談道路橋梁施工中預應力技術的運用

摘要：隨著我國經濟的高速發展，重型運輸車輛日益增多，傳統的鋼筋混凝土橋梁已經不能滿足現代化建設的需求，對新建道路橋梁的承載力和使用壽命更高的要求。而預應力技術具有高剛度、高強度、高抗滲性、高抗裂能力等諸多的優特點，能夠提高橋梁的承載力和使用年限。本文主要探討預應力技術的特點以及在道路橋梁的運用。

關鍵詞：預應力；施工技術；道路橋梁

引言

20世紀50年代中期我國開始研究預應力橋梁技術，并于1956年建成跨度24米的新沂河大橋，開始了預應力技術在我國道路橋梁應用的篇章。50多年來，經過幾代橋梁科研人員的不斷研究和創新，預應力砼技術得到不斷提高，從50年代的冷拉鋼筋技術到60年代的冷拔鋼絲技術，再到70年代的中強預應力筋技術和80年代后的高強預應力鋼絲、鋼絞線技術，還有現階段的無粘結預應力技術和體外預應力技術，目前我國的預應力技術已接近世界先進水平。預應力技術是在我國道路橋梁施工中運用最廣泛的技術，在現代化建設中發揮了巨大作用。目前，建造跨度32米以下的鐵路橋梁3萬多孔，還建造了主跨達270米的虎門大橋，成為世界主跨最大連續鋼構橋。

一、預應力技術的概述

1、預應力的定義

在模塊承受外加載荷之前，對受拉模塊中的鋼筋，施加拉力，使拉筋上的模塊產生壓應力，用以抵消或減小外載荷產生的拉應力，減少振動和彈性變形，提高構件的剛度，推遲裂縫出現的時間，延長構件的壽命。

2、預應力技術在道路橋梁施工中運用的原理

在混凝土工程中應用預應力技術，利用混凝土較高的抗壓特性和鋼筋的抗拉特性，進行混凝土預應力構件的構建，使混凝土構建自身的預應力減小或者抵消因外荷載所引起的拉應力，來達到延遲混凝土受拉伸部位的開裂，提高道路橋梁施工質量的目的。

3、預應力混凝土結構的分類

預應力混凝土結構分為體內預應力，體外預應力，有粘結和無粘結預應力，預拉應力及預彎預應力。無粘性預應力是預應力筋伸縮變形自由，不與混凝土粘結的預應力結構，預應力筋全長涂有一層防銹材料，外包隔離層。體外預應力就是預應力筋在混凝土構件體外，多用于斜拉橋和橋梁的加固和維修。

4、預應力技術的在道路橋梁施工中的意義

通過機械和材料行業的科技進步，制造出高強度的鋼材和高強度的混凝土，使混凝土構件產生良好的剛性、較高的強度，較高抗拉裂能力、較強的抗滲性、，從而減少混凝土構建的橫截面積、節約混凝土和鋼材、降低橋梁自重和工程預算，減少撓度、預防開裂、延長橋梁的使用壽命。

二、預應力技術在道路橋梁施工中的應用

1、預應力技術施工鋼材的選擇

目前，我國道路橋梁工程使用的預應力鋼材主要有冷拉預應力鋼絲、預應力鋼筋、普通預應力鋼絞線、低松弛預應力鋇絲矯、直回火預應力鋼絲以及低松馳鋼絞線等。其中的低松弛鋼絞線是一種新型的預應力鋼材，具有經濟、美觀、高效、施工方便的優點，施工時應根據鋼絞線的性能參數和標準來選擇鋼絞線規格和數量。影響鋼絞線性能的因素主要有：表面狀態、幾何參數、屈服荷載、斷裂荷載、伸長率等，鋼材的規格、尺寸、延伸率、松弛性等常作為鋼絞線標準的參考因素。

2、預應力技術施工錨具的選擇

錨具按錨固性能分為摩阻錨固和機械錨固兩種方式，摩阻固錨適用于有粘結的構件，機械固錨適用于所有構件。摩阻固錨應力損失較小、連接較為方便，選擇時應滿足張拉的工藝要求，固錨過程中應力筋的內縮量符合國家標準，當預應力筋錨具組裝件達到實測極限拉力（F）時，除錨具設計允許者外，全部零件均不應出現肉眼可見的裂縫或破壞。對于機械固錨，除必須滿足靜載錨固性能外，還須滿足循環次數為200萬次的疲勞性能試驗。

