預應力技術在公路橋梁工程施工中的應用

劉宏志

（佳木斯市公路管理站，黑龍江 佳木斯 154004）

0 引言

在公路橋梁工程的施工過程中，預應力施工技術一般是指在鋼筋混凝土構件承受自身重力荷載或外部荷載之前預加拉應力，使整個混凝土構件的強度得到提高，推遲混凝土構件裂縫出現的時間，進而提高構件的耐久性，增加公路橋梁工程的使用壽命。在公路橋梁工程的施工過程中，預應力技術不僅可以提高橋梁工程結構體系的抗滲能力和抗剪能力，而且在風荷載或地震的作用下還可以提高橋梁工程結構的抗災害能力。同時，預應力技術的應用還能夠有效降低鋼筋材料和混凝土材料的使用量，在提升構件設計性能的同時，有效減少構件自身尺寸和質量，進而提高公路橋梁工程的經濟效益與社會效益。

1 在公路橋梁結構中預應力的整體受力現狀

1.1 預應力存在受損問題

在公路橋梁施工過程中，與其他結構相比，預應力結構消耗相對較低。然而，在預應力施工過程中，在摩擦力的作用下，預應力會出現部分損失，見表1。在具體工作過程中，最好根據摩擦力數值及系數來計算該部分應力損失，對不同的影響系數進行全面、系統的歸納和總結，以確保后續公路橋梁施工的順利進行。通常情況下，在公路橋梁施工過程中，在施工混凝土原料的影響下，混凝土會出現收縮問題，進而出現預應力受損現象。此外，在傳統公路橋梁的施工過程中，大部分橋梁仍然采用傳統的施工方式，很多環節的工作難度都比較大，例如系數計算難度大，很容易導致預應力計算結果失真，進一步出現預應力受損現象。

1.2 預應力受彎性能

在對預應力技術進行研究的過程中，要對預應力受彎性能綜合考慮，并對公路橋梁施工階段所遇到的非線性問題進行全面分析。一般情況下，受到外界不同因素影響，橋梁施工很容易出現非線性問題，并且不同類型的非線性問題解決難度都比較大。在公路橋梁施工階段，為了提升預應力受彎性能，就需要參照相關數據對預應力技術進行實驗分析，從而確定預應力荷載撓度。同時，還需要明確預應力受彎性能裂前彈性，并重點分析和研究其裂后彈性問題。

表1 預應力受損類型及原因

2 在公路橋梁工程中預應力技術的應用情況

2.1 在混凝土空心板中的應用

在我國公路橋梁工程的施工過程中，混凝土空心板是比較常用的1 類結構板類型，其內部具有多個圓孔，并且在相同承載要求下其運輸及安裝難度低、自重更輕、應用范圍更為廣泛，具有比較好的應用效果。通常情況下，預應力混凝土空心板在特定的預制場內完成制作，該階段需要綜合考慮公路橋梁空心板預拱度，并在確定距離跨度長度后對反拱值進行設置。混凝土空心板內部鋼絞線可以選擇低松弛高強度的鋼絞線，并按照要求將其放置在空心板兩端后，使用錨具進行固定。在混凝土空心板內部，鋼絞線采用了整體性張拉的施加方式，并且隨時根據實際情況來調整不同位置的鋼絞線張拉參數，以確保鋼絞線兩端處

于對稱均勻性張拉狀態。設計人員提前標志好張拉范圍。在張拉時，如果鋼絞線出現斷絲、滑絲等情況要給予及時更換，以免混凝土空心板內部鋼絞線出現張拉功能失效問題。當鋼絞線拉應力達到設計值時，就可以固定好鋼絞線兩端的套管，并按照要求做好管口密封工作，避免雜物滲入。在混凝土空心板制作過程中，對鋼絞線的質量要求較高，由于因此在張拉鋼絞線之前，最好按照設計要求來隨機抽樣檢測鋼絞線抗拉性能，以保證其性能符合施工要求，從而有效提高混凝土空心板性能，提高公路橋梁工程施工質量。

2.2 在工程預制板中的應用

為了確保公路橋梁施工的順利進行和提高其施工質量，需要保證預應力混凝土構件的整體質量。與傳統技術對比可以發現，將預應力技術應用到混凝土構件中能夠有效提升相關構件的性能，例如構件的抗剪性能、抗疲勞性能以及抗滲透性能等。在工程預制板中應用預應力技術，還可以有效降低公路橋梁結構的撓度、自重和截面，并通過縮減不重要的性能參數也可以有效減少成本的投入，進而實現經濟利益的最大化。同時，將預應力技術應用到工程預制板中，還可以減少地面斷裂、地面開裂等常見的公路病害，提高公路橋梁的穩定性，進而使公路橋梁的使用壽命延長[1]。

