道路橋梁的預應力施工技術解析

胡程昂

【摘要】隨著國民經濟和工程技術的不斷發展，各種功能和類型的橋梁建筑在國內迅速崛起。而預應力技術作為橋梁工程質量的重要技術保證條件，在實踐的應用和實施過程中，暴露出諸多問題和不足之處，如何制定科學的施工管理機制，采取有效的防范措施，必將成為未來橋梁建筑質量保障的關鍵所在，也是本文課題研究的中心內容。

【關鍵詞】預應力；應用；措施

引言：

在現代化的交通系統建設中，道路橋梁具有不可替代的中堅作用，它的質量優劣將直接影響到整個系統的穩定和安全性。通過在橋梁結構中采用預應力技術，能夠實現抵消拉應力的效果，進而有效避免了工程后期出現的裂縫和變形狀況，同時也有助于提高整個混凝土的結構承載力，是一種極為高效而先進的工程建造技術。

1.預應力技術

所謂預應力，是指根據對建筑工程的內部物理作用力進行研究，分析出結構工程內承受壓力較大的部位或區域，通過在上述位置設立相關的壓力，從而實現和壓力抵消的目的。預應力技術目前被廣泛采用在以橋梁為主的大型工程設計內，通過實踐證明，它對于預防工程中后期的結構變形和裂縫的發生效果顯著，并且它還具備操作流程簡易、成本低，以及使用壽命較長的特征，進而極大的促進了橋梁的機構穩定和質量安全。在目前橋梁結構界內具有代表性意義的預應力技術主要有：冷拔鋼絲技術、預應力鋼絲、預應力筋技術等。

2.預應力技術在道路橋梁施工中的應用意義

在實際工程建造過程中，由于各種原料性能和質量的限制，以及建筑結構的設計影響，普遍存在混凝土內部出現受力不均的現象，而若不及時采取規避和防范措施，將為工程后期出現裂縫和變形埋下隱患，甚至嚴重影響到整個工程的安全性。而通過在其中提前施加預應力的技術，能夠極大的提高工程原料的剛性，實現和壓力相抵消的目的，從而避免各種危險事故的發生。

其次，由于目前各種運輸車輛自身結構和載運量的提高，一臺運輸車輛整體輜重最高可達240噸，如果數十臺這樣的車輛同時在道路橋梁中行駛，必將對橋梁承載力和穩定性形成嚴重的挑戰。所以在各類道路橋梁的在建過程中，必須充分運用預應力的技術，它能夠促使整個橋梁工程的承壓力大大提升，從而保證了橋梁的質量性能安全。

最后，在現實生產中，大多數的道路橋梁工程都采取了混凝土結構，進行科學有效的原料配比是保證工程后期質量的重要保障。然而由于各種管理制度的疏漏或者原料質量的缺陷，它無法從根本上保證工程的質量。通過在其中實施預應力的作用，能夠有效的提升各種原料的基礎性能，保證各項指標滿足設計要求，從而延長了道路橋梁的使用年限。

3.道路橋梁中的預應力施工技術的應用

在具體施工操作過程中，預應力的實施途徑和形式：

3.1原料工藝中的應用

在橋梁張拉階段，依照預應力筋的設計規范，在進行混凝土澆筑灌裝，以及鋪設鋼管、錨墊板之前，添加預應力筋過程中，需保證連接的有效性和可靠性，這是該技術實施的前提保障。其次，在下料環節中，要保證預應力筋的表面清潔，以及清理鋼絞線表層的油脂物，從而促使后者能夠有效固定預應力筋。在實施粘結作業時，要進行準確的位置測量，保證其結構內部各種參數處于允許范圍之內。再者，也要充分考慮鋼絞線的自重因素，防止其對預應力筋張拉性能的破壞，提前采取防范措施，保證預應力筋達到預期的強度效果。

