預應力施工技術在道路橋梁施工中的應用

摘 要：在道路橋梁施工中，預應力施工技術在提高結構性能和工程質量方面具有明顯優勢，有助于提高整體結構的耐久性和抗風險能力，保障道路橋梁的安全性、穩定性和承載能力。基于此，深入探討預應力施工技術在道路橋梁建設中的重要作用，全面分析其在施工過程中可能面臨的挑戰，并詳細討論該技術在不同施工環節中的應用，包括穿索工藝、錨固施工、鋼絞線、混凝土構件、拉埋鋼筋以及加固施工等方面，以期提高道路橋梁工程的結構性能和工程質量。

關鍵詞：預應力施工技術；道路橋梁；施工應用

中圖分類號：U445" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）04-0022-03

1 預應力施工技術在道路橋梁施工中的重要作用

預應力施工技術在道路橋梁建設中的全面應用，既有助于確保施工質量，提升操作便捷性，又在項目造價方面實現了有效的控制。

通過提前施加力量并精確控制荷載量，預應力技術能夠有效確保橋梁工程結構的穩定性，顯著提升了項目的承載能力。這對于應對道路橋梁在使用期間可能面臨的超負荷運作情況至關重要，從而保障了項目的工程質量。

在操作便捷性方面，預應力技術的采用為施工提供了顯著的便捷性。通過為預應力鋼筋施加壓力，并借助專業的張拉設備，確保了技術應用的高效性。不僅在實際施工中提升了橋梁的承載能力，保障了項目工程質量，還有助于施工單位更有效地掌控項目的施工難度，為各項工作創造了更加便捷和順暢的操作環境[1]。

應用預應力技術不僅提升了橋梁結構的穩定性，還通過控制加固材料的使用量，有效地從源頭上控制了項目的成本，為項目的經濟可行性提供了有力支持。

2 預應力施工技術在道路橋梁施工中面臨的問題

預應力施工技術在道路橋梁建設中發揮著關鍵作用，但也面臨一些問題，具體有以下3點。

第一，施工中存在張拉控制不嚴謹的情況。這主要源于施工操作不規范，特別是在使用1.5級油壓進行張拉時可能存在誤差[2]。缺乏經過專業培訓的操作人員導致張拉力的控制不夠穩定，尤其在多次張拉控制時，可能導致每束張拉力存在差異，對預應力混凝土結構產生不利影響。

第二，預應力結構在張拉前可能會因為自身的干縮或內外溫差原因出現裂縫。這些裂縫分布不均勻、寬度不大，但出現在結構表面，影響了預應力技術的抗裂效果。為了最大限度地發揮預應力技術的作用，需要采取措施控制結構內外溫差。

第三，預應力鋼筋管道堵塞問題也是一個挑戰。在混凝土澆筑過程中，操作不規范或保護工作不到位可能導致預應力鋼筋管道堵塞，影響預應力筋的順利穿過，從而影響張拉效果，最終導致路橋工程的成本增加和工期延誤。

因此需要深入研究預應力施工技術在道路橋梁建設中的具體應用，解決這些問題，進一步提升預應力施工技術的應用效果，從而確保結構的安全性和耐久性。

3 預應力施工技術在道路橋梁中的運用

3.1 穿索工藝

在道路橋梁項目中，預應力技術是一種常見的結構加固方法，通過施加一定的預應力于混凝土結構中的鋼筋，能夠提高結構的承載能力和抗裂性能[3]。

穿索施工主要操作集中在橋墩中間。在橋梁的支座處或梁體內，通過沿著道路橋墩的定導向槽和跨中轉向裝置進行穿索，將預應力筋進行錨固，確保預應力能夠傳遞到整個結構中。在具體的穿索操作中，為確保鋼絞線不發生纏繞問題，要求施工人員具備較高的技術熟練度和操作精密度。

操作過程中必須遵循相關施工標準，保障整個預應力體系的穩定性和可靠性。為了簡化工序，通常選擇單根的鋼絞線。在施工前，需仔細計劃和評估鋼絞線的數量及規格，確保選擇適用的材料。纏繞可能導致預應力體系受力不均勻，因此在穿索過程中，可以使用適當的工具和設備，例如張緊器、引導器等，確保鋼絞線在穿索過程中保持正確的方向，防止纏繞發生。

按照標準進行施工是保障工程質量的重要步驟。在道路橋梁的施工過程中，穿索操作必須嚴格按照相關的預應力施工標準進行，包括穿索的時間、位置、方式等規定，確保施工的準確性和一致性。

在穿索過程中，需定期檢查預應力筋的位置、長度等參數，并及時調整，避免可能的偏差，保持預應力體系在施工過程中的穩定性，為整個項目的結構穩定性和安全性提供可靠保障。

3.2 錨固施工

在道路橋梁工程中，錨固施工階段廣泛采用預應力施工技術。施工人員必須嚴格遵循相關的建筑規范和標準，確保錨固施工符合法規要求。在進行錨固施工前，也需要進行充分的工程調查和設計審查，了解橋梁的具體要求和環境條件，確保預應力設計滿足結構的實際需求。

