橋梁預應力施工常見病害及改善策略探析

梁凱峰

陜西華山建設集團有限公司 陜西 西安 710000

基于經濟建設快速的推進，交通事業實現了快速地發展，也因此我國的公路橋梁建設實現了大規模的展開[1]。從現階段橋梁工程的建設情況來看，將預應力技術應用到其中，不僅可以強化建材的強度與性能，還能夠提升橋梁工程的施工質量。特別是預應力橋梁具有跨境大、自重輕、承載能力強、設計科學、施工簡易、操作便捷、工藝成熟、投入較少等優勢，在公路橋梁建設中得到了廣泛的應用[2]。但是，從目前的預應力橋梁建設的過程中依舊存在著諸多的問題，因此文章中結合橋梁預應力施工中常見的病蟲害，對其改善策略進行了分析，旨在提升橋梁建設的質量。

一、橋梁預應力施工常見病害

（一）張拉力控制不夠準確

從道路橋梁的實際應用來看，有很多橋梁工程因為施工中張拉力不規范導致預應力結構存在裂縫的情況，這對橋梁工程的安全性、耐久性、功能性都產生了威脅。在橋梁預應力工程施工中，因為張拉機自身存在的缺陷，以及施工人才操作不規范等因素的存在，影響了橋梁預應力的施工質量[3]。另外，由于橋梁預應力施工中的張拉操作人員對于張拉力控制、測量計算等技術掌握不熟練，這就會造成誤差的存在，對橋梁工程產生影響。

（二）各種因素引起的裂縫

第一，收縮裂縫。在混凝土澆筑作業之后，需要經過一段時間才能夠形成強度，其表現為兩種形式，一種是凝縮，主要是通過水和水泥顆粒的結合來減少混凝土體積的方式，另一種是干縮，混凝土的水分在蒸發后，體積也會減少。從混凝土強度增強的過程中，混凝土的水分蒸發是有外部發展到內部的，但是由于內部會形成含水梯度，導致混凝土表面收縮大于內部的收縮，此時就會存在收縮差。由于收縮差的存在，混凝土的內部存在受壓應力，外部存在受拉應力，當外部額拉應力高于內部的抗拉強度后，便會出現收縮裂縫[4]。

第二，溫度裂縫。從混凝土澆筑到強度的形成來看，其是需要一定時間的，在此過程中，當溫度應力高于混凝土的抗拉強度時，就會出現溫度裂縫。從橋梁工程中常出現的溫度裂縫來看，主要表現為四種類型，一是混凝土體積較大時，其干燥收縮時間較長，同時在水化熱的影響下會使得混凝土內部溫度升高，若是沒有采取有效的散熱措施，由于內在溫差的存在自然會引發裂縫；二是施工受季節因素影響，在冬季施工時，如果沒有對混凝土結構做好保護措施，便會由于混凝土內外溫差的存在引起裂縫，三是構件較長，兩端卻約束，若是其周圍溫度發生變化后，其所產生的附加溫度應力也會引起裂縫的現象；四是新舊混凝土的接縫處由于溫差的存在，混凝土在自然收縮后，其接縫處會出現垂直裂縫。

第三，彎曲裂縫。從預應力混凝土結構來看，預應力過大或者過小都會出現一定程度的彎曲裂縫。尤其是對一期恒載較小的預應力混凝土結構，若是沒有掌握好張拉程序，會出現結構反彎開裂。通常這種裂縫問題存在橫梁與帽梁上。

（三）跨中長期下撓現象

從預應力橋梁常見病害來看，跨中下撓則是橋梁工程中存在較多的一種現象，特別是大跨徑的梁式橋，很容易出現跨中下撓的現象，在梁體跨終端會出現垂直裂縫，此時下撓值極大。所以，在現階段預應力橋梁工程的建設中，跨中下撓是一個非常復雜的問題，其是有多種因素引起的，如混凝土收縮、預應力損失、設計缺陷等因素。

（四）鋼筋混凝土銹蝕問題

在道路橋梁建設的過程中，鋼筋混凝土澆筑則是必不可少的，所以鋼筋混凝土銹蝕問題也是橋梁常見病害。從鋼筋銹蝕的原因來看，通常歸結為兩種，一是混凝土保護層碳化，二是氯離子入侵。特別是對于直接接觸到海水的鋼筋混凝土結構，會面臨著兩種腐蝕作用。若是鋼筋發生銹蝕，其有效作用的截面變小，導致其承載能力下降，隨之產生裂縫、變形等現象，尤其是隨著鋼筋的進一步腐蝕，其結構破壞也會加劇，最終影響整個橋梁工程的質量。

