城市快速干道預應力混凝土技術應用

馬得源

（廣東省第二建筑工程公司，廣東 汕頭 515000）

1 前言

盡管預應力的原理被廣泛地應用于房屋、橋梁等結構領域，但在道路上的應用卻很有限。混凝土的主要特性就是抗壓強度遠大于抗拉強度。預應力混凝土路面就是充分利用這一特性，事先在工作截面上施加壓應力，以提高它的抗彎拉強度，提高承受荷載能力。國外對預應力混凝土路面做了較多的研究，國內尚未開展此項研究工作。由于預應力混凝土路面提高了截面的實際抗彎強度，因而在相同的荷載作用下，路面板的厚度比普通混凝土路面要薄，一般為lOcm-15cm。如果再薄會使路面板產生過大的撓度，對路面板的耐久性和地基的穩定性都不利，另外，也增大了施工難度。在我司承建的丹平快速路中部分應用了預應力混凝土技術，通過工程實踐有效提高我們對預應力混凝土的認識。

2 預應力混凝土路面的優點及設計施工中存在的問題

2.1 預應力混凝土的優點

2.1.1 路面板厚度僅為傳統混凝土路面板厚的40%～60%。

2.1.2 預應力混凝土路面由于板較長，接縫數量大大減少，改善了行車的平穩性，減少了接縫問題。

2.1.3 預應力混凝土路面的用筋量少于除素混凝土路面以外的其他路面。

2.1.4 從國外已建路面的使用狀況來看，預應力混凝土路面幾乎30年不需要大修，養護需求也較少。經分析其費用有可能比傳統路面低，或幾乎差不多。

2.2 預應力混凝土路面在設計施工中存在的問題

2.2.1 預應力混凝土路面的施工工藝較復雜。

2.2.2 預應力路面板較長，有路基約束所引起的預應力損失也增大，另外，板的位移量也會增大。

3 預應力混凝土路面在施工中應明確的設計思路

3.1 路基約束

任何混凝土板和其下的基層間都存在摩阻約束，該約束阻止板由于溫度、濕度的變化產生位移。在預應力混凝土路面中，盡量減小板底摩擦力是非常重要的，因為它是引起預應力損失的主要因素，同時也決定著板的長度。

3.2 預應力損失

3.2.1 預應力能與周圍接觸的混凝土或套管之間的摩阻損失；

3.2.2 錨具變形和預應力筋回縮引起的損失；

3.2.3 預應力筋松馳引起的預應力損失；

3.2.4 混凝土彈性壓縮引起的預應力損失；

3.2.5 混凝土的收縮和徐變引起的預應力損失。

3.3 溫度和濕度所引起的翹曲約束

考慮到由于板底面和頂面 (不包括板邊處)的濕度差異產生的收縮應力在混凝土板厚的有利分布情況，可以抵消一部分汽車荷載引起的應力，這些收縮應力的殘余應力在板底部為壓應力，可以抵消由汽車荷載產生的很大一部分拉應力，同時也易引起混凝土路面的開裂。

4 后張法預應力混凝土路面各施工工序的控制要點

4.1 施工管理控制

預應力混凝土路面需要大量的預應力筋，施工工序較為復雜，手工操作的工作量較大，難以實現機械化、自動化施工。雖然我國勞動力資源較為豐富，但施工人員素質較低，不加以強化訓練，難以保證施工質量，故建議預應力混凝土路面施工一定要選擇具有專項培訓的專業施工隊伍。

4.2 施工材料控制

4.2.1 材料性能要求

(1)強度高。因為采用高強度混凝土配合高強度鋼筋可以有效地減小路面截面尺寸和自重。同時，高強度混凝土在抗拉、抗剪以及粘結和承壓等方面也有較高的抗力，不易發生收縮裂縫。(2)收縮、徐變小。這樣可減少收縮和徐變引起的應力損失。(3)快硬、早強。

4.2.2 主要材料控制

(1)水泥。混凝土標號為C40。要求采用525號普通硅酸鹽水泥。(2)鋼材。考慮到預應力混凝土路面厚度較薄，且在正常使用階段，路面板要承受各種惡劣的條件，要求鋼筋應順直，不得有裂縫、斷傷、表面油污與銹蝕。(3)錨具。結合工程的要求，無粘結筋承受長期的振動荷載及疲勞荷載，所以必須采用I類錨具。錨夾具進場時應分批進行外觀檢查，不得有裂紋、傷痕、銹蝕，尺寸不得超過允許偏差。

4.3 鋪設滑動層控制

在基層上均勻鋪設1cm厚的砂層，起到整平和減小基層磨擦障礙作用，并在砂層上鋪一層土工布。砂層用砂應采用兩次篩分，其目的是采用砂顆粒為同一粒徑顆粒，對于減小摩擦效果很好，其作用如同滾珠軸承。土工布間的搭接使用熱瀝青粘合成整體以防滲水及細砂的流失，土工布的寬度大于路面寬度，并能在兩側包住基層。

4.4 安放縱、橫向鋼筋及鋼鉸線布置控制

采用鋼筋小馬凳將橫向鋼筋支撐至設計位置，誤差須控制在10cm 以內，小馬凳與橫向鋼筋點焊，以免澆筑混凝土時跑位。在施工中，把鋼鉸線的布置嚴格控制在1/2板高以下1.25cm處，以便使板底部比板頂部產生較大的壓力，這樣有利于防止板端出現向上過大地翹曲。

4.5 預應力鋼鉸線張拉控制

4.5.1 張拉應采用三次或兩次張拉。在預應力鋪筑后應盡可能早地張拉一部分預應力，以防止因收縮和第一個夜晚混凝土的臨界降溫而出現早期橫向裂縫。

4.5.2 當采用預留施工槽時，在施加全部預應力后，應使預留槽保持一定的時間，以允許板本身由于混凝土干燥收縮和徐變能夠自由縮短，這樣可以減小施工縫在混凝土鋪筑和硬化以后的脹縫寬度。

4.6 伸縮縫施工控制

無論采用哪一種伸縮縫構造，都必須注意保證使傳力桿與主要的位移方向保持平行，并保證填縫隙料不被擠出或壓緊，使變形縫能自由開合。

5 結束語

隨著城市道路等級的不斷提高，高速公路、城市快速干道、一級公路路面逐漸從瀝青混凝土向混凝土、預應力混凝土、鋼釬維混凝土路面發展，是高速公路路面發展的必由之路，采用預應力混凝土路面是最為合理的。

[1]黃衛，錢振東.高等水泥混凝土路面設計理論與方法.北京：科學出版社，2000

[2]李華.水泥混凝土路面修補技術.北京：人民交通出版社。1998

[3]范躍武譯.預應力混凝土路面設計指南.上海：同濟大學出版社。2000