淺談預應力施工技術在公路橋梁工程中的應用

摘要：現代預應力技術推動了土木工程的快速發展，同時也是當今大型結構特別是橋梁施工中應用最廣泛的施工技術。隨著預應力施工技術的不斷發展，尤其是預應力材料、錨固體系等技術的出現，豐富了預應力施工技術的應用范圍與應用效果。文章對預應力技術的發展歷史進行了分析，并對我國目前發展的預應力材料及預應力技術的應用進行了論述。

關鍵詞：公路橋梁施工；預應力施工技術；土木工程；預應力材料；錨固體系 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2016）36-0119-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.059

1 概述

我國的預應力技術于20世紀60年代開始應用，應用時間將近半個世紀，在道路橋梁的建設當中取得了極大的成就。我國的預應力技術較其他國家應用較晚，但發展速度驚人，現已形成了以理論計算、施工技術、材料設備、檢測、設計、施工等完備的應用體系，并且在公路橋梁建設當中起到了關鍵的作用，除對公路橋梁進行施工建設外，對現有橋梁進行維修、加固、提升、錨固等施工也產生了巨大的幫助，并且隨著我國預應力技術的不斷進步，其應用范圍也會隨之提高。

預應力的核心在于對公路橋梁的構件、結構預先進行應力的施加，使應力能夠對構件進行張拉和加固，為此預應力技術也成為錨固張拉體系。該技術首先由法國工程師歐仁·費萊西奈發明并應用在混凝土工程施工建設當中，并由此衍生出預應力材料、預應力設備以及關鍵技術，給現代建筑施工與建設帶來了新的發展思路與發展方向。

隨著預應力技術的不斷發展和研究，預應力筋和預應力張拉錨固體系的性能也得到了極大的提高，預應力的技術水平與科學性隨著實踐應用得到了巨大的提升和完善，可見預應力技術已經成為世界上技術水平最高、應用范圍最廣、最具有應用價值和應用前景的建筑施工技術。

2 我國的預應力材料分析

在我國近半個世紀的預應力發展技術當中，預應力材料的發展不可忽視。目前我國的預應力材料包括鋼絲、鋼絞線、鋼筋、非金屬預應力筋等。上述材料根據施工需求與施工技術的不同進行選擇和應用，且由于上述材料的生產工藝和施工方法差異巨大，也可按照是否粘結分為有粘結、緩粘結、無粘結以及體外預應力筋等

種類。

根據發展的時間分析，我國于20世紀60年代開始應用預應力材料，此時的預應力材料主要應用在中低強度預應力砼筋張拉錨固技術當中，包括螺絲端桿錨固技術、高強鋼絲敏頭錨體系、JM錨體系、弗氏錨體系等。這些體系均為我國的公路橋梁建設帶來了巨大的幫助，并出版了相關預應力砼錨夾具定型圖冊。隨著時間的推移，我國的預應力技術不斷革新，技術體系隨之更加豐富，預應力砼鋼絞線群錨張拉錨固體系應運而生，并從80年代開始進入黃金時期，此時我國的預應力技術能夠對大噸位的砼錨具及配套張拉技術進行設備配套，并且作為我國的巨大科技成就受到社會的廣泛關注。為了提高我國預應力技術的應用效果，我國逐漸對無粘結預應力砼筋涂包設備、單根鋼絞線張拉錨固設備、無粘結預應力砼結構設計技術規程等配套技術進行研究和應用，利用無粘結的方式進行預應力技術與材料的有機結合，該技術給我國當前的現澆預應力砼結構帶來了巨大的影響。迄今為止，我國無粘結預應力技術以及其相關配套設備在我國的公路橋梁建設當中得到了廣泛的應用，在目前的公路橋梁使用過程中，依舊能夠看到該技術的應用痕跡，給我國的公路橋梁建設帶來了巨大的技術革新。

目前我國的預應力材料已經轉變為高強度、高防腐蝕度的材料，能夠有效地提高我國公路橋梁的使用壽命，并已經形成了一套系統的工藝體系，并借由多種工藝和施工技術，取得了極大的成效，預應力技術在我國已經成為十分成熟的施工技術，對不同類型、不同范圍的公路施工建設均有非常大的幫助。

3 我國目前預應力的應用分析

我國目前已經做到預應力技術以及其配套設備國產化，能夠對不同性能的混凝土、不同規格和不同程度的鋼絲以及鋼絞線進行國產化生產并投入到實際應用當中，尤其在錨具、拉張設備的改良和完善方面也有重大的技術進步，在拉張設備中，千斤頂、油泵、油表、穿束機等均能夠有效生產并投入使用。我國的公路橋梁建設也隨著上述技術的不斷進步，得到了充分發揮和應用，并在公路橋梁建設當中占據了重要的地位。

3.1 混凝土空心板中預應力技術的應用

我國的常規公路橋梁建設，主要以16～25cm為基本跨徑，此時需要采用混凝土空心板作為主要材料，應用預應力技術，將空心板和預應力鋼筋、低松弛鋼絞線等應用在橋梁建設當中，主要應用的預應力技術包括先張法、后張法中等張拉法等。先張法主要對單根銅絞線進行施工，后張法則利用扁錨或群錨，中等張拉法則需要固定噸位，不同噸位下采取不同的預應力技術，混凝土空心板當中不會使用預制安裝以及支架現澆技術。目前我國也存在30～35cm跨度的混凝土空心板，但該跨徑對材料的使用成本要求較高，并且鋼度較低。