二、橋梁預應力施工改善策略

（一）重視張拉力的控制

從橋梁預應力施工來看，控制張拉力可以降低工程應用中病害的發生幾率。對于張拉力的控制，首先需要從張拉機的選擇開始，結合工程的具體情況，選擇匹配度高的張拉機。而在橋梁預應力施工中所選用的千斤頂來看，頂推力需要設計為張拉力的1.2-1.5倍。另外，在橋梁預應力施工中，需要選擇合適的壓力表，這樣才能夠避免在讀數時存在誤差，施工時一般選擇最大讀數是張拉力的1.5-2.0倍的表。因此，在橋梁預應力張拉施工之前，需要先在試驗單位進行校驗，然后結合試驗結果來選擇施工中所需的千斤頂、液壓泵、壓力表。在具體張拉的過程中，需要在每個張拉段配備好通訊工具，由專業人員對其進行統一指揮和調度。在具體施工中，在張拉到每個控制應力點時，施工人員需要稍作停頓，然后由專業的人員對其伸長量進行測量，確保兩邊的張拉力一致后再進行升壓。

（二）橋梁裂縫防治措施

從橋梁預應力施工來看，其存在裂縫的原因比較多，所以必須按照裂縫的成因采取針對性的措施。首先，溫度裂縫的成因與日溫差和節溫差有著直接的關聯，所以在設計階段的建模計算時，就要將該因素考慮進去，其輸入的參數必須與橋梁預應力施工的要求相符，同時還需要考慮工程所處地區的氣候因素，選擇合理的溫度梯度與最大溫差。在具體施工的過程中，最好選擇分層澆筑混凝土，通過物理體積的減少來實現水化熱的揮發，可以確保混凝土澆筑的質量。同時，為了有效地降低混凝土的入倉溫度，還需要對橋梁的工期進行合理的安排，最好選擇在溫度較低的凌晨來開展混凝土澆筑作業。此外，對于混凝土的配比，需要在其中適當地添加摻加劑，以此來對水化熱引起的溫度應力進行控制，或者使用粉煤灰來控制最大溫度，增強混凝土早期的抗裂性能。同時，在混凝土澆筑之后，還需要進行灑水養護，通過溫水養生。并且在拆模時也需要控制拆模時間，將氣溫波動因素考慮進去，避免由于混凝土表面受到溫度沖擊后出現裂縫。

（三）鋼筋銹蝕防治策略

在橋梁預應力施工中，必須要注意砼的裂縫出現延伸，并落實相關的養護措施，對混凝土保護層的厚度進行相應的控制。在壓漿施工之前，需要先進行測試，確保混凝土的強度符合施工需求，同時還需要對水泥漿的配合比進行控制。在具體的壓漿施工中，首先施工人員需要使用清水對管道進行清理，如果有條件的話，可以使用高壓空氣將管道中殘存的水清除干凈[5]。其次，在各個曲線段的最高點設置排氣孔，確保將孔道中的空氣排除干凈，使得水泥漿將整個孔道灌滿。再次，在具體壓漿的過程中，還需要在遠端冒出與壓入端選取流動度完全一致的新鮮水泥漿，并對漿口進行封閉。最后，在壓漿之后，還需要進行錨固作業，在砼澆筑之前，需要使用錨具將端部砼鑿毛，并按照設計圖來布置鋼筋網，在此期間必須控制封錨后結構物的長度[6]。

三、橋梁預應力施工具體案例

在現階段，我國很多大跨度橋梁因為多種因素的存在，產生了多種程度不同的病害。對這些常見病害進行分析后，可以將其歸結成兩大類：一類是混凝土開裂，比如橋梁工程后期的使用中，會存在箱梁會出現裂縫的情況，箱梁豎向開裂、箱梁底板縱向開裂（圖1）、箱梁腹板斜裂縫等情況；另一類是跨中下撓幅度過大。由于這些常見病害的存在，必然會影響橋梁工程的質量，從這些病害的成因來看，主要體現在兩個方面，一是設計環節，二是施工環節，由于墩柱的約束過大、預應力噸位過大、超載運輸、施工工藝較差等因素導致病害的出現。

圖1 箱梁底板縱向開裂

例如，一預應力混凝土鋼結構橋(75m+135m+135m+75m),其橋墩是鋼筋混凝土雙薄壁橋墩，在按照T構對稱懸壁施工方式完成2號段后, 2號段存在多處腹板開裂的情況，其裂縫方向大致與波紋管方向一致，此時3號段縱向預應力筋張拉與孔道壓漿均已完成,除0號段豎向預應力筋外, 其余橫向及豎向預應力筋均未張拉, 模板已拆除但掛籃尚未前移。由于溫差不超過10℃，環境溫度影響不大，所以發生在2號段腹板上的裂縫，與豎彎預應力筋的分布、張拉后混凝土的受力狀態有關，所以該裂縫屬于受力裂縫。因此，產生該類裂縫的原因主要是預應力筋中的預應力過大、豎彎預應力筋過于集中、彎角過大等。

結束語

總而言之，在公路橋梁建設的過程中，預應力技術則是必不可少的。從預應力混凝土工程的施工工藝來看，其具有復雜性的特點，同時對于施工材料的質量也有著較高的要求。因此，對于橋梁預應力施工，則需要針對施工中存在的常見病害，對預應力進行精細化施工，通過實時跟蹤監測與過程驗收的方式對橋梁預應力施工進行管理，確保橋梁結構設計符合預應力度，這樣可以有效地避免橋梁出現開裂的情況，增強橋梁的安全性、穩定性、耐久性，獲得最大的社會效益。