探究橋梁施工中預應力技術的應用

馮小東

(山西交投忻阜高速公路管理有限公司，山西 太原 034015)

0 引 言

橋梁工程是我國交通基礎建設中的一個重要組成部分，其施工質量安全與人民的生活密切相關，而施工質量優良，將直接給人民的生命財產安全帶來嚴重的后果。由于橋梁預應力技術具有減輕自重，增加抗滲、抗裂、抗滑作用，降低橋梁主拉應力、提升橋梁的結構剛度、便捷施工、設計安全等特點，便在橋梁施工中引入預應力技術可以有效的提高橋梁施工的質量和安全性，可見預應力技術的發展對橋梁工程使用壽命、承載力的提高有著重要的意義，從而進一步的推動我國橋梁工程建設的技術水平。

1 橋梁施工預應力技術概述

1.1 預應力技術的基本含義

預應力技術就是指在橋梁施工中，結構承受外荷載之前，預先在構件自身施加一定的預應力，通過該方法來提高結構的抗壓強度，增加橋梁施工段整體的抗荷載能力，以改善結構使用性能的一種施工技術。

1.2 預應力技術的特點

對預應力技術進行分析和研究后發現，其主要特點為：第一，使用性能好。隨著科學技術的快速發展，該技術在橋梁施工過程中，預應力筋強度高，與混凝土有較好的粘結力，特別是在溫差變化較大和沖擊荷載的作用下，力學性能良好，抗裂、抗滑的性能顯著加強，有助于提高橋梁工程的整體施工質量；第二，分析合理、科學有參考價值。通過采用科學、信息化手段，橋梁施工預應力技術可使橋梁的單一結構向多結構、難度大的結構體系進行轉變，從早期的石拱橋、梁橋發展到現階段的懸索橋、斜拉橋以及組合體系等大跨徑橋梁。并且通過高科技數據分析和處理，試驗檢測等論證分析，有效的減少施工過程中的材料不合理利用和資源不合理占用，確保了橋梁工程施工技術的全面性和嚴謹性；第三，增加橋梁工程的使用壽命。工程的使用壽命主要由工程的施工質量和后期維修養護兩方面所構成，合理選擇預應力技術，可以實現材料選用、技術選擇和施工質量等多方面的需求。能夠積極應對和解決工程施工中的瑕疵和弊端，增加工程的使用壽命。

1.3 預應力技術在橋梁工程中的作用

(1)增強橋梁的耐久性

在橋梁工程施工過程中，其施工質量不僅關系到人民的生命財產安全，也涉及到人民的生活品質。同時，在橋梁建成使用過程中必然會受到雨水、風力等自然界的侵蝕和破壞，而橋梁預應力技術作為橋梁上部結構的關鍵技術，起著非常重要的作用。預應力材料在橋梁受彎構件中，可防止受壓區的混凝土的壓應變達到混凝土的極限壓應變，而預應力技術在橋梁施工中的應用，可以在很大程度上提高各結構部位的強度和剛度，增加了公路橋梁的承載力，從而提高橋梁工程的使用年限。

(2)提升橋梁的使用功能

在橋梁施工中運用預應力技術，即合理的將預應力技術引入到混凝土結構中，該技術的引入能夠積極促進混凝土施工材料性能的提高，特別是預應力筋與混凝土有良好的粘結力，可以使預應力筋在荷載作用過程中結構下部拉應力減小，隨著科學技術的不斷發展，預應力技術在橋梁施工中的應用已經逐漸趨于成熟，所以橋梁施工中運用預應力技術，也能夠在一定程度上降低大跨徑橋梁施工的難度，有效的降低橋梁的自重，進而減輕橋墩承受荷載的應力，減少橋梁支撐結構開裂風險幾率，進一步提升橋梁的使用功能。

2 橋梁施工中預應力技術的應用

2.1 在橋梁加固施工中的應用

為促使橋梁的結構能得到改善，對橋梁加固施工技術進行升級，有助于提升橋梁施工水平，促進橋梁施工的可靠性。所以，在進行加固施工時，施工人員要根據橋梁的要求，計算出橋梁所需預應力值，確保橋梁后期使用過程中的承載力，一是預先對橋梁構件施加預應力，使構件的受壓區預先產生壓應力，從而減小構件在初始彎矩作用下的壓應變及拉應變值，增大構件達到極限承載力時所產生的應變增量以及加固鋼筋時的應力，充分利用加固鋼筋的強度，進而使得橋梁在承受荷載時，能夠滿足相應的荷載要求；二是對于橋梁工程而言，只有確保整個構件荷載受力均勻，才能夠確保橋梁使用的可靠性和安全性，所以橋梁施工前需要對橋梁基礎的整體受力情況進行分析，必要時聘請有關檢測單位對橋梁的基礎和墩身做超聲波和荷載試驗，以確保橋梁基礎結構在后期使用過程中各部分能夠均勻受力，以延長橋梁的使用壽命。

