預應力技術對橋梁重要性分析

黃國壘

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

社會經濟的快速發展使橋梁工程建設數量不斷增長，各類新技術與新材料在橋梁工程中廣泛普及。預應力橋梁結構是常見橋梁形態，橋梁結構自身的承載力與穩定性可受到預應力施工技術應用水平的直接影響。因此，為從根本上提升預應力施工水平，需要明確工程施工要求，加強施工技術管理力度。

1 橋梁工程預應力施工技術

橋梁工程預應力施工技術主要就是使用鋼筋或鋼索預張力的反力作用，在混凝土受載前預先受壓，使橋梁工程在運營階段能夠抵抗住較大的拉應力，從根本上保障橋梁結構整體承載水平。與普通混凝土橋梁結構相比，預應力橋梁的穩定性更強，但施工期間難度也較大，涉及更多專業技術。具體來說，橋梁預應力施工技術可分為以下幾種類型。

1.1 預應力張拉施工技術

預應力張拉施工技術主要就是在混凝土構件中提前施加拉力，確保被施加預應力的張拉構件能夠在承載應力的同時產生一定變形效果，確保結構能夠承受住應有荷載力[1]。預應力張拉施工技術的應用能夠從根本上提升構筑物剛性，規避橋梁工程振動與彈性變形問題，切實保障橋梁結構的穩定性與可靠性。

在預應力張拉施工工作開展過程中，預應力張拉工作需要首先進行預應力鋼束穿束，然后安裝錨具、千斤頂與張拉設備。在設備安裝檢驗通過后進行張拉錨固處理，按順序拆除千斤頂與張拉設備，對構件進行壓漿與養護處理。

在預應力張拉過程中，錨具夾片應當做好防潮與防銹蝕工作，避免錨片在銹蝕后出現滑絲。夾片安裝時需要確定孔道內是否存在雜物，防止混凝土澆筑過程中出現污染問題。在開始張拉時，需要首先觀察錨環，確保錨環能夠與墊片緊密貼合在一起。在張拉工作完成后，還需要對鋼筋的伸長值進行校核，避免出現鋼筋張拉不足或者張拉超標問題。

1.2 裝配式施工技術

預應力橋梁施工期間還涉及到裝配式施工技術，要求相關工作人員應當從橋梁工程實際建設特征角度出發，選擇適宜的起吊設備，將預應力結構起吊至指定位置，分結構開展各類施工工作[2]。在所有結構均配備就位后，需要對結構進行裝配處理，使用裝配式施工技術，從根本上保障施工質量與效率，使預應力橋梁工程能夠遵照預期施工目標有序開展。

1.3 頂推施工技術

頂推施工技術應用在截面尺寸相同的預應力施工中，在使用該施工技術時，需要保證每一節橋梁結構強度被控制在10～30 m。在工程施工期間應當首先完成箱梁預制工作，然后采用水平液壓設備對箱梁結構頂推進行就位連接，切實保障連接工作可靠性。在箱梁前端位置需要設置鋼導梁，如箱梁跨度超過50 m，則需要配備臨時支墩結構。頂推施工技術能夠有效控制預應力橋梁高空施工量，保障工程安全高效開展。

2 橋梁工程預應力施工要點

2.1 預應力工作臺搭設

在搭建模板制作平臺時，需要對模板所處區域的地基結構進行壓實處理，在基礎層中鋪設砂漿片石，將片石厚度設置為30 cm。采用C25混凝土對工作臺進行澆筑處理，將厚度為6 mm的鋼板作為底模，長度及寬度需要分別設置為26 m與0.6 m[3]。在工作臺兩側埋設厚度為5 cm的槽鋼，將槽鋼結構與鋼板結構牢固焊接在一起，并使用砂輪對縫隙進行打磨處理，消除工作臺底模毛刺，從根本上保障底模的穩定性與可靠性。為防止應力過大導致底模斷裂問題，還需要在每一片預應力梁端頭2 m范圍內鋪設鋼筋網，并在每個底模頂部位置設置13 cm的預拱度，確保工作臺能夠保障預應力橋梁工程施工工作順利開展。

