市政路橋施工中預應力技術的應用研究

馬法強

廣州市第三市政工程有限公司 廣東 廣州 510000

在城市交通系統當中，市政路橋是其中難以忽視的部分，不僅能為城市化建設提供動力，還可以保證人民群眾的順利出行，而且在市政路橋工程中，通常情況下都會應用到預應力技術。在具體開展市政路橋施工建設工作期間，施工人員嚴格遵循施工載體的實際需求，合理的應用預應力技術，能夠極大的提升構件剛度，降低裂縫問題產生的概率，為市政路橋的耐久度提供保障，有效優化工程建設質量。在市政路橋的整個施工過程中，通過預應力技術的作用能夠使混凝土出現裂縫的時間有效延緩，也就是說混凝土的耐久性得到了增加。在保證市政路橋能夠滿足出行、運輸等基本需求的同時，還能是使資源獲得更加高效的利用，進而發揮更大的價值，促進路橋工程整體結構的穩定性，進而延長其使用壽命。

1 預應力技術在路橋工程中的應用價值

作為一種在工程結構中應用預先施加一定拉（壓）應力的技術，預應力技術在路橋工程中得到了廣泛的應用。其具有顯著的優勢，如提高結構的承載能力和抗震性，提高結構的持久性和耐久性，同時還能夠提高結構的安全性。預應力技術可通過將一定的初始化拉力施加于混凝土桿件中，使得混凝土結構能夠承受軸向壓縮力和彎曲矩，并且保證結構在受力后不易出現橫向變形，從而提升其承載能力和抗震性。此外，預應力技術還能夠抵消混凝土結構在使用過程中所產生的張力，從而減輕混凝土結構的應力、提高強度和耐久性，延長使用壽命。除此之外，預應力技術能夠提高路橋工程結構的安全性，降低開裂情況和水平位移，保證結構的穩定性和使用安全。這一方面得益于預應力技術能夠將結構的壓縮力有效地分散到整體中，另一方面也得益于結構的穩定性得到了提升。預應力技術在路橋工程中應用的價值具有非常顯著的優勢，不僅可以提高結構的承載能力和抗震性，提高結構的持久性和耐久性，也可以提高結構的安全性。預應力技術的應用將不斷地推動路橋工程領域的發展，創造更多的社會和經濟價值。未來，我們應持續推進預應力技術的發展，不斷推陳出新，以適應路橋工程領域日益復雜的需求，助推經濟社會的可持續發展。

2 在市政路橋施工中應用預應力技術的要點分析

2.1 施工前的技術準備

市政路橋預應力施工中最重要的一步是施工前的技術準備。在這一階段中，需要進行材料供應、工藝準備和人員配備等各方面的準備工作，以保證施工質量和進度。首先，需要與供應商充分協商，確保材料的品質、數量能夠滿足需要。然后進行采購、檢驗、儲存等各方面準備工作，以確保材料供應符合施工進度和要求。其次，需要根據設計要求對施工方案進行制定和方案評審，包括施工程序、檢測方案、計算預應力等。在方案制定的同時需要考慮到現場實際的條件和特點，制定合理的質量控制方案，以確保施工進度和質量。最后，需要聘請專業的設計師、施工人員等，他們需要對預應力技術有深入的了解和認識，熟悉預應力施工的規范和要求，有豐富的實踐經驗。此外，還需要有質檢人員負責現場的質量把關和監督，確保施工符合要求。正確認識和做好施工前技術準備工作是保證市政路橋預應力施工質量和進度的重要保障。只有在各方面準備工作充分的情況下，才能確保施工順利進行，并達到預期的效果[1]。

2.2 預應力筋的加工和安裝

預應力技術作為一種重要的施工技術，其核心在于預應力筋的加工和安裝。在預應力施工的過程中，預應力筋是起到至關重要作用的。因此，在進行預應力筋加工和安裝時，需要注意以下幾個方面。首先，在加工預應力筋時，需要嚴格按照設計要求進行加工，保證預應力筋的長度、直徑、彈性模量及表面光潔度等均符合設計要求。此外，在加工預應力筋時，也需要進行前標記和后標記，以防止發生姿態變化等問題。接著，在選擇預應力筋的安裝位置時，需要選擇合適的混凝土塊和布設方案。選定方案后，需要嚴謹布置預應力筋的位置，并按照設計要求將其置于正確的深度、間距。在進行定位和間隙控制時，需要注意測量精度和偏差控制。第三，在進行預應力筋的張拉時，也需要嚴格按照設計要求進行張拉，以控制其張拉力值和變形情況。需要注意預應力筋的張拉順序和變形率等，以保證預應力效果的穩定性。第四，在選擇接頭時，需要保證接頭材料的性能符合要求，強度和剛度等參數滿足設計要求。同時，也需要特別注意接頭與預應力筋、混凝土之間的黏結效果。最后，在加工和安裝預應力筋的過程中，需要進行全過程的質量控制，確保加工和安裝工作符合要求。需要記錄代碼和零件號，避免出現材料混亂和錯誤安裝[2]。同時，還需要對加工和安裝現場進行監測，保證各個步驟的及時性和正確性。合理加工和安裝預應力筋對保證預應力施工的質量和效果至關重要，需要嚴格控制每個步驟，確保施工質量符合設計要求。