與傳統的施工方法相比，預應力施工技術更注重機械錨固和摩阻錨固兩種方式。機械錨固依賴于機械裝置的固定。在橋梁建設中，通常會使用預應力錨具和錨桿等機械設備，通過固定在橋梁結構內部的預應力鋼筋，使其產生預應力。這種方式的優勢在于固定力大、穩定性強，適用于一些對力的要求較高的情況。在實際應用中，施工人員需要根據橋梁結構的特點和要求選擇合適的機械錨固裝置。摩阻錨固是通過材料之間的摩擦來實現錨固效果，適用于一些對錨固力要求較為靈活的情況，也能夠降低錨桿與結構之間的應力集中。在實際應用中，施工人員需要考慮混凝土質量、摩擦系數等因素，確保摩阻錨固的可靠性。

在采用錨固方式進行預應力張拉時，需要確保施工的質量和安全性，保障整個橋梁結構的可靠性。具體操作有以下6點：①位置調整。由于預應力筋的拉力較大，需要對張拉索的位置進行準確調整，滿足工程施工要求，避免潛在問題。②合理設計鋼筋布置形式。設計不僅需滿足結構的強度和穩定性要求，還要確保預應力施工能夠順利進行。設計人員需要根據實際情況進行合理設計，并通過研究計算確定采用錨固與牽引方式。③在選擇錨固方式時，必須充分考慮具體施工條件和工程要求，選擇適當的錨固螺栓、錨固螺釘或錨具等設施。并根據所選錨固方式，對施工工序進行優化，明確錨固施工的步驟和要求，確保施工過程的高效和順暢。④對錨固區的要求也不容忽視。根據混凝土預應力索結構性能的要求，錨固區的直徑通常要確定為50 mm×500 mm（長×寬）。布置形式可以根據梁體剛度設計方案進行調整，例如布置成U形或矩形等形式[4]。⑤處理復雜工藝參數。在預應力張拉索處的鋼筋可能存在孔隙分布和焊接等復雜工藝參數，需要在設計和施工中綜合考慮這些因素，確保錨固方式不僅滿足連接要求，還不影響混凝土的質量。⑥適當的優化與設計同樣是關鍵環節。對于直接安裝于混凝土構件上的錨固方式，需要進行適當的優化與設計，確保預應力筋在不影響混凝土質量的情況下能夠安裝牢固，最終達到預期的工程目標。

3.3 鋼絞線

在預應力施工中，鋼絞線作為一項廣泛應用的關鍵材料，承擔了重要的結構強化和荷載分擔功能。通過施加預應力，有助于混凝土結構更好地承受荷載，提高了工程的整體性能。

隨著預應力施工技術在路橋建設領域的廣泛應用，施工所采用的鋼材種類逐漸呈現出豐富多樣的趨勢。這種多樣性不僅為施工提供了更多的選擇空間，同時也增加了材料取得的便捷性，為施工過程引入更多創新和靈活性。

作為施工單位，必須在綜合考慮施工質量和經濟效益，選擇價格經濟實惠、運輸距離較短的鋼絞線，降低施工的總體成本，提高經濟效益。隨著新型材料的引入，施工單位還需保持對市場變化的敏感性，隨時調整選擇的鋼材種類，適應不斷發展的技術和經濟環境。具體要考慮以下4項內容：①鋼絞線的松緊度、延伸率等參數，直接關系到結構的穩定性和可靠性。設計人員需要在滿足設計要求的前提下，選擇適當的鋼絞線，確保工程質量。②預應力技術在鋼絞線中的應用主要發生在穿梭施工過程中。為確保結構的預應力效果，必須在數量上進行精準控制。數量過少可能導致預應力效果不明顯，數量過多則可能增加傳輸難度和成本。③利用預應力技術可以顯著提升橋梁施工的效率。因此，在梁箱之間的傳輸過程中，設計人員需要精心規劃并優化工程流程，確保鋼絞線的布置和使用符合設計和施工要求，提高施工效率，縮短工期。④道路橋梁施工環境的特殊性要求施工人員全面觀察現場情況，及時發現并處理不利因素，最大限度地減少外界因素對橋梁施工的不良影響。有效的施工現場管理是確保項目成功的關鍵，管理人員需要密切關注施工過程中的各個環節，確保工程的安全性和可靠性。

3.4 混凝土構件

在混凝土構件的施工階段，提前施加的預應力對于平衡其他構件的應力，以及提升整體的安全性能具有顯著的作用。通過在早期階段施加預應力，可以減輕混凝土構件在負載施加期間的內部應力，進而降低了裂縫和變形的發生可能性，不僅能夠優化結構的性能，還有助于提高整體的安全性能，確保結構在長期使用中能夠更加可靠和穩定。

