淺談橋梁施工中預應力技術的應用

(國家林業局昆明勘察設計院，昆明 650216)

淺談橋梁施工中預應力技術的應用

■康建林

(國家林業局昆明勘察設計院，昆明 650216)

本文簡要介紹預應力技術，對其在橋梁施工中的具體應用進行系統探討，同時剖析該技術在應用中出現的問題，并提出相應的解決對策，通過實例分析預應力在橋梁施工中的應用情況。

路橋施工 預應力技術 應用

1 前言

隨著我國國民經濟和交通運輸業的迅速發展，路橋工程也有著巨大進步。在此形勢下，人們對路橋施工的質量提出了更高的要求，這就需要建筑施工企業加大橋梁施工技術研究的力度。其中，預應力技術是橋梁工程施工中最為重要的一項技術，而科學應用該項技術是提升和保障橋梁施工質量的重大舉措。

2 預應力技術概述

2.1 基本概念

所謂預應力技術，就是在工程構件受荷載前預加應力，從而使該構件開裂情況得到延遲的技術[1]。該技術在橋梁施工中應用的目的是提升混凝土工程的施工質量。目前，該項技術在橋梁施工中具有廣泛應用，且發揮重要效用。在橋梁施工中應用預應力技術需要采用高標號混凝土和高強度鋼材。這兩種材料的組合應用可大幅節省施工成本，且可降低橋梁下部結構的自重，能有效避免開裂。預應力技術的科學應用，不但可確保橋梁施工質量，還可節約成本，提升橋梁的整體美感和質感，增加橋梁使用的生命周期。

2.2 預應力技術應用的必要性

(1)良好的使用性：預應力技術的應用可確保橋梁良好的應力效用，采用高標號混凝土和高強度鋼材等，可有效減少施工材料的使用量，能減少一定的結構截面，降低所建橋梁的高度。特別是在當前土地資源異常緊張形勢下，預應力技術的科學應用可有效降低立交橋高度，相應的會縮小引道長度，節省一定量的土地資源，進而實現橋梁工程經濟和社會效益的最大化。同時，該項技術在橋梁施工中的應用還可有效降低橋梁重量，避免混凝土發生裂縫，而橋梁高度降低會促使橋梁整體結構出現積極變化，提高橋梁工程質量，也提升了橋梁的外觀質量[2]。

(2)改善橋梁受力：一般情況下，橋梁工程在設計時，不但要考慮橋梁的使用性和功能性，還應認識到當前城市規劃、地下管道工程建設等現狀。所以，橋梁結構的設計應綜合考慮多個方面。特別是在現階段橋梁施工難度日益增大的情況下，對橋梁結構提出了更高要求。其中，最為重要的是橋梁受力結構，應在減小空間同時，提升受力性，這就要求在設計者在設計時應精確分析，科學布局。預應力技術在施工中的應用，形成橋梁結構復雜性的受力體系，該力系可有效提升橋梁結構的受力能力。譬如：預應力能產生良好的空間效應，此種效應可與彎扭內力產生抵消效用。再如：多梁格寬橋建設中，橋梁預應力可對主梁受力能力有一定的改善，實現均衡性受力，進而提升橋梁整體質量，延長其使用壽命[3]。

(3)延長橋梁使用壽命：采用預應力技術一定程度上增強橋梁結構的抗裂性和抗滲性，進而提升混凝土結構工程的施工質量，降低裂縫發生的概率，這也有效預防水、酸、堿等物質對橋梁的腐蝕，確保橋梁使用的安全性，增長使用周期。

3 橋梁施工中預應力技術的具體應用

浙江省新瀏河大橋為大跨徑懸臂拼裝連續箱梁橋，該橋大量應用了預應力技術。該工程于2013年6月正式開建，施工任務主要是進行連續箱梁懸臂拼裝建造。該橋如依照既定的施工設計，長度為200m，高度為 6m，上層橋寬度為16m，包括兩側防撞欄共1.0m、機動車道 15m；下層分為兩幅，單幅橋寬有5.5m，包括非機動車道4m、人行道和欄桿1.5m。梁高3.5m，高跨比為1∶18，斷面是16m寬的單箱雙室，箱寬9.1m，頂板懸臂長4.2m底板懸臂長5.3m；跨中腹板厚0.4m、底板厚0.25m，墩頂附近腹板厚0.65m、底板厚0.40m，直線變化段10m。

3.1 科學選擇預應力鋼絞線

鋼絞線的選擇直接關系到橋梁施工的質量，其性能也對整個工程的穩定性有巨大影響。當前，我國橋梁施工中預應力鋼絞線常用的類型有：普通預應力鋼絞線、低松弛性鋼絞線、預應力鋼筋及矯直回火性鋼絞線。其中，尤以低松弛性鋼絞線最為常用，其具有耐用性強、價格實惠，及增強建筑構造美觀等特點[4]。應在確保施工質量基礎上，科學選用鋼絞線，如此可有效節省鋼材成本，這是必須考慮的一個問題。要強調的是，在選用預應力鋼絞線時，應特別注意鋼絞線的外層狀態、幾何參數、斷裂荷載基數、伸長率等。比如：新瀏河大橋施工中預應力鋼絞線有兩個類型：一是2000級鋼絞線，二是1860級鋼絞線，最終選擇了前者。原因是2000級鋼絞線強度有明顯提高，但截面積、極限延伸率等參數和1860級無差異，在造價上有一定提升，兩者參數對比如表1。

