要求。 5．张拉过程中随时观测梁的上拱度和梁体的侧向变形，避免梁体变形过大而产生裂纹，并及时观测各项数据，以便今后设计、施工时作参考，做到心中有数。 五、结束语 预应力张拉工艺是桥梁预应力构件施工的重要环节。特别是张拉应力及伸长量的控制，会直接影响预应力结构使用寿命，因此在预应力施工中，要充分做好张拉前的准备工作，在张拉过程中不要盲目追求数量，一定要按技术规范操作，以确保工程质量。 参考文献 [1]刘效尧,朱新实.预应力技术及材料设备.北京：人民交通出版社,1997. [2]杨宗放.现代预应力混凝土施工[M].中国建筑工业出版社,2002. [3]向木生等.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术.中国公路学报[J].2002.

近年来，主持和参加国家级、省部级研究项目十余项；在交通运输领域的权威期刊上发表研究论文50余篇，其中30篇被SCI和EI期刊检索，论文被引用达200余频次，出版学术专著一本，申请发明专利4项，取得计算机软件著作权3项；开发道路辅助设计/安全评价/驾驶仿真软件6款，并已在多条山区公路的设计实践中得到应用。担任《中国公路学报》、《交通运输工程学报》、《系统工程学报》、《长安大学学报》等多个学术期刊的审稿专家。在多年的研究工作中，徐进博士取得了以下方面的科学技术成就和突破性进展。1．构建了“驾驶人-车辆-道路(环境)”虚拟行驶系统(RDVES)，使用该系统可以实现针对既有道路、公路设计方案、新建道路的多种驾驶模式下的不同车型的行驶仿真试验，尤其适用于线形复杂的山区道路汽车行驶仿真，可以得到整车以及车辆各关键部件的行驶响应参量以及驾驶输入量（转向输入、油门制动输入、档位变化等），为多角度、多层次、系统化衡量公路行驶质量和安全性提供了分析手段，同时可进行多种车型的极限行驶状态仿真试验，得到临界行驶条件。此项技术为道路设计质量分析、事故再现与机理分析、极限仿真、车辆安全运行管理、交通工程仿真提供了分析手段和技术支撑。此方面的系列性成果发表在《中国公路学报》、《公路交通科技》《计算机工程与应用》等期刊上。2. 提出了“在道路条件-驾驶输入-车辆行驶动力学-车辆运动学层面上协同分析驶离路面事故以及单车碰撞事故”的理念，用RDVES虚拟行驶系统进行事故的行驶过程重现，通过分析不同道路条件下的车辆行驶响应和、驾驶输入量变化，研究道路条件参数与车辆运行稳定性和驾驶负荷之间的敏感性和相互关系，先后得到了侧向风事故、S型曲线车辆驶离路面事故、直道积水路面行车事故、隧道洞口车辆事故、弯道避让事故、弯坡组合路段大型车辆事故的力学发生机理和防治对策，为降低山区公路单车事故的发生几率，提升道路交通安全水平提供了理论支持和科学依据。系列性的研究成果发表在《中国公路学报》、《中国机械工程》、《西南交通大学学报》、《武汉大学学报》、《吉林大学学报》（工学版）等期刊上。3. 在我国西南地区开展了大规模的山区公路汽车运行参数采集和驾驶行为参数采集。包括单车（移动测试车）连续行驶采集和路外特征断面采集，获得了汽车行驶轨迹、行驶速度、横向加速度、纵向加速度、行驶姿态、转向输入、驾驶员心电/肌电等参数的连续变化特征和统计分布特征。根据以上参数，明确了设计速度方法的适用条件以及目前运行速度安全性评价的优势和局限性。基于海量的汽车运行参数和驾驶行为参数的海量实测数据，首次明确了我国山区公路的代表性驾驶行为模式，包括代表性方向控制模式（轨迹选择模式）和代表性速度控制模式，并研究了不同方向控制模式与速度控制模式之间的匹配性。此项研究为公路设计理论中驾驶行为假定的修正、计算系数的修正提供了科学依据。此方面的研究成果发表在《中国公路学报》、《中国安全科学学报》、《交通科学与工程》等期刊上。4. 山区道路汽车横向加速度实测研究。获得了六车道（及以上）、四车道、二车道等3类公路上大型车、小型车的横向加速度分布以及特征分位值，总体上掌握了山区公路的行驶舒适性水平；首次建立了适用于我国道路条件的分公路类型、分车型的ay-R回归模型和ay-V回归模型，包括均值模型和极限值模型。而我国上一次大规模的相关调查研究是在2002年左右，而十年多来，我国的车辆性能、交通组成、驾驶员构成、经济水平乃至整个社会都发生了巨大的变化，因此申请人开展的此项研究能够准确反映出这些方面的变化对汽车横向加速度和驾驶行为所带来的影响。此项成果可以为运行速度建模、路面设计、平曲线超高以及曲线半径的极值设置提供计算依据。此项成果发表在《西南交通大学学报》。5. 提出了“视窗”假设和“前视断面选点”的轨迹计算策略，首次建立了面向复杂山区公路(赛道)的汽车行驶轨迹决策模型；揭示了轨迹-速度之间的耦合机理，首次建立了基于前视轨迹曲率的山区复杂道路汽车行驶速度决策模型。进一步发展了驾驶员预瞄跟随理论，并填补了山区复杂道路驾驶行为决策领域的空白。所建立的轨迹-速度决策模型，与现有的“预瞄-跟随”模型组合，可形成“决策-预瞄-跟随”驾驶员模型，进一步完善了驾驶员模型结构体系，本项成果已经成功用于“人-车-路（环境）”仿真系统构建，为复杂道路的车辆行驶仿真提供目标轨迹和目标速度。系列性成果发表在《中国科学E辑·技术科学》、《系统工程理论与实践》、《中国公路学报》等期刊上，并申请发明专利2项。6.在国际上首次提出了基于“行驶轨迹-行驶速度”协同控制的山区公路平面线形设计理论与方法，该方法成功解决了目前设计速度方法和运行速度方法的缺陷，更贴近山区公路的真实运行情况，在5条山区公路新建设计和改扩建设计项目中应用，并取得良好效果。该理论的提出极大地推动了我国道路设计理论的演进和发展进步，即从设计速度方法→运行速度方法→多驾驶模式“轨迹-速度”协同控制方法的发展演进，为提升我国山区公路的运营安全水平提供了强有力的理论和技术支撑。此项成果发表在《中国公路学报》，并出版学术专著一本。7.通过海量的道路实测数据，深入分析道路条件-驾驶行为-车辆动力学-车辆运动学之间的相互作用机理，首次建立了三维线形条件下的复杂道路重载车辆行驶速度解算模型体系，包括通道宽度影响模型、曲线转角影响模型、圆曲线速度模型、长直道速度模型、路面状态限制速度模型、纵向加速度（减速度）模型、重车爬坡模型、驾驶习惯修正模型等一系列的半经验-半理论模型组，给出了复杂道路运行速度预测的完整方案。该项成果解决了目前预测重载车辆运行速度时需要针对平曲线路段和纵坡路段分别预测的局限，特点是能够快速解算，且具有足够的精度。由于能够计算出任意等级、任意复杂线形的山区公路的大型车行驶速度，该模型已经用于多条山区复杂道路的多车型运行速度安全性评价、道路限速管理以及安保工程项目。系列性成果发表在《中国公路学报》、《西南交通大学学报》、《交通运输工程学报》、《长安大学学报》（自然版）、TRB 93rd annual meeting上。