對公路橋梁施工中預應力技術的分析

耿天嶸

摘 要：公路橋梁工程是我國常見的工程類型，建國以后，我國公路橋梁的修建量逐漸增加，漸漸迎來公路橋梁建設的黃金時期。其中預應力技術也成為公路橋梁建設中的常用技術，對增強橋梁穩定性與承載力起到至關重要的作用。文章介紹了預應力技術的概況，并對公路橋梁施工中預應力技術的應用進行了分析。

關鍵詞：公路橋梁；預應力技術；概況；應用

1 預應力技術概況

1928年，一位名叫歐仁·費萊西奈的法國工程師成功發明出一種叫做張拉錨固的新工藝，這種技術可靠且經濟，將高強鋼絲加入到預應力混凝土結構中，從此開啟現代預應力技術的先河[1]。1937年，世界上第一座預應力混凝土橋梁誕生，此后，隨著預應力筋及張拉錨固性能的不斷提升，預應力技術也處于不斷創新之中，預應力混凝土結構成為當今世界最有發展前途，也最重要的結構之一。我國的預應力工程中，預應力筋的材料主要有四種，分別是鋼絲、鋼絞線、鋼筋、非金屬預應力筋。若是依照施工工藝或施工方法來分類，預應力筋又分為有粘結、無粘結、緩粘結與體外預應力筋。預應力錨固體系在經過幾十年發展后，技術已經趨于完善，能夠滿足公路橋梁的建設需求。

在混凝土材料上，公路橋梁工程中應用比較廣泛的是高強混凝土，能夠有效減少截面尺寸和自重，提升結構跨越能力，這正符合預應力技術對混凝土“高輕度、高彈性模量、低收縮徐變、緩凝早強”的要求，因為這樣的混凝土可以有效降低預應力損失，提升設備利用率與構建生產率，像武漢長江二橋與汕頭海灣大橋等采用的都是高強混凝土。同時，化學工業的發展也使混凝土中多了不少有利的添加劑，像膨脹劑、緩凝劑、減水劑等，對混凝土性能具有很大的改善作用。在施工工藝方面，依據結構及環境差異，可選擇的施工方法包括逐孔施工、支頂推施工、架就地澆注、懸臂施工等。另外，電熱法、自張法等張拉技術也在日趨成熟，并出現于公路橋梁工程中。

2 公路橋梁施工中的預應力技術

2.1 預應力技術在公路橋梁施工中的應用范圍

第一，預應力技術常見于橋梁受彎構件中。碳纖維具有較高強度，且施工工藝簡單，因此常用于受彎構件之中[2]。利用碳纖維實施的預應力措施能夠防止受壓區混凝土趨于壓變臨界值，以此提升受彎構件極限承載力與極限拉應變，進而提高公路橋梁承載力；第二，預應力技術常用于公路橋梁的加固。加固過程是補強構件強度、提升結構性能，以便增大橋梁承載力，增加橋梁壽命。施工時，可先通過預應力使構件產生拉應力，從而減小混凝土初始應變值；第三，預應力技術常見于多跨連續性公路橋梁中。多跨連續性公路橋梁可分正彎矩區、負彎矩區兩個不同受力區，其中跨中位置常為正彎矩，支座位置多數是負彎矩，如果連續橋梁的極限抗剪及抗彎無法滿足使用要求，應通過預應力技術進行加固；第四，采用預應力技術避免結構裂縫出現。普通的混凝土結構很容易出現結構裂縫，因此是公路橋梁中的常見病害，一些跨海和跨河大橋中，混凝土裂縫的存在會極大降低橋梁的剛度與強度。

2.2 公路橋梁工程中預應力技術的常見問題

一是鋼筋管道堵塞。一些缺乏施工經驗，專業技術不過關的施工者參與混凝土澆筑會導致鋼筋管道堵塞，影響預應力筋張拉，使理論計算值偏離實際拉長值，對工程預算及工期造成不利影響；二是預應力筋的拉伸長量達不到標準要求。預應力筋伸長不足的原因包括預留管道不利造成鋼筋與管道摩擦及鋼筋實際彈性模量和理論計算數據不符；三是預應力混凝土在張拉前現出裂隙。這一點主要是由干縮及溫差造成，裂隙常見于構件表面及箍筋位置。裂隙分布不均、寬度較小。

