路橋項目施工中預應力技術的應用研究

朱樹芳

（中鐵四局集團有限公司市政工程分公司，安徽 合肥 230022）

1 路橋項目施工中預應力技術

1.1 預應力技術概念

預應力技術就是在道橋施工工程中，通過構建預應力構件，以混凝土構件產生的預應力平衡荷載產生的壓應力的技術。從字面意思上理解，“預應力”就是提前將受力單位受到的力，通過架構構件的形式，提前將鋼結構受到的負載進行抵消或部分抵消。以路橋工程為例，路橋工程的荷載越高，那么路橋工程是越安全穩定的，但是如果承受不住荷載，那么路橋工程就會倒塌。在此所說的荷載，包括路橋工程自身的重量荷載，還有風雪荷載，在地震多發地帶還要注意地震荷載。如果路橋工程中的抗拉強度不足，導致很容易因為荷載過大導致出現裂縫的問題，嚴重會影響到工程安全。混凝土具有較高的抗壓強度，能有效彌補路橋工程的建設施工不足，并且延遲受拉區產生開裂。預應力技術能使路橋項目工程具有較高的抗壓能力、抗滲性和抗裂性，能有效提升路橋項目的剛度和強度，防止路橋工程出現開裂和撓度，是提升路橋工程的經濟效益，讓建筑更加美觀輕巧的關鍵技術。

1.2 預應力技術在路橋施工中的應用現狀

上世紀五十年代，中國推廣的預應力技術是通過在混凝土中添加冷拉鋼筋來提升工程的強度，這時候的預應力技術主要應用在混凝土屋梁的施工，以及工業廠房構件上，在二十世紀80 年代，預應力技術在正式在路橋工程中使用。目前路橋工程中預應力技術的應用也是日漸成熟，并且也有一些新工藝和新技術應用于路橋工程中，同時，在現代市場經濟發展的歷史背景下，車輛的承載力增高，對路橋工程的承載力要求更高，所以也必須進行一定的改變，才能提升工程施工質量，并且保證路橋工程的安全運行。

2 預應力技術在路橋工程施工中的應用

2.1 鋼筋混凝土多跨連續梁

梁和板構成了鋼筋混凝土的受彎構件，而連續梁就是具有多余的約束混凝土結構，多跨連續梁就是具有兩跨以上連續梁支座的結構，多跨聯續梁的特點為剛度大、抗震能力強，但是該結構對支座的要求非常高，如果支座出現變形導致沉降問題的出現，路橋工程內部會被施加附加內力，導致路橋工程承受除了路橋表面的壓力外，還要承受工程內部的壓力，導致工程很可能出現損壞的問題，因此預應力技術在路橋工程多跨連續梁中的運用，就是在穩定連續梁，避免支座等出現變形沉降的問題。

預應力技術的施工流程如下，首先安裝梁模板，在施工前計算鋼絞線的下料長度，并根據梁預應力曲線、千斤頂長度計算下料總長度，之后扎綁鋼筋。其次，焊裝波紋管，波紋管的接頭大于主管內徑3 毫米的波紋管套接，以300 毫米的膠帶封口避免漏漿。然后，安裝鋼絞線，并澆筑混凝土，張拉預應力鋼筋，預應力張拉之前需要計算張拉理論值，根據張拉值計算公式計算總的拉伸長度。但是預應力鋼筋應當以整束張拉，如果發展伸長值與計算值存在較大的出入，則需要查明原因，重新張拉。在妥善解決完問題后，方可進行灌漿和封錨工作。