2.3 預應力張拉

預應力張拉是預應力技術中的一個重要步驟，在混凝土強度達到設計要求之前，需要通過預應力張拉來產生壓應力和黏結作用。在這一過程中，需要注意以下幾個方面：首先，需要按照設計要求確定預應力張拉的順序和張拉的力值大小。通常情況下，預應力張拉的順序是自下往上、自內部往外部；同時，預應力張拉的力值大小必須符合設計要求，以保證施工質量和工程安全。其次，在進行預應力張拉時，需要控制預應力筋的變形情況，以確保預應力效果的穩定性。同時，也需要注意預應力筋在張拉過程中的變形速率和變形量，以避免過度變形。第三，還需要注意預應力張拉的時間，具體可以參考混凝土的強度發展規律和膨脹變形情況，確定最佳的張拉時機。在張拉前，需要對預應力筋和預應力錨具的狀態進行檢查，確保其良好的工作狀態，以避免出現安全事故。最后，在進行預應力張拉時，還需要特別注意操作人員的安全，采取必要的安全措施，以防止發生人身傷害[3]。預應力張拉是預應力技術中的一個重要環節，需要嚴格按照設計要求進行操作，并注意控制預應力筋的變形情況和變形速率等參數，以確保預應力效果的穩定性。

2.4 粘結固化和割縫

粘結固化和割縫是預應力技術中的兩個非常重要的步驟，在預應力筋張拉完成后必須進行。這兩個步驟都對預應力體系的穩定性、安全性以及美觀性都有著不可忽視的影響，需要嚴格按照設計要求進行操作。其中，粘結固化的作用是增強混凝土與預應力筋之間的黏結，從而使兩者能夠更好地發揮協同作用。在進行粘結固化時，需要控制溫度和濕度，使其保持在適宜的范圍內。通常情況下，混凝土表面的溫度應保持在5℃以上，且濕度應保持在50%以上。而割縫的目的是為了消除混凝土的初始應力，防止表面開裂。同時，割縫也能夠分離不同的構件，使其能夠自由膨脹和收縮。在進行割縫時，需要控制切割角度、深度和方向，以確保割縫的平整度和美觀度。割縫的時間通常是在混凝土強度等達到設計要求后，但在混凝土還未完全凝固前進行，以確保割縫的效果。需要特別注意的是，粘結固化和割縫的操作都需要非常細心和謹慎，任何一個瑕疵都可能影響整個預應力體系的穩定性和安全性，從而導致非常嚴重的后果。因此，在進行這兩個步驟時，需要嚴格按照施工圖紙和技術要求進行操作，同時還需要進行充分的監測和質量控制，以確保施工質量的合格性。粘結固化和割縫作為預應力技術中的兩個關鍵步驟，需要嚴格按照設計要求和技術規范進行操作，并注意控制溫度、濕度、割縫角度和深度等參數，以確保施工質量的合格性和工程安全的穩定性[4]。

2.5 檢測和驗收

預應力結構的檢測和驗收是預應力技術中的最后一個環節，也是非常關鍵的一步。它的主要作用是確保預應力結構符合設計要求和規范標準，達到預期的安全性、耐久性和可靠性要求。在進行檢測和驗收時，需要注意以下幾個方面：首先，需要進行各種物理性能測試和結構性能測試，以評估預應力結構的性能表現，包括軸向力和應力變形等指標。具體的測試方式和方法需要根據預應力結構的類型和設計要求而定。其次，需要檢查預應力構件和連接處的粘接質量，包括鋼筋、混凝土以及連接裝置等。特別需要注意的是，預應力筋與混凝土之間的黏結情況，以確認其牢固穩定。第三，還需要進行施工質量的審核和檢查，包括預應力筋及接頭的加工和安裝質量，張拉力值的準確性和穩定性，粘結固化和割縫等操作是否符合要求等[5]。最后，進行驗收時還需要對工程結構的外觀和美觀度進行評估，以確保預應力結構與設計要求一致，具備較高的美觀性和實用性。