2.2 橋梁工程預應力鋼筋的安裝要點

為充分發揮預應力技術在提高橋梁工程整體建設水平中的重要作用，應當結合預應力計算結果，明確預應力施工要點，優化現有施工方案，選擇適宜的鋼筋安裝技術手段。

首先，重點關注公路橋梁施工期間的鋼筋安裝過程。預應力技術可切實保障工程實際建設質量，促進工程有序開展。在工程施工中需要依照更為嚴格的要求安裝鋼筋，避免預應力筋在安裝期間出現破損等問題，增強預應力結構整體的力學性能。在預應力筋安裝期間，還需要注重控制鋼束的伸長值，要求相關工作人員對此數值進行精準計算，選擇適宜的鋼筋材料。

其次，安裝橋梁工程預應力構件時，需嚴格檢查橋梁結構內波紋管，出現質量問題及損壞的波紋管需要直接棄用，避免其對工程整體建設質量造成不利影響。

2.3 張拉注意事項

在張拉環節，夾片與錨板錐口不可附著泥漿或其他雜物，也不得出現銹蝕情況[4]。錨具安裝后應當進行及時張拉，避免銹蝕作用而出現滑絲或斷絲的問題。在選擇限位板過程中，需要結合鋼絞線實際外徑情況進行選擇，注重在張拉系統使用前進行標定。

張拉錨固后應當及時進行壓漿處理，壓漿需要控制在48 h之內完成。如因特殊條件導致壓漿時間延長，則需要采用保護措施避免錨固裝置及鋼絞線出現銹蝕情況。

在距離錨具75 mm以外使用切割機以及相關保護對策，錨具附近的溫度應控制在150℃以下，避免夾片受熱退火出現滑絲問題。

張拉工作開展前還需要對張拉系統進行全面檢查，張拉期間千斤頂后方需禁止站人。檢查靜載錨固與低負荷性能試驗，確保側錨板、連接器體內錐孔、夾片等外表面清潔。用汽油或煤油清洗錨板油污、接設備內錐孔與夾具的內外表面。注重分析張拉環節滑絲問題發生原因，結合原因制定專項可行解決對策。

2.4 橋梁工程混凝土澆筑控制要點

在橋梁工程預應力施工時，還需要做好混凝土澆筑工作，控制粘結段長度，注重考慮到鋼絞線穿束期間的張拉伸長值，使橋梁預應力筋兩端的粘結段數值能夠基本保持一致[5]。在橋梁孔道灌漿施工期間，需要確保預應力筋施工質量檢驗合格，對預應力筋的伸長值進行按數計算與實時分析，使最后計算出的應力指標能夠在混凝土受力性能設計期間發揮出重要參考作用。

配合使用真空輔助壓漿技術手段，在壓漿前需要按照設計要求合理設置漿液配比值，加入適合的外加劑。對抽真空設備及壓漿機運行狀態進行全面檢查，在壓漿管道兩端安裝短管接頭，梁體一端接口上安裝壓漿管及壓漿機，另一端預留接口上安裝抽真空機。嚴格遵照從下至上的壓漿順序，確保壓入的水泥漿液始終飽滿密實。

在壓漿機啟動前，還需要將壓漿管中的水徹底排出，將孔道內抽真空度維持在-0.06～0.10 MPa。初始注漿速度需要控制在較慢狀態，在壓力無異常時可更換快速檔壓漿。水泥從抽真空端透明真空管流出時需要關閉真空機閥門和真空機，打開排廢管道閥門，使水泥將從管道內流出。

混凝土澆筑完畢后應依照安裝順序拆卸真空泵，并將真空泵中的攪拌機、橡膠管以及閥門都清洗干凈。在初凝完成后拆下兩端短管接頭，除去承壓板表面雜物。

2.5 結合施工要求開展預應力施工工作

要求橋梁工程預應力施工工作應當結合工程實際施工要求開展。如在箱梁施工過程中，可以借助比例法與規范要求確定施工期間的鋼絞線材質，對預應力筋進行規模生產[6]。結合預應力筯計算結果控制預應力筋的伸長值，確保該預應力筋的施工質量與實際標準相符。

2.6 橋梁工程預應力計算

在橋梁工程實際施工期間，需要采用預應力技術對橋梁整體的預應力進行分析。基于橋梁工程箱梁結構，利用軟件模擬的方式開展對稱懸臂澆筑工作，在現場搭設托架使兩邊跨能夠同時施工。