2.3 在混凝土T 型梁中的應用

混凝土梁的截面形狀為T 型時稱為混凝土T 型梁，在公路橋梁施工過程中得到了廣泛應用，其多應用于預應力鋼筋混凝土連續橋梁或中等跨徑的簡支橋梁。在混凝土T 型梁中，預應力技術的應用不僅可以在承受上部荷載作用環節使T 型梁內部產生的較大內力，而且還可以使T 型梁內部的反向拉應力得到提升。通常情況下，T 型梁整體性強且受力明確，如果從縱向或橫向方向上施加預應力技術，則可以有效提高T 型梁與其他拼裝梁板結構的整體性。當T 型梁具有比較大的梁跨度時，可將T 型梁中的鋼絞線使用先張法錨固，確保鋼絞線與澆筑混凝土結合在一起形成預應力T 型梁，從而確保公路橋梁施工順利進行。

2.4 在混凝土箱梁中的應用

在公路橋梁施工過程中，箱梁屬于其中比較重要的結構構件之一，具有外觀美觀、整體穩定性強、抗扭剛度強、適用性強等優勢。通常情況下，箱梁具有多種類型，在公路橋梁結構中不同類型的箱梁具有不同的應用效果。然而，在現階段混凝土箱梁使用過程中，預應力技術的應用存在以下2 個問題：1） 混凝土箱梁腹板位置會出現順預應力索管方向的斜向裂紋和45 °方向的斜裂紋。2） 在預應力鋼束張拉過程中，所達到的伸長量大于施工標準允許的偏差值。要解決上述問題，需要對預應力技術的關鍵應用點進行分析，具體措施包括以下8 點：1） 在公路橋梁施工過程中，如果跨徑超過了50 m，則需要結合后張法來對預應力混凝土箱梁進行科學、合理的設計。2） 在混凝土澆筑之前，要結合實際情況來細化分工工作和施工組織，提前做好混凝土澆筑、養護工作和振搗密實人員的專業知識和技能培訓工作，并且確定混凝土澆筑層數、振搗方法和振搗范圍，避免因箱梁內部混凝土漏振或振搗不實而對箱梁整體性能產生不利影響。3） 待混凝土澆筑振搗結束后，要按照要求開展保濕養護處理。4） 合理控制混凝土入模溫度，以免對水化熱反應產生不利影響。在進入箱梁模板時最好將混凝土拌合物溫度控制在5 ℃～30 ℃，只有當外部環境溫度變化差異不大時才允許拆模。5） 如果箱梁體積比較大，則可以選擇分層澆筑的方式，最好控制在2 次以內完成澆筑任務。在不同澆筑時間段內，為了避免混凝土收縮裂縫的出現，最好在箱梁腹板高度的1/3～2/3 確定混凝土分層面，要求2 次混凝土澆筑的齡期差小于7 d。6） 按照要求提前固定好預應力管道的位置，可以采用坐標定位的方法來借助定位鋼筋對管道位置進行固定。將箱梁腹板與定位鋼筋的箍筋用焊接設備焊接，在焊接過程中要對焊接溫度進行控制，避免波紋管被燙傷。同時，要做好波紋管連接位置的密封處理，以此來提高預應力技術應用效果。在澆筑混凝土前，需要對混凝土所需材料進行抽查，以免混凝土進入管道后，會對預應力筋的受力情況產生影響。7） 與預應力筋相連的錨墊板和錨板均具有足夠的厚度和剛度，從而避免其出現彎曲變形的情況。對于預應力鋼束來說，在對其進行錨固時，最好根據梁端錨具的布置特點來對錨具進行局部承壓驗算，驗算符合要求后才可以投入使用。8） 在混凝土箱梁施工過程中，為了避免預應力鋼束伸長值超限，最好按照要求在施工現場內對其開展預應力張拉摩阻力試驗，然后借助修正摩擦系數來對預應力筋的張拉伸長值和控制應力進行調整。

2.5 在受彎部件中的應用

在公路橋梁工程中，受彎構件所發揮的作用不同于其他構件。實際上，受彎構件質量的合格性，將會對公路橋梁整體的安全性產生決定性的影響。在受彎構件中引入預應力技術，不僅可以使受彎構件的性能得到有效提升，而且還可以利用較高強度的碳纖維來使受彎構件的強度和剛度得到有效提升。通常情況下，在公路橋梁的施工階段，如果受彎構件出現破損，將會大大降低公路橋梁的性能和質量。此時，將預應力技術應用到受彎構件中可以使受彎構件破損的概率降低，進而在提高受彎構件性能的同時，充分發揮公路橋梁工程中受彎構件的作用。預應力技術并非單一技術，其主要包括先張法和后張法預應力技術，這2種技術在運用過程中所采用的預應力錨存在一定的差異。對于不同的錨具，需要結合實際情況來對上述預應力技術進行科學、合理的選擇，以確保后續施工的順利進行。在受彎構件中引入預應力技術，還可以提高受彎構件的硬度和強度，進而加快公路橋梁工程的整體施工進度，提高施工質量[2]。