圖1 預應力結構數據測試工程示意圖

3 在市政路橋施工中應用預應力技術的創新路徑

3.1 材料創新

傳統預應力材料主要包括鋼筋、鋼絞線和預應力混凝土等，它們在市政路橋施工中應用廣泛。然而，這些材料存在許多問題，如腐蝕、老化、疲勞等，影響了施工質量和工程壽命。因此，針對這些問題，需要進行材料創新，開發新型材料來提高防腐性能和可靠性。一種可以探索的新型預應力材料是碳纖維增強聚合物（CFRP）材料。CFRP材料具有重量輕、強度高、導電性低、無磁性、耐熱、耐腐蝕和不易老化等優點，在預應力施工中具有廣泛的應用前景。與傳統預應力材料相比，CFRP材料具有更好的耐腐蝕性能，可以延長工程壽命。此外，還可以探索開發其他新型預應力材料，如玻璃纖維增強聚合物（GFRP）材料和無鉛鋼材料等。這些材料在預應力施工中也具有一定的應用潛力，可以改善傳統預應力材料存在的問題，提高施工質量和工程壽命。總之，在市政路橋施工中應用新型預應力材料的創新能夠提高材料的防腐性能和耐久性，降低維護成本，對于提高工程質量和提高交通安全具有重要的意義。

3.2 施工工藝創新

在傳統預應力施工過程中，一些常見的問題，如施工難度大、工期長、材料浪費等一直困擾著工程建設者。為了解決這些問題，需要以創新為主導，探索新的施工工藝，并不斷提升設計與施工的水平。一種可能的解決方案是采用預制預應力構件的施工技術。這種工藝先將預應力構件在工廠里預制好，并在現場組裝，以此來縮短施工時間、降低浪費、并提升工程質量。另一種可行的方案是采用注漿法預應力，通過將預應力桿注入混凝土中，并通過灌漿管進行灌漿，可以形成預應力的理論應力分布狀態。相較于傳統施工方法，注漿法預應力具有操作簡單、材料節省、并且施工速度較快等優點，同時能夠確保預應力的通常較為充分，從而提高構件的施工質量。在工程建設中，采用新穎的施工技術、材料、設計理念等，將實現真正的魅力工程。因此，需要不斷探索和創新，才能為市政路橋施工帶來更為明顯的改進和進步，為工程建設注入源源不斷的生命活力[6]。

3.3 監測技術創新

為確保預應力構件的質量和安全性，傳統預應力施工過程中需要對構件進行監測，并及時發現并解決問題。然而，傳統監測技術精度不夠高、無法智能化等問題，使得監測難以取得理想效果。為此，需要進行監測技術創新，探索高精度、智能化的監測技術，以提高預應力構件的質量和安全性。如開發更高精度的傳感器、建立智能化監測系統、研發小型化監測設備等。科技的力量不斷推動監測技術創新發展，將持續推進預應力施工質量和效率的提高。

3.4 設計理念創新

在傳統預應力設計過程中，環保和節能等理念往往被忽視，這導致預應力構件在使用過程中可能會給環境和能源帶來不必要的負擔。因此，為了解決這一問題，必須創新設計理念，注重環保和節能。其中，生態設計可以是一種有效的解決方案。通過采用環保材料、注重節約能源、強調生態平衡等方式，生態設計可以使預應力構件不僅滿足機械性能和安全性能，而且關注環境影響。例如，在預應力橋梁設計中，可以采用生態橋梁技術，如增加植被綠化面積，利用雨水收集與利用系統等，既能提高橋梁建設的環境友好性，又能降低橋梁的運用成本。除此之外，智能化設計也是一種創新的設計理念。通過集成感知技術、自主決策技術、自適應控制技術等，智能化設計能夠實現預應力構件在使用過程中的自我適應、自我檢測、自我修復。例如，在高鐵預應力橋梁設計中，可以采用智能預應力控制技術，實現橋梁的智能化控制、監測及報警等功能，充分提高了橋梁的安全性、穩定性及可靠性。

4 結束語

總而言之，將預應力技術應用在市政路橋工程之中，不僅能夠大幅提升路橋結構的輕便程度，還能夠高效管理與控制路橋主拉應力，為路橋整體結構的抗裂性能提供保障。在實際應用預應力技術期間，施工建設人員需要嚴格依照標準規范落實有關操作，綜合考慮施工建設要求，選擇有效的施工建設方法，保證可以達成理想的施工建設效果。