對橋梁工程施工階段預應力計算結果進行細致分析，發現極限狀態時橋面板與底板的拉應力超過了3 MPa。但由于此種極限狀態不會頻繁發生，因此，可判定橋梁工程相關結構預應力性能符合實際設計要求。在公路橋梁預應力施工時，因橋梁混凝土結構澆筑的受彎及受拉性能比較差，還需要采用預應力機組的方式增強橋梁結構中的彎拉性能，增強工程整體受力水平。

將預應力技術應用在橋梁工程施工計算過程中，能夠使設計與施工人員更加清楚地了解到預應力結構在工程施工中占據的重要地位，觀測預應力鋼筋在張拉一直到錨固期間的受力以及變形狀態，從而對現有橋梁工程施工方案進行不斷完善。通過精準計算出橋梁工程施工時間的預應力鋼筋伸長值，對橋梁工程預應力能夠產生的應力應變效果進行控制，切實保障工程整體施工質量。

3 橋梁工程預應力技術應用重要性

城市化發展進程的不斷加快使橋梁工程建設規模日漸擴大，預應力技術被更加廣泛地應用在橋梁工程建設過程中，對推動地區交通事業發展意義重大。當前預應力技術主要被應用在橋梁受彎構件及橋梁加固環節。但受各類因素影響，在預應力施工過程中依然存在較多質量問題，難以從根本上保障橋梁工程整體施工水平。因此，為充分發揮預應力技術的積極作用，施工部門還需加強預應力技術應用期間的管理力度，制定出專項可行的預應力施工技術方案。

3.1 預應力技術在受彎構件中的應用重要性

在現階段橋梁工程加固工作中可使用碳纖維施工材料增強結構整體剛度及承載力，延長工程全壽命運營周期[7]。通過將預應力技術應用在橋梁工程受彎構件中，可以有效避免受壓區混凝土結構壓應力過大，超過混凝土自身極限壓應變值引發斷裂問題，從根本上提高混凝土受彎構件的極限承載力與極限拉應變值，增強橋梁工程整體承載力。

3.2 預應力技術在加固中的應用重要性

在橋梁加固工程中，需要通過加強構件強度提高各項性能，切實保障公路橋梁工程承載力，使橋梁工程能夠切實滿足日漸增長的交通通行要求。同時，通過高質高效地使用預應力技術，還可以減少加固期間混凝土的初始應變值，使構件在受壓區預先產生拉應力，在受拉區域預先產生壓應力，有效控制構件在初始彎矩作用下的壓應變值與拉應變值，增強鋼筋結構整體強度。

3.3 預應力技術在多跨連續橋梁中的應用重要性

從受力角度分析，鋼筋混凝土多跨連續橋梁結構可分為正彎矩區與反彎矩區兩種類型。其中，支座一般位于負彎矩區，跨中位于正彎矩區。在多跨連續橋梁結構極限抗彎承載力、極限抗剪承載力與預期設計目標存在一定差距的情況下，可使用預應力技術對該橋梁結構進行加固處理。

4 橋梁工程預應力技術應用存在的問題與解決對策

4.1 預應力筋管道堵塞

在應用預應力技術過程中，由于一部分施工人員操作不當，在澆筑完成后沒有及時清理機械設備，導致預應力鋼筋管道出現堵塞問題，使預應力張拉工作難以正常開展。

為降低管道堵塞問題發生幾率，需嚴格遵照管道施工規范開展施工作業。做好管道內定位工作，避免管道出現彎折或扭曲。要求施工人員需嚴格依照相關規定開展抽芯。

4.2 預應力鋼筋張拉度不足

預應力鋼筋張拉不足的原因主要為預留管道不順直，鋼筋平均張拉應力以及摩擦應力會因受影響而降低。在彈性模量計算期間的模量數據存在誤差，導致計算伸長值與實際伸長值不同。在預留預應力鋼筋管道過程中，需要對管道內每一處坐標進行精準計算，使管道線性平滑順直，防止因施工導致管道局部彎曲問題出現。在混凝土施工前還需要對鋼筋質量進行嚴格檢查，檢查通過后方可開展后續預應力施工作業。

5 總 結

預應力橋梁結構對保障橋梁工程建設質量對于效率、延長橋梁工程全壽命周期意義重大，為從根本上提升預應力橋梁結構施工水平，相關工作人員需結合工程現場具體條件選擇適宜的施工方式，制定出專項可行的施工技術管控方案，確保預應力橋梁能夠始終處于高質高效狀態。

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