道路橋梁工程建設中預應力技術的研究

賀佳

摘 要：預應力技術越來越普遍應用于路橋施工中，其不僅能有效提高道路橋梁建筑的使用壽命，還能減輕道路橋梁自重，提升橋梁結構的穩定性。預應力技術在受彎構件、箱梁鋼絞線施工、混凝土和加固作業中使用廣泛。在道路橋梁工程建設中，未來預應力技術研究的重點是要進一步開發應用新材料、加大應用技術研究力度和改進標準規范和設計方法。

關鍵詞：預應力技術 道路橋梁 建設 研究

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0040-02

1 預應力技術概述

預應力技術，是指為了改善結構，在施工期間給結構預先施加壓力，在結構服役期間預加壓應力可全部或部分抵消荷載導致的拉應力，避免結構破壞。混凝土結構中的預應力，是指在道路橋梁工程的建設施工過程中，使用碳纖維片對混凝土的應變能力進行加工，使之形成較強的抗壓力。

在我國，預應力技術已經經歷近60年的發展，逐步形成了比較成熟的技術。隨著社會的發展和工程建設的需要，預應力的應用范圍已經超出預應力混凝土技術，發展到了預應力鋼結構技術等，并由單純的房屋、橋梁結構逐步擴大到地下建筑、核電站安全殼等方面的應用。預應力經過常年的發展，被賦予了中國特色，并在道路橋梁工程中應用范圍日益擴大。

2 預應力技術優勢分析

隨著我國經濟的快速發展，尤其是國家“一帶一路”等重大戰略的需求，建筑行業迎來了突發猛進的發展階段。自然，預應力技術也越來越充當了路橋施工的重要技術手段。預應力技術給道路橋梁隧道等帶來的良好抗滲性和抗拉能力，最大化地保證了路橋施工的質量，從另一個角度而言，整體上提高了路橋的性能。對于道路橋梁等施工來說，混凝土和鋼材應用如何，直接關系到預應力技術的效果。換句話說，預應力技術中的兩個必要條件就是做好鋼絞線和錨具的優化工作，一方面使施工材料與鋼材得到最大程度的節約，另一方面在結構中防止混凝土開裂現象發生。預應力技術優勢如下。

2.1 增強耐久性，有效提高道路橋梁建筑的使用壽命

我國人口數量居世界第一，隨著交通運輸業的發展，道路橋梁作為公共交通的主要干道，通行的車流量和運輸量呈急速上升趨勢，對橋梁結構的耐久性帶來挑戰。在道路橋梁工程中預應力技術的應用，能夠有效提高道路橋梁的抗裂性、抗滲性和抗壓性，減少混凝土裂縫，有力避免酸堿鹽對道路橋梁的腐蝕，減少或消除外部重量對橋梁結構的拉力，保證了道路橋梁的使用壽命。

2.2 減輕自重，有效節省建筑材料

我國人均國土面積小，土地資源非常緊張，如何在有效的空間中建造實用的交通設施和線路，成為預應力技術施展拳腳的重要原因。作為道路橋梁建設中一項重要且基礎的技術手段，能有效降低立交橋的建設高度，減小上橋引道長度，使土地資源得到合理化利用，帶來了最大的社會經濟效益。同時，從另一方面減少了鋼筋和混凝土等的使用量。不僅能降低橋梁的自身重量，還給橋梁結構帶來了良性的變化，預應力技術尤其對大跨度、重負荷的橋梁結構作用非常突出。

2.3 協同作用，提高受壓構件的穩定性

在沒有應用預應力技術的前提下，受壓構件遇到一定壓力時，因自身承受不了會發生彎曲和變形，一致混凝土等整個結構遭受破壞，影響工程質量。而預應力技術的參與使鋼筋能夠完全承載壓力，還能協助消減周圍混凝土的壓力，提高了受壓構件的穩定性能。

3 預應力技術在道路橋梁施工中的具體應用

3.1 應用于受彎構件中

在路橋工程中，預應力技術主要使用碳纖維。其簡便、強度高，易產生應力，與混凝土應變增量直接產生關系。但是，施工中要注意混凝土和炭纖維應力的配合，如果混凝土應力超過碳纖維應力，那么就會損傷橋梁結構，碳纖維起不了任何抵抗壓力的作用。因此，在使用碳纖維時，要對碳纖維加載預應力，讓其在富有應力的基礎上與混凝土完美結合，充分發揮出效果。

3.2 應用于混凝土施工中

混凝土預應力技術有著嚴格的使用要求和環境，只有合理運用才能發揮其重要作用。其主要集中在混凝土振搗技術：一是插入時要快，拔出時要慢，以免在混凝土中留下空隙；二是每次插入振搗的時間為20～30s左右；三是振搗時間不宜過久，影響混凝土質量；四是振搗時振搗器應插入下層混凝土10cm處；五是振搗插入前后間距一般為30～50cm，防止漏振；六是振搗時不要碰到模板、鋼筋和預埋件。

3.3 應用于箱梁鋼絞線施工中

在施工時，箱梁鋼絞線預應力有許多環節需要注意。首先是鋼絞線的張拉順序，其橫向鋼絞線一般要求從上往下張拉，而腹板則是從下往上張拉。其次是時間要求高，預應力管道在箱梁鋼絞線張拉后的一天內要完成壓漿。最后是要因地制宜，天氣狀況不佳或發生下雨等情況下就不能施工，因為雨水會對箱梁鋼絞線造成腐蝕，影響鋼絞線的強度等，需要提前做好環境觀察。

3.4 應用于加固作業中

道路橋梁的加固作業非常重要，是提高路橋承載力不可缺少的一步。一般而言，路橋工程大多通過改善構件結構來完成加固。預應力技術的應用，可以改變路橋的受力體系，從而增加預應力，提高橋梁承載力。

4 預應力技術發展展望

近年來，我國大力倡導綠色建筑和可持續發展，預應力作為結構高效、節材、耐久的技術必將得到更廣泛的應用，成為未來大型復雜工程的重要選擇。

4.1 突破技術瓶頸

雖然，預應力技術廣泛應用于橋梁道路建設中，但是其也面臨著發展的瓶頸，尤其是預應力鋼筋的耐久性能、防火性能還不太理想，將是未來應繼續改進和深入研究的方向。預應力技術要實現新的跨越，一是必須要積極發展預應力智能化張拉技術，減少人為因素對施工質量的影響，實現其智能化；二是要集中力量改進灌漿技術和設備，有效提高灌漿質量。

4.2 開發和應用新材料

材料是實現技術飛躍的基礎，預應力技術如要得到長足發展，開發和應用新材料是必要條件之一。目前，高強度鋼材在預應力技術中發揮了一定作用，但遠還有提升的空間。要繼續開發那些耐久性好、強度高、自重輕的碳纖維和聚酯纖維類材料，在實現質量提升的同時減少材料成本的投入。

4.3 提高技術標準

當前我國預應力混凝土房屋建筑水平還比較低，主要表現在： 一是某些預應力結構抗裂要求過嚴，造成鋼浪費；二是綜合技術效益分析研究薄弱，無法突顯預應力結構的綜合優勢。此外，預應力技術作為綠色技術，推廣空間還非常巨大。

參考文獻

[1] 馮大斌，梁存之.現代預應力建筑鋼結構的應用與發展[J].建筑結構，2011（11）：69-73.

[2] 江俊波.預應力技術在路橋工程施工中的應用[J].住宅與房地產，2017（29）：199.