在道路橋梁施工過程中，應用預應力施工技術能夠使混凝土構件展現出卓越的彈性、優越的強度以及顯著的低縮變形特性。通過預應力施工，混凝土構件在承受荷載和外部力作用時表現出更強的抗力和韌性，使得道路橋梁在使用過程中更具有可靠性和耐久性。通過調整預應力的大小和分布，可以優化混凝土結構的性能，提高其承載能力和抗震性能，為混凝土構件賦予了更多優越的工程特性，促進了結構的可持續發展和長期使用。

3.5 拉、埋鋼筋

道路橋梁建筑中的拉筋和埋筋工序是工程質量的基石，直接關系到結構的穩定性和承載能力。在拉筋階段，鋼筋的張拉是至關重要的工序，必須保證拉應力符合設計規定，精準控制張拉的長度，確保其始終保持在設計規定的范圍內。

在埋筋操作中，將鋼筋嵌入結構中時需要根據鋼筋的曲面特點進行準確定位，尤其是在結構高層，要防止潛在的問題對結構施工工程造成損害。任何施工過程中出現的缺陷都應及時進行管控和處理。

在進行鋼筋張拉時，必須根據預應力筋的實際狀況，按照其實際截面尺寸進行制作，并將其堅固地固定在指定位置，確保其具有良好的機械強度。結實的固定是確保預應力筋能夠承受預應力作用而不發生破壞的關鍵。綁扎鋼筋是確保預應力筋堅固可靠并能夠發揮其作用的前提。鋼材的承載力需滿足設計要求和結構設計強度標準，以保證混凝土結構具備出色的承載能力。在綁扎過程中，需要充分考慮鋼筋的彎曲變形對預應力鋼筋的影響，確保其在受力和彎曲的情況下表現出色[5]。通常情況下，預應力鋼筋彎曲處的鋼筋直徑需≥10 mm，張拉前的鋼筋直徑應超過2.0 mm。

在架設預應力錨索時，必須確保不損害預應力鋼筋，并保證滿足公路橋墩與墩柱、欄桿與支座的抗彎強度和耐久性要求。在考慮預應力錨固工藝時，錨固數量應符合設計要求，不應少于4根。通過對錨固件的尺寸和錨固深度進行驗證，確保滿足實際需求后再進行張拉施工，能夠保證施工的質量和安全性。

工程質量的保障不僅僅依賴于工藝流程的嚴謹執行，還需要工程人員的經驗和技能。在整個過程中，施工人員需要密切關注各個環節，及時發現并處理問題，確保施工的安全和穩定性。

3.6 加固施工

加固常見的策略是采用預先施加應力的方式，通過在結構內部形成拉應力，從而在受拉區域產生壓應力，提高結構的整體防御能力，使得橋梁在受到外部沖擊時所承受的影響顯著減少，從而大幅增強了其抗震和抗沖擊性能。

在道路橋梁的施工階段，優化預應力施工技術包括加固粘貼鋼板、修復路面層以及增加補強層等多個步驟。通過在結構表面粘貼鋼板，可顯著提升結構的承載能力和抗彎剛度，有效增加整體的抗荷載能力。在路面層修復中，選用高強度和耐久性良好的材料，可確保道路使用壽命的延長和整體結構的穩定性。在增加補強層方面，采用合適的材料和工藝，加強結構的抗壓和抗拉性能，可全面提升整體結構的強度。通過加固施工的系列措施，能夠有效增強橋梁的結構穩定性和安全性，提高其在使用過程中的性能和壽命。

4 結束語

預應力施工技術在道路橋梁施工中的廣泛應用為城市交通基礎設施的發展提供強有力的支持。實踐過程中，設計人員要克服技術難題，優化施工流程，確保預應力施工技術更好地服務于道路橋梁工程的可持續發展。施工人員也應該針對不同環節合理應用預應力技術，避免可能出現的各類問題，提高橋梁結構的穩定性、安全性和經濟性。通過各方的共同努力，充分發揮預應力技術在道路橋梁建設領域的優勢，為城市交通的安全、高效和可持續發展貢獻更多力量。

參考文獻

[1] 姚正鵬.預應力技術在公路橋梁施工中的應用研究[J].運輸經理世界，2023（33）：79-81.

[2] 李超，張科研，李建，等.淺析預應力技術在橋梁施工中的應用[J].四川建材，2023，49（11）：135-136+139.

[3] 張繼.預應力施工技術在道路橋梁施工技術中的實踐研究[J].建材發展導向，2023，21（20）：108-110.

[4] 呂倩.預應力技術在道路橋梁施工中的有效應用分析[J].運輸經理世界，2023（26）：86-88.

[5] 常生武.預應力施工技術在公路橋梁施工中的應用[J].四川建材，2023，49（9）：109-110+113.

收稿日期：2024-01-18

作者簡介：劉權（1988—），男，山東菏澤人，本科，工程師，研究方向：公路工程。