2.2 橋梁受彎構件

目前使用粘貼碳纖維片材作為受彎構件進行加固的案例非常多，因為構件在加固之前就有了初始內里，所以最開始就會使鋼筋混凝土產生拉應變和壓應變，但是在混凝土的壓應變達到峰值以后，就會導致碳纖維片材的最終應力值達到最小，這時候就體現不出粘貼碳纖維片材的高強度特點了，因此在設計的時候，要計算體外預應力筋的應力損失。首先就是計算磨阻損失，在設置體外預應力筋的時候鋼索通長布置，跨間設置轉向塊內曲線導管，因為在轉向導管中會產生摩擦力，導致預應力損失，所以需要根據平衡條件計算摩擦損失，并且調整應該設置的預應力，以達到平衡摩擦力的作用。另外還需要計算錨具變形損失、鋼筋應力松弛損失和分批張拉、徐變損失。在進行橋梁加固工程的時候，混凝土的收縮已經基本完成，故而相較新工程，橋梁加固工程可以減少關于分批張拉、徐變損失的計算。

2.3 橋梁加固

上文中也已經提及，橋梁加固工程可以不計算分批張拉、徐變損失，但是因為是通過構件的形式補齊橋梁原有的承載力，從而達到提升橋梁的效果，因此在進行橋梁加固的時候，也要計算加固構件的預應力，對薄弱的構建進行加強，加固基礎，如果有必要也要采取改變路橋工程結構的方式進行加固。在橋梁加固工程的時候，可以采取五種方式進行加固改造，分別是：1） 增大橋梁工程的橫截面面積；2）施加體外預應力；3） 增加配筋；4） 改變橋梁的受力體系；5） 增加橋梁構件在橫向上的聯系，在實際工作中，應當根據橋梁工程的實際情況進行分析。

3 路橋工程施工中預應力技術的應用

3.1 協同多部門，設計合理的預應力施工建設體系

在進行路橋工程施工中，應當實現部門的協同合作，共同促進預應力技術的施工建設良好推進。在施工前應當對預應力施工技術做出規范，如設計上的規范和施工要點上的規范。目前使用得較為廣泛的體系是XYM 和OVM 體系，頂板的鋼束在腹板頂端集中錨固，財務空間鹽線形式結合平豎彎曲帽，錨固位置設計在底板上，在設計時候的時候需要符合以下要點：

1） 最大限度發揮預應力的力學效應，布束需要以將預應力分布在的建筑的全截面上為標準，并縮短傳力的路線。

2） 在設計的時候沒必要再設計齒板構造，只要保證箱梁的尺寸是符合受力需要的就可以，?按S 線型將頂、底板鋼束進行錨固，以消除集中錨固點產生的橫向力。

3） 做好預應力筋的定位工作，為了保證工程質量，在最開始設置預應力筋的時候，就要保證平面順直，預應力筋和錨板垂直，并且避免混凝土澆灌過程中預應力筋移位。倘若出現實際工程與測算值不符合的問題，需要及時停工檢查，分析問題來源，并且在解決問題以后再施工。

3.2 嚴格施工流程，做好施工質量要點控制

1） 預留孔道，為了保證受力狀態符合路橋工程設計，預留孔道應當做到合理、位置正確，因為孔道的位置就是預應力的受力位置，所以要做到精確定位，至少要有兩個的基準面定位，定位筋間距應當符合設計要求，材料使用圓鋼材料。孔道位置設計應當符合以下要點：

①筋間距：直線100cm、曲線50cm；②引橋設計：直線100cm、曲線25cm；③位筋形狀：U 形或“#”形；④安裝方式：綁扎、焊接；⑤波紋管接頭長度：5～7 倍直徑；⑥波紋管連接規范：對稱伸入，注意封閉喇叭口。

2） 預應力筋處理，預應力筋應當在施工前先進行處理，保證符合施工質量要求。

①施工預應力筋的選擇。在施工中一般選擇7 絲鋼絞線作為預應力筋材料，預應力筋應當滿足標準抗壓強度，根據工程的不同，設計不同的控制制應力，一般比較常用的設計值為70%、72%和75%。②下料。預應力筋下料應該根據現場的施工工具的尺寸確定下料尺寸，因為像千斤頂、錨具等工具，在設計的時候很難做到統一標準，因此在施工的時候，需要根據現場的施工工具為參考，避免原材料的浪費。下料切割需要以扎絲扎緊鋼絞線，保證線頭不散且切口平直。③穿束。無論采用先穿法還是后穿法進行鋼絞線穿束，都要以保證管道的通暢為原則施工。孔位、工作錨和限位板的孔位設計應該排列一致，下料穿束工作完畢、做完混凝土澆筑工作以后，需要對鋼絞線進行抽拉，保證管道的通暢。

