對公路橋梁施工中預應力技術問題分析

黎繼雄(中鐵九局 廣州分公司，廣東 廣州 510802)

0 前言

預應力技術是公路橋梁領域一種重要的施工技術，其在路橋工程中的應用起始于二十世紀五十年代中期。作為一種重要的路橋工程施工技術，預應力技術發展極為迅速，同時在大量的工程實踐中形成了關于預應力技術理論計算、施工規 范、施工流程、試驗檢測以及質量管理等方面的體系，并不斷完善。預應力技術措施可以運用于多跨連續梁、受彎構件等，也可以用于路橋工程的加固施工，同時也適應于路橋工程的邊坡或山體錨固、頂推施工等，應用前景極為廣泛。

1 預應力技術的優勢

預應力在公路橋梁中的運用并不僅僅局限于公路橋梁的主體結構，在邊坡錨固等方面的應用也為公路建設節約了大量的施工材料。減輕自重，增強公路橋梁結構的抗滲、抗裂、抗滑作用，降低其主拉應力，提升結構剛度，具有便捷施工、設計安全等特點。因此，預應力在公路橋梁建設中有著非常重要的運用價值。

2 預應力在公路橋梁施工中的應用

2.1 預應力鋼絞線的選擇

近幾年，國內外選擇預應力鋼材主要是預應力的鋼筋、冷拉鋼絲、低松弛鋼絞線等。其中，低松弛鋼絞線的最新一代具有經濟、使用方便、建筑美觀等優點，已在橋梁、核電站等大型建筑上得到很好運用，也越來越受到國內外大型施工企業的重視。相比其他鋼材，預應力鋼絞線的使用可節約1/3左右材料，其經濟、社會效益也逐漸凸現出來。選擇預應力鋼絞線主要考慮性能參數（幾何參數、伸長率、松弛情況等），在標準方面，考慮規格、尺寸、延伸率等。

2.2 預應力錨具選擇

選擇預應力錨具，主要考慮機械錨固與摩阻錨固兩方面。機械錨固是用機械加工的方式形成一個適合在預應力鋼材端部使用的錨碇工作條件，并加以錨固;摩阻錨固主要是將預應力鋼材形成錨旋作用將其“擠緊”，這一類型品種繁多，應用也相對廣泛，穿索較方便，但損失較大，在連接方面不夠便捷。

2.3 預應力效應分析

在預應力混凝土施工實踐中，首先假定預應力鋼筋的分布圖，然后對整體所能承受的極限狀態進行應力分析，詳細檢查各截面應力的具體狀態，當其不能滿足施工實際要求時，應當改變鋼筋的分布，以求設計出能夠滿足應力的有效分布圖，即預應力筋、錨具和體系設計都取決于效應的分析。在損失方面主要包括瞬間損失與后期損失兩種。

2.4 預應力技術在路橋鋼筋混凝土結構中應用

混凝土裂縫是常見的質量通病，尤其是在大型公路橋梁施工中極容易出現混凝土裂縫。將預應力技術應用到鋼筋混凝土當中，可以避免出現裂縫，而且效果顯著。預應力的集中應用是在公路橋梁混凝土的構建和結構使用之前，將受拉區的混凝土施壓，在進行混凝土鋼筋的張拉后，鋼筋通過自身的回縮，讓受拉區能預先感受到鋼筋施加的壓力。

2.5預應力技術在混凝土路面的應用

公路橋梁預應力技術在混凝土路面的應用，其原理大致和鋼筋混凝土結構中的應用相似，都是依靠預應力鋼筋的配置對路面混凝土進行相關約束，使得路面延緩出現裂縫，甚至不出現裂縫。運用好混凝土路面的預應力技術，前期準備工作必不可少，路面交通荷載力、溫度、濕度、摩擦約束等都要進行深入探討，防止在施工期間出現收縮裂縫。這一技術在目前項目建設中已日趨成熟。

3 公路橋梁預應力技術存在的問題

3.1 預應力張拉的時間問題

近幾年，為了提高混凝土預應力的早期強度，大多采用添加早強劑的方式，在混凝土澆注3d之后，開始張拉，張拉后等待混凝土到達一定強度。若混凝土強度增加過快，彈性模量增加過于緩慢，就會使預應力的損失有所增加，使橋梁承載能力不足，從而出現較多的裂縫。另外，采用早期強度的混凝土做檢測試塊來代替實際強度，也存在一些問題。實踐證明，早期使用早強劑的混凝土都不能達到實際標準。

3.2 預應力鋼筋管道堵塞問題

由于施工人員的技術經驗不足，在混凝土澆筑中很容易出現野蠻作業的情況，或者是沒有做好及時的保護措施，都有可能造成預應力鋼筋的管道出現堵塞，使張拉預應力的鋼筋不能夠順利通過，從而影響張拉的實際效果，導致預應力鋼筋的實際伸長值與理論值出現較大差別，這也會給路橋的成本、工期等造成相當大的麻煩。所以，避免預應力堵管不僅要求嚴格按照安裝管道的相應規范來實施，對管道內部做好精確定位，防止管道出現彎折、扭曲等現象;在現場施工中，也應盡量避免野蠻作業，安排專業人員進行跟班;對于孔道的施工，要控制好抽芯時間。

3.3 張拉力控制問題

由于預應力施工技術起步相對較晚，公路橋梁預應力施工沒有較為明確的規范，張拉控制不夠嚴謹。大多工程都采用1.5級油壓進行計量，且施工人員也沒有進行相關專業培訓，對于張拉的控制忽高忽低，導致實際誤差較大。尤其是進行多束張拉的時段，由于對張拉的控制不夠周全，各束張拉力不同，也會對預應力鋼筋混凝土結構產生嚴重影響。因此，要加強施工人員的專業技術培訓，提升整體設備條件，規范施工。

在后張法預應力鋼絞線的張拉過程中，主要受到管道彎曲、管道偏差引起的摩擦力的影響。在鋼絞線張拉時，鋼絞線順著管壁滑移，和張拉方向產生的摩擦力相反，這樣使得每一段的伸長值都有所不一，其理論計算法為:

式中：△L——預應力筋理論伸長值，mm；

PP——預應力筋分段平均張拉力，N；

L——預應力筋分段長度，mm；

AP——預應力筋截面面積，mm2；

EP——彈性模量，MPa；

p——預應力筋張拉端的張拉力，N；

K——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數；

μ——預應力筋和孔道避的摩擦系數；

θ——張拉端到截面曲線部分切線的夾角之和，（°）。

在分段進行計算時：

PZ=Pq×e-(KL+μθ)

式中：PZ——分段的終點力，N；

Pq——分段的起點力，N。

其他同上。

3.4 收縮徐變過大

在公路橋梁預應力施工中，由于混凝土路面收縮徐變過大引起的預應力損失會對工程質量產生嚴重影響，因此，施工中不能過多使用外加劑來增加和易性，應盡量采用強度高、水灰比小的混凝土，通過高質量的收縮與低徐變量來控制工程質量。

4 結語

總而言之，預應力技術是公路橋梁領域一種重要的施工技術，其在公路橋梁建設事業中的重要性是不言而喻的。在我國，預應力混凝土的結構是量大面廣的中、小型路橋工程的首選。在公路橋梁建設實踐中不斷完善預應力技術施工體系，規范預應力技術施工工藝，并做好施工質量控制工作，對于進一步促進我國的公路橋梁建設具有極為重要的現實意義，應當引起我們的足夠重視。