3.2彎矩構件的應用

在橋梁工程結構中，彎矩構件是一項極為重要緊固連接措施，但同時它也極易遭受壓力的影響，從而發生變形和損壞，也使得整個工程的質量安全無法保證。尤其是對于那些跨度、高度和質量較大的大型工程，時常發生由于彎矩構件不合規的狀況，引發結構壓力集中囤積在該位置的現象，從而造成它的變形和斷裂，這種現象嚴重的縮短了彎矩構件的使用壽命。通過運用在工程結構內使用預應力技術，使得彎矩構件強度將實現極大的提高，遭受集中壓力的問題可以引刃而解。這也是保證橋梁工程穩定的關鍵環節。

3.3橋梁加固中的應用

從國內目前狀況來看，道路橋梁在整個交通系統中發揮著舉足輕重的作用。而在整個舊橋梁構成中，由于受到自然災害、車輛輜重提升和使用年限的影響，已經無法達到承載要求，其中超過4/5的工程需要進行加固保障。而通過在其中應用和實施預應力技術，能夠極為顯著的提高橋梁強度和承載力。與此同時，還能夠達到及早預防和避免混凝土結構裂縫、變形和斷裂的現象發生，因此它具有廣泛的應用前景。

4.預應力在道路橋梁施工中暴露的缺陷

4.1波紋管引發堵塞現象

它的癥狀多數表現在完成澆筑作業之后，波紋管發生堵塞的情況。而由此引發的后果是預應力鋼絞線穿束受阻，或是張拉預應力作用下，工程的設計值和鋼絞線的實際值兩者之間發生較大偏差，最終將嚴重延滯工期進度，從而造成人力物力財力等資源的嚴重浪費。經過對無數的案例研究發現，引發波紋管堵塞的因素有很多類，主要有三類：其一，現場操作人員未按既定的規范標準進行波紋管安裝作業，從而造成它嚴重偏離設計位置，接頭無法固定牢靠，脫開漏漿；其二，由于現場施工人員違規，在安裝波紋管過程中，無意踩踏波紋管造成其發生裂縫或斷裂狀況，從而致使混凝土或其他雜質滲入其中，引發堵塞現象。其三，也有極少數情是由于波紋管質量缺陷，引發的波紋管堵塞。

4.2張拉前出現裂縫

在受到橋梁干縮作用和溫度差異等多重因素的作用下，鋼筋混凝土結構出現裂縫的幾率將大大增加，尤其是針對一些規模較大的鋼筋結構，經常出現還沒有進行張拉作用時就已經出現了裂縫，在此種情形下，預應力將沒有任何效果。不過對于在道路橋梁工程中，還沒有進行張拉作用就出現的裂縫，它們多數呈不規則狀態分布，細密無序，但多與短邊呈平行狀態。

4.3預應力管道堵塞

在現實的工程制作過程中，經常發生由于防護措施的缺失而造成預應力管道堵塞現象，引發預應力鋼筋的中斷或故障狀況，從而無法保證張拉效果的高效發揮。簡言之，就是由于預應力鋼筋的實際拉伸值和理論值兩者存在較大的偏差，一旦由于鋼筋絞線被阻塞，預應力作用將根本無法發揮，甚至導致鋼絞線的中斷。所以，歸納得出，若想有效解決預應力鋼筋堵塞情形的發生，不僅要保證在管道安裝過程中，嚴格執行既定的設計規范，確保安裝位置和尺寸的高度精確，另外還要極力避免各種扭曲現象的發生。

5.預應力技術改進措施

5.1管道堵塞問題的處理

（1）由于出現預應力管道堵塞的原因有很多種，因此防范措施也各不相同。但大致需做好如下幾點保障：第一，對管道的質量做好嚴格把關，確保其穩定可靠。第二，在安裝過程中要嚴格執行既定的規范和實施計劃，進行精確的位置和尺寸測量，對于管道彎曲的部位，必須采取圓滑型的加工處理，保證鋼材的延伸性能。對于接頭要進行特殊的密封措施，期間不留任何縫隙，防止各類雜質的滲入。第三，施工作業中，人員動作須謹慎適度，避免由于劇烈的踩踏導致管道出現裂痕現象。