3.2 混凝土簡支T梁中預應力的應用

公路橋梁當中簡支T梁是較為常見的施工部位，其跨度為20～50cm，預應力技術主要包括高強度鋼絞線、低松弛鋼絞線、后張法、群錨等技術，噸位則采用中等張拉進行固定，簡支T梁需要采用預制拼裝技術進行制作，并采用配套的架橋設備進行安裝，尤其在當前的行車條件較高的情況下，采用現澆梁技術對接縫處進行施工，能夠對橋面板起到“準連續”結構的施工，使橋面更加流暢。

3.3 混凝土箱梁中預應力的應用

混凝土箱梁是橋梁當中較為重要的部位，其跨度主要為40～60cm，預應力技術主要包括強鋼絞線和低松弛鋼絞線，并利用縱向預應力進行張拉噸位的固定，噸位主要以中等為主。根據橋梁的不同施工技術需求，采用縱向預應力鋼束進行錨具的續配置，根據箱梁與鋼絞線的數量配置，我國公路橋梁箱梁懸臂板的懸出長度越長，所使用的鋼絞線越多，當懸臂板的長度為4m以上時，需采用3～5根鋼絞線進行施工。施工技術主要包括支架現澆施工以及滑模主孔澆筑施工兩種方法，施工過程中利用懸臂澆筑的施工方法應用較為廣泛，此外預制拼裝也具有一定的應用，但隨著我國公路橋梁的不斷變化，40～60m的“雙向”預應力結構逐漸成為公路橋梁的主要結構，此時則采用大噸位支座進行施工，并將預應力混凝土連續剛構橋作為施工主要技術。

3.4 預應力加固技術

預應力加固技術是目前最為常見的預應力技術，在公路橋梁建設過程中，主要是通過對橋梁的結構進行外體預應力的施工，將橋梁產生的內力進行抵消，具體可以將預應力加固技術看作分階段的后張預應力技術，該技術能夠在原結構的基礎上，避免對不需要外力作用的部位進行預應力的使用，并且有效根據荷載的不同提高預應力的應用水平。采用彈性支座，對橋梁自身的結構內力進行抵消。

可見預應力加固技術是主動進行加固的技術，能夠通過不同的預應力值對公路橋梁自身的結構進行形態的變化，使其提高構件的承載能力。由于預應力加固技術的靈活性，近年來我國的公路橋梁建設大多應用了該技術，取得了較高的應用效果。例如在進行T梁的建設時，對T梁進行錨噴混凝土的預應力應用，使鋼束和梁體得到有效的粘合，起到加固作用。該方法對T梁的鋼度、抗剪強度等功能更加有效，并且有效提高了T梁的抗彎能力，有效預防鋼束由于暴露在空氣中出現銹蝕問題，對公路橋梁的日后應用、維護、檢修都起到了簡化作用，具有更高的經濟價值和安全性價值。

4 預應力施工工藝

第一，需進行錨固端部、橫梁跨中轉向橫肋、墩頂導向槽的施工，上述施工工藝能夠幫助鋼絞線確認其空間位置，并利用索形張拉對鋼絞線進行施工，幫助其確定等效荷載量，使預應力技術能夠確認擠壓壓力。為了保證施工效果，錨固端部施工時對錨墊板位置的要求較高，在進行轉向橫肋以及墩頂導向槽的施工時，需嚴格遵照設計要求和實際應用需求進行施工，對鋼絞線的彎曲程度和頂端平滑程度都需要嚴格掌控和觀察，保證施工質量與施工安全。

第二，在對鋼絞線的彎曲度和位置確認后，可以對鋼絞線進行下料和穿束。在施工前，需要對錨墊板和鋼管進行灌漿操作，使兩種材料能夠有效粘結在一起，并且需要保證PE層的位置。此時應首先清洗油脂，并對長度、位置進行嚴密的掌控，確保PE層能夠進入到密封罩當中，并充分認識到張拉伸長對PE層位置的影響，使其能夠在合適的位置上。穿束施工作業過程中，施工的鋼絞線長度均>150m，這使得穿束工作難度較高，為此可以進行導向槽或中轉向裝置的安裝，如無法進行多根穿束，則通過單根穿束的方式進行施工。施工過程中應保證鋼絞線不會出現纏繞問題，并對鋼絞線、錨板孔、密封蓋小孔進行編號處理，利用編號避免鋼絞線纏繞問題，并對出現纏繞的鋼絞線進行順直。

第三，鋼絞線張拉是幫助鋼絞線達到指定施工需求的方式，對單根鋼絞線進行兩側的張拉。張拉主要包括預緊施工和高應力張拉兩部分，兩種施工工藝都要符合施工設計與實際需求。在張拉過程中，由于張拉會使預應力筋產生預應力損失，因此經常高于設計需求的5%，通過伸長值校核對張拉效果進行校驗，如張拉結果與需求差值相差6%以內，即停止張拉。

5 結語

預應力施工技術的應用十分廣泛，能夠更加便利、安全地進行公路橋梁的施工，尤其在科學技術飛速發展的今天，預應力施工技術的應用前景更加廣闊，能夠對我國的公路橋梁施工做出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 朱新實，劉效堯.預應力技術及材料設備[M].北 京：人民交通出版社，2005.

[2] 胡狄.預應力混凝土結構設計基本原理[M].北京： 中國鐵道出版社，2009.

作者簡介：鐘文軍（1973-），男，江西南昌人，江西省水電工程局工程師。

（責任編輯：王 波）