預應力技術在鐵路橋梁施工中的應用

孫軍帥

【摘要】鐵路橋梁作為鐵路工程的重要構筑物，具有承重大、沖擊力大、抗性強等特點。橋梁結構要求有一定的橫向、豎向剛度和動力性能。鐵路橋梁是混凝土與鋼筋組合結構的構筑物。鐵路橋梁建設工程是一項復雜而龐大的工程體系，在工程施工中，需要對橋梁的抗性進行檢測，而非到鐵路橋梁整體建成直接營業使用。而作為半成品的鐵路橋梁，如何對其性能檢測呢？預應力就是預測以及緩解鐵路橋梁施工中，混凝土結構的抗壓性、抗裂性等性能。

【關鍵詞】預應力技術；鐵路橋梁；應用；問題

引言

常規的鐵路貫穿山川湖泊，鐵路橋梁建立于山川湖泊上。在我國經濟迅猛發展的今天，鐵路新建了城際鐵路、磁懸浮鐵路兩種能夠貫穿城市的鐵路方式。因此，鐵路橋梁的安全性需要升級。預應力是預測以及緩解鐵路橋梁荷載力的常用技術。鑒于預應力技術在鐵路橋梁施工中發揮的重要作用，本文通過分析預應力技術特點，總結幾點預應力技術在鐵路橋梁施工中的應用。

一、預應力技術的概述

預應力是一項工程在施工過程中，預先給工程的各個結構部位施加壓應力或拉應力，以檢測工程結構部位對所加應力的負載能力和對此應力的轉移能力。預應力一般用于工程施工的混凝土結構中。在混凝土結構施工完成，承受功能荷載作用力之前，對其施加壓力或拉力。讓混凝土結構在施加壓力的區域產生應力，此應力可以緩解外荷載力對混凝土結構產生的張拉力。預應力技術是一項對混凝土結構承受荷載能力的緩解與檢測技術，在鐵路橋梁建設中，運用預應力技術，能夠保證鐵路橋梁的使用安全，增加鐵路橋梁的抗震、抗壓、抗裂等性能，延續鐵路橋梁的使用壽命。

二、預應力技術在鐵路橋梁施工中的應用

鐵路橋梁由橋跨、橋墩、橋臺、基礎和橋梁防護等結構組成。橋跨結構也稱橋梁的上部結構，包括主梁、支座、橋面鋪裝等；橋墩、橋臺以及基礎，屬于橋梁的下部結構。預應力技術在鐵路橋梁的組成結構中都有應用。

2.1預應力技術在橋跨結構中的應用

預應力技術在橋跨結構中的應用，主要體現在主梁與橋面鋪裝兩個部位。

主梁在整個鐵路橋梁系統中是極其重要的部位。預應力在主梁結構中，選取的材質是低松弛鋼絞線、鋼筋和冷拉鋼絲三種。主梁作為鐵路橋梁的延續結構，使用預應力材質低松弛鋼絞線，不僅可以緩解外部荷載對主梁造成的張拉力，其材質的運用也保證了主梁的外觀，其成本也比較低。預應力技術不僅適用于新建橋梁，也適用于橋梁的加固。

混凝土橋面鋪裝，雖然為水平結構，但是在鐵路橋梁結構系統中，橋面鋪裝結構是與鐵路交通工具完全接觸的結構部位。預應力技術在橋面鋪裝[1]的使用，是通過預應力鋼筋，對混凝土橋面進行荷載力束縛。橋面所承受的荷載力是水平方向并是延續性的，對橋面鋪裝施加的預應力，是向橋面受力方向的逆向施加，即對橋面縱向施加預應力。縱向施加預應力，以中和橋面橫向的荷載力，使橋面受力均衡，避免混凝土橋面混凝土橫向張拉力過大而橋面開裂，鐵路軌道固定件松弛而導致的鐵軌脫軌現象。預應力技術在鐵路橋梁彎曲的部位，其作用力更是不容小覷。不僅要前后方向控制橋面荷載力，更要對轉彎部位的荷載力分解與抵消。

2.2預應力技術在橋梁下部結構中的應用

橋墩、橋臺和基礎，統稱為鐵路橋梁的下部結構[2]。作為鐵路橋梁的下部結構，雖然是與地面緊密接觸的部位，立足于地面之上，比較的穩固，但是依舊不能缺少預應力的作用。根據鐵路橋梁的用途以及鐵路線路的規劃方向，預應力鋼筋束縛列車對橋梁下部結構施加的拉應力，并控制拉應力的擴展。預應力技術在鐵路橋梁橋跨部位的應用，可以說是對橋跨受拉力部位施與壓應力；而對鐵路橋梁下部結構的用作，則是對下部結構受壓力部位施與拉應力。

三、預應力技術應用于鐵路橋梁施工中出現的問題

3.1預應力材質斷裂

預應力所用材質低松弛鋼絞線、鋼筋和冷拉鋼絲皆屬于金屬材質。用于混凝土構筑物中，而混凝土制作原材料種類豐富，包含水、水泥、細砂、碎石、添加劑等等。時間久了，預應力材質會被混凝土原材料腐蝕，出現生銹[3]。而對混凝土束筋時，由于預應力作用力交叉，而導致預應力材質斷裂的狀況也是經常性發生。預應力材質斷裂需要及時解決。若斷裂材質比較少，未影響到混凝土張拉力時，只需要將斷裂材質進行修補；而當斷裂鋼絞線比較多時，則需要重新對混凝土構筑物施加預應力。

3.2預應力力度控制不準

在對混凝土構筑物施加預應力時，最常見也最難把控的問題就是預應力力度的大小。而在鐵路橋梁建設施工中，不論是主梁還是橋墩，任何橋梁部位，若對其施加的預應力力度過小，則混凝土張拉力得不到全面擴展，混凝土構筑物的性能就得不到全面提升；若對其施加的預應力力度過大，混凝土構筑物結構容易被強大的拉應力或壓應力損壞。對混凝土構筑物施加恰當力度的預應力，是一門技術。為了避免預應力力度不當而造成的混凝土構筑物結構破損現象，首先，需要預應力施加人員具有高度的專業技能，其次，對混凝土構筑物施加預應力不是一次成功的，而是需要不斷的測試，將測試值與理論值對比，方可定奪預應力施加標準是否科學合理。

例如：贛江特大橋施工中，對其99號墩箱梁進行預應力測試。通過對箱梁的截面尺寸，結合預應力鋼絞線的張拉控制應力，嚴格按照雙控張拉預應力鋼絞線，測試預應力損失值，從而調整主梁張拉控制應力。

從上表可以看出，箱梁頂板、底板應力比理論值整體偏大，但未超出設計要求，且施工過程中應力沒有突變，說明主梁在各懸澆施工中應力變化平穩，施工過程中結構安全。

四、結語

預應力技術在鐵路橋梁中的應用，不僅能夠增大鐵路橋梁的各種抗性，保證鐵路橋梁的安全性與耐久性，其操作成本低廉，操作方法簡單。鐵路事業的發展不僅給生活提供了便捷，對于國家來說，也是促進經濟、政治、文化、人才發展的重要通道。因此，在鐵路橋梁的建筑中，要多加使用預應力技術，以將我國鐵路事業發展到另一個高度。

參考文獻：

[1]王洪濤.先張法預應力技術在橋梁施工中的應用[J].交通標準化，2011-16-12.

[2]吳海城.預應力技術在橋梁施工中的應用[J].科技與企業，2012-21-03.

[3]王寶德.探析路橋施工中預應力技術應用常見問題[J].經營管理者，2009-04-12.