3、無粘結預應力技術

無粘結預應力筋由單根鋼絞線涂抹建筑油脂外包塑料套管組成，它可象普通鋼筋一樣配置于混凝土結構內，待混凝土硬化達到一定強度后，通過張拉預應力筋并采用專用錨具將張拉力永久錨固在結構中。其特點：不需要預留預應力筋孔道，構造簡單、自重輕；無需預留管道、穿灌漿等復雜工序，施工簡便、設備要求低；預應力筋與外護套間設防腐油脂層，預應力損失小、可補拉；涂有防腐油脂、外包PE護套的無粘結預應力筋，具有雙重防腐能力；無粘結預應力筋與混凝土縱向可相對滑移，應力幅度小，抗疲勞性能好；使用性能和抗震性能好。主要用來抵抗大跨度或超長度混凝土結構在荷載、溫度或收縮等效應下產生的裂縫，提高結構、構件的性能，降低造價。

4、預應力技術在道路橋梁加固工程的應用

用外預應力加固技術對普通道路橋梁加固，拉筋一般呈折線形，對外部拉筋施加拉力后，使錨擠壓混泥土構件，使構件產生與外部載荷作用相反的內應力，已達到消除或減小外部載荷，提高橋梁的強度和承載力，確保橋梁安全工作，延長橋梁的壽命。與普通預應力砼結構相比，體外預應力加固舊橋梁施工簡單、易于維護、加固，減小了鋼筋束的摩阻損失，鋼筋的利用效率高，預應力筋的應力幅值變化小，降低疲勞度。

三、道路施工運用應力技術應注意的問題及處理辦法

1、預應力構件張拉前的裂縫和處理方法

預應力道路橋梁施工技術十分復雜，所以很難避免預應力構件張拉前出現裂縫，通常是有溫度變化、混凝土收縮、基礎的不均勻沉降等因素引起的。如果混凝土表面出現裂縫且較淺而細，一般為收縮裂縫，可通過改善混凝土材料的性能、加強混凝土澆搗的控制和加強混凝土的養護來減少此類裂縫的發生。如果板構件出現貫穿裂縫可能是溫差變化引起的，施工時降低構件的內外溫差可減少裂縫的發生，通常夏季施工時使用低水化熱水泥，冬季施工采取適當的保溫措施。裂縫會降低構件的耐久性和防滲性，需要及時修補，最常用的是壓力注化學膠粘劑法，表面淺細的裂縫一般用表面封閉法，較深的裂縫采用開槽法和壓力注漿法。

2、預應力鋼筋孔道堵塞及預防措施

鋼筋孔道堵塞一般是指波紋管堵塞，即澆筑混凝土后波紋管出現堵塞現象。波紋管堵塞會使預應力鋼絞線不能穿過波紋管，或預應力鋼絞線在通過波紋管時不順暢，增大預應力鋼絞線和孔道的摩擦，影響張拉效果。產生這種現象的原因主要有兩點：第一施工人員施工時出現的問題，為趕工程進度，不能嚴格按照波紋管施工規范操作，引起波紋管安裝定位不準確，導致波紋管折彎或波紋管接頭處套接不牢固或有孔洞，有時在澆筑時操作不當，被振搗棒碰撞振破裂，導致水泥漿滲入管中而堵塞波紋管，焊接鋼筋時，電焊火花可能燒壞波紋管的管壁；第二波紋管本身存在的質量問題，如管壁薄厚不均勻或存在小孔等。

解決辦法：在預應力曲線上找到被堵管的位置，避開主筋，用沖擊鉆緩慢鉆孔，除去管內的混凝土，然后封堵鉆孔。

預防措施：施工時，應防止砼振搗棒觸擊波紋管；進行鋼筋焊接時，應防止電焊火花燒破波紋管的管壁；管道中間接頭、管道與錨墊板喇叭口的接頭，必須做到密封、牢固、不易脫開和漏漿；在砼澆筑完成后，在砼終凝前，用高壓水沖洗管道，并用通孔器檢查管道是否暢通；先在波紋管內穿入稍細的硬塑料管，澆筑完成后再拔出，可預防波紋管堵塞。

結論

當今，我國正在大力修建基礎設施，高鐵和高速公路大量修建，是道路橋梁發展的黃金時期，對道路橋梁的綜合性能提出了更高的要求。所以我們要加大科研投入，不斷引進新的施工技術和新型材料，逐步完善整個配套設施。在實際施工中，嚴格按照施工方案和施工工藝施工，確保橋梁的施工質量，為我國的現代化現設奠定基礎。

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