公路橋梁施工中的預應力技術探析

摘 要：公路橋梁結構中通過施加預應力不僅可以有效地提高受力構件的剛度、抗性以及彈性，而且還能夠減少混凝土的用量，降低公路橋梁的重量以及建筑成本。因此本文對公路橋梁施工中的預應力技術進行探析。

關鍵詞：公路橋梁 預應力技術

中圖分類號：U445文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2012)08(a)-0118-011 公路橋梁施工中預應力技術的應用

預應力是在公路橋梁建設當中的一項革命性技術，主要原理是在公路橋梁承受外部荷載之前，先施加一定程度的預壓應力。這樣一來，當公路橋梁受到外力荷載作用產生形變時，預壓應力就會提供一個反向的支撐作用，從而抵消外部荷載。可以說預應力是給公路橋梁提供的一種保護作用，通過預應力不僅能夠提高受力構件的剛性、抗性以及彈性，避免公路橋梁的主要受力部位發生形變而產生破損，影響正常使用，而且還能夠有效地減少混凝土的用量，降低公路橋梁的重量以及建筑成本。伴隨著我國建筑材料以及機械工業的不斷進步，預應力技術的應用也日趨成熟，發展到現在已經成為公路橋梁的主要結構形式之一。以下就對公路橋梁施工中的預應力技術應用進行具體分析：

1.1 預應力在混凝土空心板中的應用

混凝土空心板是一種橫截面為多道圓孔的一種建筑材料，具有重量輕、便于安裝和運輸等特點，混凝土空心板在小跨徑公路橋梁中的應用最為普遍。通常情況下，當公路橋梁跨徑16～25m時，采用先張法張拉單根低松弛度的鋼絞線；后張法則使用扁錨或者群錨中等張拉噸位。

1.2 預應力在混凝土T型梁中的應用

T型梁是公路橋梁常用的簡支梁一種型式，其橫截面積為T型，T型梁上部橫端稱為翼緣，豎端稱為梁肋，其中翼緣是外力荷載的主要承受區域，可以通過施加預壓應力的形式提供反向拉力。當橋梁的跨徑為20～25m時，采用先張法張拉高強度、低松弛鋼絞線；后張法則使用群錨中等張拉噸位。

1.3 預應力在混凝土箱梁中的應用

箱梁的內部為空心狀，在梁的上部同樣有翼緣，根據箱體數量不同可以分為單箱梁、多箱梁等，根據制作材料可以分為混凝土箱梁以及鋼板箱梁等，其中混凝土箱梁又分為現澆箱梁和預制箱梁。當混凝土箱梁跨徑為40～60m時，需要配置橫向和縱向雙向預應力鋼絞線，采用先張法張拉高強度、低松弛鋼絞線；后張法則使用群錨中等張拉噸位。當混凝土箱梁懸臂板的長度在4.0m以上時，需要使用扁錨3～5根鋼絞線為一束箱梁的施工方法。當混凝土箱梁跨徑70～200m的大跨徑連續橋梁中，采用變截面箱梁，此時需要給橋梁配置縱向預應力、豎向預應力以及橫向預應力鋼絞線，因此也成為大跨徑三向預應力混凝土橋。

2 預應力的施工工藝

公路橋梁施工中預應力的施工工藝主要可以分為確定鋼絞線的空間位置、鋼絞線下料與穿束、張拉鋼絞線三個部分。為了能夠提升預應力的技術含量，使其在公路橋梁施工中的應用更加規范、合理，在此需要對預應力的施工工藝進行詳細分析。

2.1 確定鋼絞線的空間位置

公路橋梁的預應力主要在受拉區張拉鋼絞線的方式提供反向壓應力，因此鋼絞線的空間位置就直接決定著橋梁受力的穩定性以及合理性。通常是按照錨固端部橫梁、轉向橫助以及墩頂導向槽的施工這三部分確定了鋼絞線的空間位置，由該索形以及張拉應力決定了等效荷載的大小。

2.2 鋼絞線下料與穿束

在進行鋼絞線下料時，首先需要對鋼絞線進行嚴格的質量檢測，只有檢測通過的產品才能進入施工現場，嚴禁使用質量不達標或者是存在嚴重安全隱患的鋼絞線，然后再根據確定好的鋼絞線位置進行下料，長度應該滿足預應力筋設計的尺寸以及張拉需要。后張法的預應力筋管道一般使用金屬波紋管或者塑料波紋管制成，當公路橋梁跨徑16～25m的空心板時可以采用金屬波紋管，當跨徑大于25m的連續箱梁結構時可以采用塑料波紋管。穿束過程中需要對鋼絞線進行標號然后采用單根穿索的方法，避免在穿束過程中產生纏繞現象影響預應力的效果。

2.3 張拉鋼絞線

為了使鋼絞線在張拉過程中受力均衡，采用兩端對稱同時張拉的方法，張拉過程可以分為預緊、高應力張拉兩部分。其中預緊是指在正式進入張拉之前，需要對鋼絞線進行預緊張拉，以便使其能夠從原先的松散狀態平穩過渡到拉緊后的順直狀態并且不會產生錯位現象，通常情況下采用15%的張拉力進行預緊；高應力張拉則是通過專用的張拉設備對鋼絞線進行最終拉緊，在高應力時張拉力大小以及鋼絞線伸長值的大小都必須有設計單位給出，確保張拉到位。

2.4 預應力混凝土孔道摩擦系數計算

張拉預應力筋的過程中，鋼絞線與孔道之間由于摩擦會造成一部分應力損失，施工前要通過計算求出其損失量，進而控制鋼絞線的張拉力，損失量可以通過以下公式進行計算：

式中Fx代表距離張拉端x處鋼筋束的內應力；Fa代表張拉端的張拉力；θ代表張拉端到x處鋼筋束的轉角；μ代表曲線形預應力鋼筋束與管道間的摩擦系數；k代表管道每米局部偏差對摩擦的影響系數。由此可以看出，影響預應力筋張拉力的主要因素是曲線形預應力鋼筋束與管道間的摩擦系數以及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數。當μ＝0.35，k＝0.003rad/m時，通過上式計算出應力損失量為0.000857rad/m，當使用直線配筋并且嚴格按照計劃進行施工時，管道每米局部偏差對摩擦的影響系數可以忽略不僅，因此摩擦損失主要是與曲線形預應力鋼筋束與管道間的摩擦系數有關。因此在計算預應力筋的張拉力時，需要重視摩擦系數的影響，例如采用低摩擦性波紋管，在預應力筋和管道之間涂抹聚四氯乙烯等潤滑材料等。

3 結語

綜上所述，預應力主要是對公路和橋梁的主要受力部位施加預壓應力，從而能夠改善公路橋梁的結構性能。隨著材料科學以及建筑工藝的不斷發展，預應力技術在公路橋梁施工中的應用也日趨成熟，使公路梁橋在結構受力、使用功能和適應環境等方面表現出更加優越的性能。

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