2.3 對公路橋梁施工中預應力技術應用問題的處理

對于預留管道堵塞，首先要依照管道施工規范作業，并采取有效措施防止管道扭曲或彎折，此外還要妥善把控抽芯時間；對于預應力筋拉伸不足，應按精確數據對管道進行固定，并保證管道的線形順直圓滑，此外還要防止施工導致局部彎曲；對預應力較大問題，應首先做好材料檢驗及工序質量控制工作。另外，還要嚴格控制梁體混凝土養護期齡，以免過早張拉對混凝土養護造成影響；對混凝土開裂問題，應加強對混凝土質量的把控。從混凝土材料的配比、到后續的攪拌及運輸、澆注及振搗、養護環節，都要嚴格監督。一般來說，混凝土配比對混凝土質量影響最大，應在滿足施工要求及規范的前提下減小用水量，可以在一定程度上減少裂縫現象。最后，還要做好工程質量的控制工作。預應力技術本是為滿足公路橋梁對穩定性的要求而存在，但如果施工質量不過關，再好的技術也會處于英雄無用武之地的尷尬局面。所以，做好工程質量的把控工作同樣重要，尤其是對材料的選擇及相關程序的監督上，務必要嚴格按照施工規范及技術標準的要求進行操作，一旦發現施工質量問題，要及時補救或返工。

2.4 注重預應力錨固技術的應用

預應力錨固技術是公路橋梁施工中常見的技術手段，它是最為經濟和高效的加固技術。在公路橋梁施工中，常選擇鋼絲或鋼絞線作為加固材料，可以實現大跨度跨越、滿足大承載力要求。不少斜拉橋與立交橋都應用了這一技術手段。預應力錨固包括外錨頭、內錨固段及錨桿體三個部分，統稱為預應力錨固體系。外錨頭包括鋼筋混凝土所制的墊墩、工作錨板、鋼板墊、限位板、工具錨板等部位，是實現張拉和鎖定的重要裝置。錨桿體也叫做張拉段或自由段。是預應力形成的主構件。錨固段也叫內錨頭或內錨固段，是預應力錨桿內部的持力段，也有人將其稱為錨根。目前，預應力錨固體系的部件型號多、廠家多、性能好。

對于公路橋梁工程來說，外錨頭是非常關鍵的部位，正因為它的存在，才能夠使預應力獲得永久保存。外錨頭主要是由金屬部件加工成的機械裝置，主要類型有鐓頭錨、錐形錨、XM錨、JM錨、QM錨等。內錨頭分為兩類，一類是機械式內錨頭；一類是膠結式內錨頭，膠結式內錨頭又分為水泥材料和樹脂材料兩種類型。錨桿可分為拉力分散型錨桿、壓力分散型錨桿、拉壓力分散型錨桿、三種類型，它能夠在張拉荷載作用下自由伸長，當把這部分伸長永久固定后，會對構筑物等產生預應壓力，所以錨桿體是錨固的關鍵。我國預應力錨桿中的主要材料是高腔鋼絞線或高腔鋼絲，也有少部分工程采用精軋螺紋鋼筋。

3 結束語

自上世紀五十年代后，我國預應力技術獲得了迅速發展，并在公路橋梁建設中發揮越加重要的作用。但公路橋梁問題報道中也常出現此類問題，如2014年4月9日，浙江省蘭溪市一處公路橋出現大面積破損，裂縫最寬處有三十幾厘米，很多鋼筋裸露在外。7月15日，臨沂市北京路沂河大橋出現裂縫，裂縫長八米多，寬十幾厘米。類似于此的公路橋問題并不少見，其原因一部分是預應力技術應用不到位，另一部分是施工質量存在問題。因此，在公路橋梁施工中應認真做好預應力技術的應用工作，并把控好工程質量，以便更好地促進我國現代化建設進程的發展。

參考文獻

[1]黎繼雄.對公路橋梁施工中預應力技術問題分析[J].科技視界，2014（8）：113-114.

[2]賴海寧，鄭滿生.公路橋梁施工中預應力技術分析[J].中國城市經濟，2012（35）：137-138.