公路橋梁工程施工中預應力技術的應用

陶 旭

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

隨著現代經濟的持續發展，全國道路建設投資力度日益加大，特別是高級道路的投資和建設，興建眾多的道路橋梁。由于預應力橋梁施工工藝可以很好的節約材料、提高橋梁安全因素和橋梁力學性能、增加駕駛舒適感，從而廣泛用于公路橋梁工程中。

1 工程概況

貴州省清鎮至織金高速公路土建工程，本合同段路基總長509.268 m，橋梁工程總長2 270.732 m。橋梁結構物混凝土21.35萬m3，鋼筋29 993 t。鋼絞線3 809 t。精扎螺紋881.8 t。還有鋼筋混凝土蓋板涵，波紋管涵等。橋梁有三岔河大橋，是貴州省重點工程之一。

2 預應力技術工藝

本工程三岔河大橋箱梁采用預應力混凝土先張法施工工藝，是在混凝土澆筑前拉伸鋼筋，并臨時固定在臺座上，然后澆筑混凝土，待混凝土達到設計的強度后，放張預應力筋，使預應力筋彈性回縮借助預應力筋與混凝土間的粘接傳送預應力，使構建混凝土獲得預壓應力。先張法預應力混凝土構件在生產時，為了便于脫模，在鋪放預應力筋前，對臺座即模板應先刷隔離劑，待隔離劑干燥后，才可鋪放預應力筋。隔離劑應有良好的隔離效果，又不損害混凝土與鋼絲的粘接力。如果預應力筋有油污時，一定要清除干凈。預應力筋應采用小車牽引鋪放，如有鋼絲需要接長時，可將兩根鋼絲相互搭接，用20—22號鐵絲綁扎，綁扎長度對冷拔地攤鋼絲不小于40 d，對高強刻痕鋼絲不得小于80 d.對預應力鋼絲鋪放需要接長時，可采用套筒連接器。

圖1 先張法張拉預應力筋

(1)由于三岔河大橋箱梁預應力布置較密，決定采用多根程組張拉，張拉時，先調整各預應力筋的初應力初應力值一般為張拉力的10%，預應力筋張拉時，先張拉到比設計要求的控制應力大些，入105σcon這叫超張拉。采用超張拉的目的，主要是為了減少預應力筋的應力松弛損失，預應力筋的松弛損失指鋼筋受到一定張拉力后，在長度保持不變的條件下，鋼筋的應力隨時間的增長而降低的現象。此降低值即為松弛損失。鋼筋應力松弛損失，在最初幾分鐘內可完成損失總值的40%～50%，所以預應力張拉程序采取超張拉5%σcon，并持荷2 min，再回到σcon則可大大減少應力松弛損失。

(2)預應力筋張拉控制應力大小直接影響預應力效果，影響到構件的剛度。如控制預應力過高，鋼絲易斷裂，構件反拱也大，同時預應力筋處于高應力狀態，會使構件出現裂縫的荷載與破壞荷載接近。先張法預應力筋的的張拉控制應力和最大超張拉應力值，不宜超過下表數值。

表1 先張法張拉控制應力和最大超張拉應力值

張拉多根預應力鋼絲時，為了檢驗張拉后各鋼絲內力是否一致，是否達到設計要求的應力，可采用鋼絲內力測定儀抽查鋼絲的預應力值。其偏差不得大于或小于構件全部鋼絲預應力總值的5%。

3 預應力在公路橋梁中的應用

在目前這個階段，一般選擇都用預應力筋、預應力鋼絞絲、松弛鋇絲、回火預應力鋼絲等作為預應力鋼材。其中松弛鋼絞線是新型預應力鋼材，它具有質量可靠、快速、高效等特點，這些質量特性使建筑構件變的更薄、更堅固，可以產生視覺上的美感。它被廣泛應用于世界各地大型項目，如公路、核電站以及大橋中。建設道路橋梁中，預應力鋼絲可以節約鋼材的使用，可減少道路橋梁的建設成本，從而實現利益最大化。此外，在這個過程中使用預應力鋼絞絲，其表面狀態、松弛度、伸長率也被考慮在里面。

(1)后張法混凝土結構使用的錨具在道路橋梁建設中一般可以分為兩種類型，即機械錨固型和摩擦型。前者最佳操作的條件是用機械方法形成的。此錨具通常適用于集群式高強鋼絲，預應力使錨具損壞相對較小，而且可以簡單連接。后者摩擦型主要是靠錨具把預應力鋼材擰緊后形成錨旋。這類錨具被廣泛的應用而且范圍很廣。具有大噸位、錨力不斷改變的特點，但這種錨具的預應力重復張拉比較困難。

(2)在橋梁上，預應力混凝土橋梁一般有兩種設計體系，即XYM和OVM體系。都使用橫向和垂直彎曲相結合的空間曲線的方式安放頂板縱向鋼束。此外，我們的布局:大多數的錨固都放在了頂部的承托上面，盡量在齒板處錨固底板鋼束。它具有以下優點:力臂長度能夠最大的延伸，使力臂產生力學作用程度最強，在整個截面上分散預應力的傳輸路徑和聚集在腹板頂部承托，不僅簡化了梁的大小設計，還簡化了齒板的結構。預應力混凝土的結構設計時，設計人員就使用這種方法。