表1 2000級鋼絞線和1860級鋼絞線參數對比

3.2 合理選用預應力錨具

在選用預應力錨具時，應根據工程結構的預應力應用方法的情況，選用相應的錨具。預應力施工方法主要有兩種：一是先張法；二是后張法。而預應力錨具也分為摩阻錨固型及機械錨固型，兩種錨具存在一定的差異，前者的品種相對較多，因此，它的應用空間相對廣泛。在一般情況下，該類型錨具的錨固力和噸位存在多種變化，所以其廣泛應用到用高速度施工作業中。但是，該類錨具在實際使用中在一定程度上導致應力損失，因而在選用時應充分考慮到橋梁工程施工的實際需要。后者的應用環境有一定限制，主要在高強集束型鋼絲、高強度鋼筋、單根鋼絞線等結構中有廣泛應用。在新瀏河大橋項目建設中，基于2000級鋼絞線，結合實際工況，調整和優化錨具參數，應用了具有高抗疲勞性能的鋼絞線夾片式錨具，即HVM型錨固體系錨具，其具有較強適應性，可穩固有效地錨固2000級及其以下強度級別預應力鋼絞線，同事具有良好放張自錨性能，不需頂壓。

3.3 箱梁鋼絞線預應力施工

箱梁鋼絞線的施工是橋梁預應力構建中重要的內容，該方面的施工需要考慮諸多因素，任何一施工環節出現異常，都有可能引起整個工程施工出現質量問題[5]。其中，最需要考慮的是預應力在張拉過程中鋼絞線張拉順序的設定。通常而言，在箱梁鋼絞線的張拉過程中橫向鋼絞線需要自上而下的張拉，但是腹板則相反，應從下到上實行預應力張拉。對于橋梁整體結構的張拉，應按照這樣的順序進行：橫梁第一批鋼束→縱梁鋼束→橫梁剩余鋼束。在完成張拉后頭天，還應對預應力的管道進行壓漿，該施工工序的開展要求對工程環境予以全面觀察，比如：在雨天環境施工，則會導致箱梁鋼絞線銹蝕，而造成鋼絞線強度降低。所以，假如需要在雨天作業，應提前進行灌漿施工。

4 其它預應力技術應用

4.1 橋梁加固工程中采用預應力技術

將預應力技術應用到橋梁工程加固作業中，可大幅改善和提高橋梁結構承載力。有助于穩定整體結構，延長橋梁工程的整體壽命。而加固作業的開展是要有諸多構件補強、結構改善等操作，如此修建的橋梁才可充分滿足當前社會和經濟發展的實際要求。常用承載力提升手段有多種，比如：改變受力體系、加強外部預應力、加固橋面補強層等，但是在具體施工中，則可全面采用預應力技術進行加固，主要的應用方式是在橋梁構件增加一定的預應力，如此在受拉區就能產生必要的壓應力，進而促進橋梁構件承載力的提升，加固效用就能充分表現出來。

4.2 受彎構件采用預應力碳纖維加固

目前，在我國橋梁施工中碳纖維具有較為廣泛的應用，特別是施工方便、強度高、性能良好的碳纖維。應用碳纖維可形成一種應力，其實際產生的效用和混凝土應變增量存在密切關系[4]。換言之，倘若混凝土的初始應力明顯大于碳纖維產生的應力，那么橋梁構件就會遭受一定破壞，使得碳纖維的優勢和作用不能有效發揮。因此，在橋梁施工過程中要科學合理的應用預應力技術，在進行碳纖維粘貼施工時應對所用碳纖維加載一定的預應力，如此就能產生相應的初始應力作為基礎，使其實際效用得以發揮。

5 結束語

目前，預應力技術在橋梁施工中的作用日益凸顯，受到人們的重點關注。因此，施工企業應充分認識到預應力技術在橋梁施工中可有效提高工程質量，提升橋梁外部結構的美觀度。該技術具體應用過程中還應加強施工材料、工藝等研究。

［1］史智勇，趙永紅，劉云平．淺析路橋施工中預應力技術的應用［J］．中國水運,2013，31(2)：159-162.

［2］李慧萍．芻議路橋施工中預應力技術的應用［J］．科技創新與應用, 2015，11(06)：152-153.

［3］劉偉.淺析路橋施工中預應力技術的應用［J］．價值工程,2010，12 (21)：197-199.

［4］金龍云，李浩銘 .淺析路橋施工中預應力技術的應用［J］．科技傳播,2011，10(17)：103-104.

［5］趙青山.探究路橋施工中預應力技術的應用［J］．科技與企業,2015，10 (15)：127-129.

［6］鄧寬億，曾驛桀.預應力技術在公路橋梁施工中的應用［J］．中國新技術新產品,2010，10(04):127-129.