3.3 預應力筋張拉

因為預應力筋主要采用的是控制應力為主，因此在進行預應力筋張拉時應當注意控制分階段張拉長度合伸長量。但是要注意，最開始在進行張拉施工的時候，因為鋼絞線處于松弛的狀態，張拉機存在一定的縫隙，且會進一步進行彈性壓縮，所以這個時候的伸長量不必測算，因為其并不能看做受力實際伸長量。為了保證測量的準確性，禁止使用塑料直尺和普通卷尺，而要采用鋼直尺和鋼板尺，且需要檢驗合格。設某鋼絞線在10δ0、20δ0 和100δ0 時的取值分別為，a（mm）、b（mm） 和c（mm），張拉量的實際取值可以見表1。張拉的工作原則為同時張拉、對稱張拉。當預應力筋的伸長量超過理論伸長量6%的時候，需要進行原因分析，保證張拉工作的準確性。

表1 應力工程施工伸長量和控制應力取值關系

3.4 真空壓漿

一般在路橋工程的預應力施工中采用真空壓漿，真空壓漿的工作流程如下：檢查閥門安全和開關的關閉、確定抽吸的真空端和吸漿端、啟動真空泵并達到-0.1MPa 負壓、排出壓漿多于的水分和氣泡，檢查泥漿稠度是否合標、壓注水泥漿、封閉出氣孔，并在0.7MPa 的壓力下關閉壓漿機。壓漿過程中需要保證緩慢灌漿、勻速壓漿，并保持壓漿的持續性，一旦開始不能中斷，因此需要做好檢查工作，并嚴格控制水泥漿的配合比。

4 路橋施工中關于預應力技術的反思

為了確保路橋工程施工的有效開展，有必要對路橋工程的施工進行質量管理和技術管理。嚴格把控施工中容易忽視的因素，并且采取有效的應對措施，規避施工風險。預應力施工需要嚴格控制施工質量，在實際的工作中，應當對容易出現的施工問題進行風險防控，一旦出現問題采取有效的應對措施。例如，在壓漿、錨墊板安裝等工程施工過程中，很容易因為波紋管堵塞、水泥漿質量不過關等問題影響施工效果，那么這時候就需要技術人員分析問題成因，并且以有效的應對措施保證施工的有效性。

重視人員的管理，加強人員的培訓，在單位內部要定期開展技能培訓，提升技術人員的自身專業技能。嚴格責任制度，在實際的施工中也能發現，部分工程人員為了盡快完工和逃避責任，往往會采取隱瞞工程弊端的行為，導致后續的工程施工受阻。因此在施工建設單位內部也應當建立嚴格的責任制度，出現問題能責任到組到人，如此一來通過對施工人員的嚴格要求，避免施工操作過程中，就使得路橋工程出現質量隱患。

5 結語

總而言之，在進行道橋項目施工的時候，做好預應力設計工作是基礎，嚴格施工流程是關鍵，保證在灌注混凝土的時候就不變形不移位，能盡量利用內壓應力消除拉應力，避免橋梁工程和道路工程過早出現開裂的問題，施工的質量控制要點就是嚴格控制每一項工作的施工參數，在進行施工的時候，需要嚴格審查施工是否符合設計的要求，倘若一旦出現材料不合標的情況，就需要及時處理，分析失誤原因。在施工過程中需要嚴格管理施工現場，并且規范操作，嚴格規范施工人員的行為規范，這樣才能保證施工質量，保障路橋工程保持良好的使用壽命。