4 公路橋梁施工中的預應力技術工藝

4.1 鋼絞線空間位置的控制

導向槽及錨固端橫梁的中跨橫肋確定鋼絞線的位置，而等效負荷的大小是由絞線拉應力確定的。如果墩頂導向槽或中跨橫肋在施工中產生位移，將使鋼絞線的必須承受較大的壓應力，所以明確墩頂固定端橫梁處的墊板嵌入位置是必要的，而且導向槽中跨橫肋的生產要符合圖紙的要求，不但端部磨光，還要保證彎曲的曲率半徑，以確保在張拉絞線時尾部不被卡住或擠壓。

4.2 鋼絞線的下料和穿索

加強道路和橋梁，我們通常需要固定板和鋼管注漿，則往往會產生粘結部分。所以在下料時要將粘結處絞線上油脂清洗和清潔PE層。事前要考慮到穿束時絞線下垂的磨損，還要考慮到其伸長的影響，而使兩端的伸長率一致。以使兩端的粘結力基本相同。然而，此方法在現實中的位置和長度是難以控制。在鋼絞線的穿入時，由于其長度較長，并在中間還要裝大量的導向槽和中跨橫肋，使許多鋼絞線不能在梁中進行整束穿索，通常的做法是采用單穿索 有效的預應力常常受到鋼絞線的纏繞影響，所以還要確保在全長的范圍內絞線不會纏繞。對于鋼絞線、板孔、密封蓋孔等在施工中要編號，并采用單穿索的方法，將鋼絞線穿為一束，絞線的位置對應的膠墊來定，張拉完成后，檢測鋼絞線的纏繞情況。

預應力鋼絞線張拉伸長率:ΔL=(PpL)/(ApEp)

Pp為預應力筋的平均張力;L為預應力筋長度，Ap為預應力筋的截面積，Ep為預應力筋的彈性模量。

4.3 預應力筋的張拉

在預應力施工中的主要步驟為筋的張拉，預應力筋的拉伸質量如何將直接關系結構的安全。具體操作時，先在拉伸前，定位其張拉使用的千斤頂，還要備好油表。基于定數對千斤頂回歸方程推算，計算相應張拉噸位的壓力值。然后安裝群錨錨具在鋼絞線束的兩端，再用千斤頂單根張拉。當千斤頂定位時，安裝千斤的工具錨。然后按照程序對千斤頂兩端張拉，張力伸長值和極限伸長率根據千斤頂的油缸長度來計算出。當拉伸應力達到標準，持續5min左右，才能回油放松。

5 預應力技術在公路橋梁工程施工中的應用領域

從結構上講，多跨連續梁分為兩種正彎矩區和負彎矩區。一般情況下，負彎矩在支座。如連續梁的剪切承載能力和抗彎能力難以達到要求時，加固處理須使用預應力技術。碳纖維強度較高，其建筑程度相對簡單 正因為如此，構件受彎補強措施應用碳纖維進行解決。但由于結構混凝土具有初始的拉應變和壓縮應變。故壓力區混凝土接近極限壓力時，受彎構件也就達到了極限承載能力。一般情況下，預應力技術用于加固道路橋梁，來加強構件和改變特性，進一步增強道路橋梁承載力，從而延長道路使用年限，滿足目前運輸的需求。

6 路橋施工中預應力技術的控制措施

預應力筋曲線形狀是控制要點，要保證標高控制點的準確定位、牢固，其他步驟不影響和破壞波紋管，保證標高控制點曲線形狀的正確，當其他步驟與預應力筋嵌入發生矛盾時處理保證張拉應力符合設計要求，在設計和規范的容許范圍內伸長值變化。灌漿階段要保證灌漿測量量準確，且孔道泥漿體充分。在工程作業時嚴格控制水量，對水泥漿要及時使用避免流動性能降低，不許通過加水來提高流動性。在漿體拌合時，嚴格控制水泥、添加劑和水的用量。攪拌機內殘留漿體，不許一側出料一側進料注漿。必須使用壓縮機將管道內殘留在的灰塵或濕氣在壓漿前除去。

7 結束語

在目前道路橋梁工程建設當中，預應力技術是最通用、發展速度最快，最有潛力的技術學科。但因預應力技術工藝較復雜，且需要專業性強。施工時仍然有一些問題。明確其工作程序，做好每道工序藝，從而有效保證道橋建設的質量，促進我國社會經濟進步。

［1］黃香.公路橋梁施工中預應力技術探析［J］.中國新技術新產品，2010，(8).

［2］薛海.大跨度有粘結預應力梁施工技術初探［J］.中國城市經濟，2009，(17).

［3］王紅.公路橋梁施工技術分析［J］.中國科技博覽，2007，(7).