2.2 在受彎構件中的應用

由碳纖維構成的受壓構件通常用于橋梁施工中，以適應橋梁構件受外力荷載而不會發生斷裂等故障，因此，在加固混凝土受彎構件的過程中，往往會將碳纖維片應用過來。通常情況下，有初始內應力存在于受彎構件的內部結構中，混凝土中有拉應力和壓應力的相互作用，因此，在壓力的影響下，使混凝土壓應變值有所變大，從而就能夠提高橋梁承載力。

2.3 在鋼筋混凝土施工中的應用

鋼筋混凝土在橋梁工程施工過程質量起主導地位。而預應力技術在鋼筋混凝土中的應用具有代表性，特別是在公路橋梁施工中，混凝土施工是必不可少的。在實踐中，鋼筋混凝土裂縫的發生率較高。因此，在鋼筋混凝土中運用預應力技術，通過鋼筋自然回縮的過程就會產生一定的預應力，而鋼筋混凝土受到外荷載作用下，在構件受拉區對混凝土的鋼筋進行拉伸，隨著外荷載的增加，混凝土受到張拉，伸長得到控制，可以抵消受拉區混凝土的預壓力外力作用，有效地避免了鋼筋混凝土的裂縫。

3 公橋梁梁施工中預應力技術存在的問題與對策

3.1 波紋管堵塞

橋梁施工過程中，施工人員安裝預應力波紋管時，需檢查波紋管是否出現折彎或者堵塞等問題，施工單位還要定期對作業人員進行操作規程培訓，嚴格按照設計圖紙要求控制好預應力波紋管定位點，保證施工期間管道坐標定位準確。而且，在施工前材料檢驗員要對波紋管道的強度和剛度進行檢驗，確保施工前波紋管道的質量，而在后期的混凝土初凝前，應當用通孔器檢查、拉動、疏通的方法解決，如果預先置入預應力筋，施工時只需拉動預應力筋即可，而波紋管被堵時，則需標明波紋管堵孔的位置，然后鑿開，進行疏通，以便于后期的使用。

3.2 預應力構件裂縫問題

在晝夜溫差較大環境下施工，預應力構件會因為外力張拉而出現裂縫，而當受到外力荷載變大時，就會加速構件裂縫的增加，進而影響橋梁施工的工程質量，針對該情況：一是控制好張拉的時間，避免彈性模量和強度的增長不同步，這樣混凝土早期變形大，承載力低會造成裂縫病害；二是由于氣候溫差變化大，澆筑混凝土時可選用內降外保，蓄水保溫的措施，從而降低裂縫出現的可能性。

3.3 孔道壓漿不密實漏漿等問題

為了預防橋梁工程后期預應力鋼筋銹蝕的問題，增加橋梁的使用壽命，一般是通過對預應力鋼筋孔道中壓注水泥砂漿來實現。但是，在實際施工過程中，常會出現孔道注漿不密實、漏漿等原因而導致鋼筋銹蝕。目前在橋梁施工過程中，首先利用高壓水槍對孔道進行沖洗，以祛除孔道中的雜物；然后，控制好水泥漿體的質量，保證水泥漿按照設計配比摻和；最后，用壓漿機對預應力管道進行壓漿，當水泥漿液從預應力構件一端向另一端飽滿流出為止；因此，預應力筋防腐蝕性能、安全性能和耐久性能受到灌漿質量好壞的直接影響。

4 結 論

綜上所述，預應力施工技術已經廣泛應用于橋梁施工中，并涉及到加固、混凝土施工以及受壓構件施工等各個方面，對于橋梁工程預應力施工中所存在的各種問題，只有經過詳細的分析和研究，找出對應的解決思路和方法，才能夠促進我國橋梁工程施工的質量水平，實現橋梁施工的安全高效可持續發展目標。