2.6 在橋梁加固建設中的應用

近些年來，經濟社會的發展推動了城市化建設的發展，為了滿足城市交通需求，需要做好城市公共設施修建工作。由于我國現代交通體系非常復雜，地形復雜多變，因此需要對各個方面的因素給予綜合考慮，并且對公路橋梁工程的質量要求較高。在我國橋梁道路施工過程中，預應力技術是1 項比較常見的基礎技術，在橋梁加固建設中得到了廣泛應用，不僅可以提高橋梁的整體性能和質量，而且可以降低各類安全隱患的發生率，進而增加公路橋梁的使用壽命。在公路橋梁施工階段，施工單位和施工人員要按照要求做好橋梁工程的加固工作，既可以恢復或提高公路橋梁的荷載強度，又可以保證車輛通行的安全。

3 公路橋梁中預應力技術應用注意事項

3.1 合理選擇鋼絞線

在公路橋梁施工過程中，為了充分發揮預應力技術的作用，需要合理選擇鋼絞線。通常情況下，在預應力技術應用階段，要做好以下2 個方面的工作：1） 合理地選擇預應力施工材料，由于材料質量的好壞將會直接影響預應力質量的高低，因此在進行公路橋梁施工的過程中，最好根據施工特點來對鋼絞線進行合理選擇。2） 在公路橋梁施工階段，還需要對鋼絞線低松弛度進行科學、合理的管控。只有鋼絞線材料性能和質量極優，并且材料成本比較低時，才可以在公路橋梁施工中投入使用。通過對我國公路橋梁預應力技術應用情況進行分析后得知，預應力技術具有多方面的優勢。通過對鋼絞線的合理選擇，既可以有效發揮預應力技術的作用，還可以提高公路橋梁施工質量。

3.2 合理選擇應力錨具

在公路橋梁施工過程中，為了充分發揮預應力技術的作用，要結合實際情況合理選擇應力錨具，主要考慮以下2個方面的內容：1） 如果選擇機械錨固，最好采用機械加工的方式來固定預應力施工鋼材一端，并盡可能滿足預應力施工技術的基本要求[3]。2） 如果選擇摩阻錨固方式，由于其涉及諸多方面的內容，因此在公路橋梁實際施工階段，最好根據工程特點來對其施工方式給予謹慎選擇，并對錨具參數給予重點關注，具體參數見表2。

表2 預應力錨具參數

3.3 合理選擇力筋穿束

在預應力技術應用過程中，最好根據公路橋梁項目的特點來確定預應力力筋長度，由大量的實際調查與統計得知，工程力筋長度＞150 m。在開展在力筋穿束工作時，最好同時進行多根力筋穿束。由于該過程施工難度比較大，因此為了確保多根力筋同時穿束施工的順利進行，可以多采用單根連續穿束方式，并在穿束前做好核對工作，對力筋標號進行仔細核對。在力筋穿束過程中，需要對纏繞問題給予重點關注。如果出現鋼絞線纏繞問題，則需要立即調節預應力路徑，這樣不僅可以保證預應力正常受力，而且還可以提高公路橋梁施工的穩定性和橋梁工程質量[4]。

3.4 合理開展力筋施工

預應力筋固定是公路橋梁施工中比較關鍵的1 個施工環節。在力筋施工階段，要對鋼絞線給予合理選擇，以確保后續工程施工的順利進行。在現場施工過程中，相關工作人員要做好施工現場清理工作，清理干凈現場鋼絞線，并且在清理結束后才可以在鋼管中灌入混凝土。該階段需要借助錨墊板組成統一黏接帶，并按照要求來固定預應力筋。同時，在上述預應力筋施工過程中，在不同因素的影響下鋼絞線會出現下垂或彎曲問題。為了有效解決該問題，工作人員需要合理控制鋼絞線黏結長度，保證預應力筋兩端的黏結力度均勻分布，從而提高力筋施工效率。

3.5 合理開展張拉施工

預應力施工主要包括以下2 種形式：1） 高應力張拉與預緊張拉。通常情況下，由于在高應力張拉施工過程中，預緊張拉為基礎工作，因此要做好預緊張拉分析工作，以確保后續高應力張拉施工的順利進行。同時，在預緊張拉施工階段，要合理開展牽引工作，盡量保持牽引垂直，按照要求做好兩側加固工作，進而提升鋼絞線穩定性。無論張拉力過低還是過高，都會對鋼絞線的質量產生不利影響，甚至有可能存在位移或纏繞問題。在預緊施工結束后，要開展系統性的檢查工作，查看其是否存在力筋孔堵塞問題，從而保證澆筑質量。2） 在張拉施工之前，需要全面檢查應用工具，保證其符合要求后，才可以開展后續施工。這樣既可以避免各類問題的發生，而且還可以有效提高公路橋梁施工質量。

4 結語

綜上所述，在進行公路橋梁施工的過程中，預應力技術得到了廣泛應用。不僅可以保證公路橋梁施工的進度和質量，而且可以降低施工成本。在預應力技術使用階段，要嚴格按照規范和標準進行施工，并且結合公路橋梁施工特點來選擇預應力技術，以此來發揮預應力技術的優勢，提高公路橋梁施工質量。