（2）在避免孔道堵塞的問題上，要準確把握抽芯和混凝土凝固的時間差上，即要選擇最在混凝土即將凝固的關鍵時刻，選擇拔芯。即使一旦由于操作失誤出現了堵塞現象，要立即抽取大量的水進行沖洗處理，加快混凝土溶解速度，從而使孔道重新回歸暢通狀態。

5.2防止裂縫的措施

從根本上來講，表層溫度是造成結構出現裂縫的主要原因，因此做好構件的溫度控制是避免裂縫的關鍵所在。在實際操作過程中，需盡量維持較長時間的薄壁構件貼膜狀態，保證預制構件和臺座兩者之間有隔離劑保護，最大限度降低他們相互影響程度。

5.3安全施工保證質量的措施

在進行道路橋梁施工作業之前，需進行嚴格而必要的安全施工培訓，要求所有參與作業的人員熟悉施工計劃和方案，嚴格遵守各項安全操作規程，進行定期的安全檢查，依照設計流程作業，善于做好階段驗收，有序推進工作的進展。在進行張拉作業之前，所有參與作業的現場人員要對本職工作有全面的認識，熟悉圖紙的布置規劃，了解現場的各種現實條件，才能開展下一步工作。

6.工程實例分析

6.1橋梁概況

本橋為三跨式連續梁橋，橋長90m，每跨30m。箱梁構造。箱梁混凝土等級為C50，箱梁頂板寬970cm，底板寬560cm，主梁高160cm，底板厚30cm，頂板30～60cm，頂板兩側翼緣懸臂厚30～70cm，橋墩采用實心矩形截面，寬度為220cm，厚度為200cm，見圖1。

圖1橋梁橫斷面圖

6.2仿真模擬計算

6.2.1建立模型。采用有限元三維仿真軟件模擬連續梁橋的施工過程，建立模型如圖2。懸臂法施工工序如圖3。

圖2有限元模型

圖3懸臂法施工工序示意圖

6.2.2模擬分析的內容。①模擬懸臂梁施工的各個階段，進行正裝和倒裝計算與分析。②通過模擬得到控制標高的變形情況。③通過模擬得到控制點的應力變化情況。

6.3工程監測

（1）變形監測。在懸臂法施工過程中，預應力梁會產生豎向和橫向變形，變形監控是控制橋梁線形的重要依據，主要通過監測控制點撓度變化的方式實現變形控制。監測的順序為：通過測量數據與理論數值進行對比，根據對此進行調整，再測量并反復循環，讓整個體系滿足規定的要求。

（2）應力監測。在橋墩、橋臺、主梁、橫隔梁的控制點上設置壓力計，對不同時段的壓力值進行應力監測。通過理論計算與實測結果進行對比分析，判斷是否進行下一步施工。

6.4結果對比

通過對懸臂梁施工的整個過程的數值模擬分析和現場的監測數據結果對比，發現監測數據基本一致。

7.結束語

道路橋梁在國內交通系統中占據著越來越重要的地位，而隨著經濟和技術的發展，道路橋梁的質量問題也引起政府職能部門和專業人士的關注，如何有效通過技術改進促進質量的安全，成為建筑界必須重視的一項關鍵問題。預應力作為一種新型混凝土結構的防變形防裂縫措施，如何高效科學發揮其作用，服務于工程建筑和人民生產生活，將成為未來建筑業質量穩定的風向標。

參考文獻：

[1]俞建輝.淺談公路橋梁施工中預應力的應用及存在的問題[J].中國高新技術企業，2012，（3）：157.

[2]楊曉翔.公路橋粱施工中預應力技術應用[J].中國高新技術企業2012，（10）：47.

[3]田豐源.如何解決路橋工程施工預應力應用中存在的問題[J].企業管理，2011，（24）：82.

構日趨壯大。與此同時，內部溝通、成本控制以及管理難度的增加，對信息化建設提出迫切需求，通過提升信息化資源的共享利用率，可有效