芻議預應力技術在公路橋梁工程施工中的應用

劉軍

【摘 要】預應力結構最早應用于橋梁的建設中，后來逐漸應用于公路橋梁建設領域中。隨著建設水平的不斷提高，預應力技術成為了用途廣泛、發展速度快的一門科學。本文筆者根據工作實踐經驗對預應力技術在公路橋梁工程施工中的應用進行了分析探討。

【關鍵詞】公路橋梁工程；預應力技術；應用

一、預應力技術在公路橋梁工程中的應用

（一）預應力混凝土的應用原理

預應力技術在公路橋梁施工中的應用主要表現在：使用強度高的鋼材、混凝土可以達到提高預應力混凝土構件強度、剛度等目的，同時還可以讓混凝土、鋼材具有剛度、強度、抗滲、抗剪性等特點。在節約原材料的使用的同時，也減輕了結構的自重。同時，作為公路橋梁工程建設的基礎構件，公路橋梁的質量與預制板的技術密不可分。預制板需要預應力技術給予穩固性和抗震性，而預應力技術需要預制板技術中的高強鋼絞線、預應力筋的技術性支持。

（二）預應力技術在公路橋梁領域的應用

了解預應力技術的應用，首先要認清預應力技術，主要分為三個方面：第一，預應力的施加實際上是一種抵抗外界荷載的作用；第二，預應力能夠改變構件中鋼筋的性能，把脆性的混凝土變成彈性材料；第三，預應力混凝土為高強度鋼材在混凝土結構中的充分工作提供了條件，使兩種材料能夠各盡其用，實現了工程經濟性的原則。基于以上三點認識，預應力技術在公路橋梁工程的應用分為以下幾個方面：（1）在工程施工中的應用：應用預應力技術來加固公路橋梁，能夠提高構件的強度，補充和加強構件的性能，提高公路橋梁的承載能力；能夠延長工程的使用壽命；滿足社會對運輸日益增加的要求。（2）在多跨度連續施工中的應用：多跨度連續梁分為正彎矩區和負彎矩區，當多跨度連續梁的抗剪切能力和承載能力難以滿足工程需要時，同樣需要預應力混凝土構件來進行加固，提高抗剪性和剛性。（3）在受彎構件施工中的應用：對受彎構件的加固通常使用碳纖維片，但是因為在加固之前混凝土就具備初始的拉應變，因此在受壓區域內，混凝土的壓應變一旦達到極限值時，受彎構件也就達到了極限承載能力。利用預應力改變構件中鋼筋的性能，將混凝土變成彈性材料，可以防止受彎構件斷裂。

二、預應力技術應用中存在的問題

（一）預應力構件張拉力失控

預應力構件張拉力失控是由于預應力施工不規范引起的，在公路橋梁施工過程中，連續跨梁中的每跨預應力束一端的張拉中需要兩端對稱。如果兩端不對稱，就容易對工程的施工質量造成影響，對公路橋梁的質量影響極大。在施工中，應當以張拉力為主，保證張拉作用采用。預應力張拉力和筋伸長度進行兩面控制，測量預應力筋伸長度并進行校驗。

（二）構件易發生斷裂

在高荷載的情況下，發生構件斷裂是極為常見的現象，即使是在建筑規范中，也允許部分預應力構件發生裂隙。在預制場內構件有裂隙是受溫度和濕度的影響，造成干縮和溫縮，繼而造成裂縫。這些裂縫具有共同的特點，通常表現為裂縫寬度細，且不均勻的分布在構件的表面，分布位置沒有規律。隨著荷載的增大，這些裂縫會逐漸變寬，久而久之就會產生安全隱患，造成公路橋梁的坍塌。

（三）造成預應力鋼筋孔道堵塞

公路橋梁中的波紋管堵塞對預應力施工有副作用，波紋管的阻塞導致預應力的鋼絞線伸長情況受到影響，甚至會影響其通過。另外，鋼筋混凝土在施工期間，受彎構件以及荷載作用力的影響，一般會采用強度非常高而且施工工藝簡單的碳纖維。通過將碳纖維的材料黏貼到鋼筋受彎構件中，加固其性能，使得其抗拒荷載形成的作用變形能力增強。所以在施工過程中，應當嚴格控制每道工序的時間，不能夠急于求成。

三、預應力技術在公路橋梁工程中應用的質量控制措施

大跨度預應力的施工負責、技術要求高，因此必須重視施工的自然環境因素、組織安排、結構空間關系等方面，具體包括以下幾個措施：第一，應該對施工過程中的組織結構重新安排，保證施工過程中的不同工種之間能夠協調，以提高施工效率，縮短大跨度預應力結構工期。第二，提高公路橋梁工程支撐體系的穩定性。很多建筑都有粘結預應力結構，這種結構屬于超高大跨度預應力結構的范疇，施工過程應通過精密的計算和全面的分析，注入更高的技術含量。一方面，要考慮到公路橋梁本身的工程構件的卸載措施是否可靠。另一方面，還要結合實際情況具體實施，根據企業的技術狀況選擇性能好、成本低的支撐體系，以實現更好的經濟效益。第三，控制預應力的損失。大跨度預應力若想實現有效的預應力，必須首先控制預應力的損失，防止預應力的損失要在施工的各個環節注意。例如，澆注后要保證混凝土有充分的養護時間，防止因溫度變化致使混凝土收縮而造成預應力損失，可以在澆注前減少水泥在混凝土中的配比。要注意預應力的孔道預留和錨具的應用，預埋的鋼墊板必須與孔道的中心線垂直，管道的固定安裝必須采用定位的鋼筋材料，鋼管不能超過1米，波紋管不能超過0.8米，膠管不能超過0.5米。同時還要加密曲線管。第四，防止混凝土出現裂縫。在實際施工中，大跨度預應力混凝土會因為外界的受力不均勻、溫度變化等原因出現裂縫。大跨度預應力屬于大體積混凝土的范疇，通過控制溫度收縮裂縫是有效的措施。因此，應選擇合理的原材料和科學的優化配比。在澆注過程中，嚴格控制澆注速度和分層厚度，能使原材料從澆注到入模的降溫過程得到充分地養護。第五，通過綁扎鋼筋保證骨架結構的穩定性。為了增強骨架結構穩定性，同時使預應力更加便于操作，可以用鋼管支架支撐大梁上部的鋼筋。在大梁的兩側搭建3米為間距的腳手架，將鋼管通過焊接固定在大梁上部的鋼筋上，由此形成穩定的預應力結構，隨后撤去腳手架即可。為了保證受力鋼筋的位置正確，鋼筋的連接處最好采用機械連接。

四、相關注意事項

1.預應力鋼材選擇方面，在施工中，預應力鋼材種類較多，其主要包括預應力鋼筋、低松弛鋼絞線和普通預應力鋼絞線，其中低松弛鋼絞線為最新型預應力鋼材，具有高效、經濟性和輕便等特點，在具體施工中被廣泛應用，本次研究中便選擇此類鋼材。不同類型的鋼材具有不同性能，在工程中的作用也不盡相同，因此在選擇過程中工作人員應充分考慮鋼材的松散性、破斷荷載和幾何參數等信息。

2.預應力效應方面，現階段我國公路橋梁工程中在預應力效應分析方面多依據設計人員的經驗，建立預應力鋼束分布圖，以此為載體開展具體分析工作。但在實際工作中，相關人員須全方位檢查橋梁工程結構橫面的預應力狀態，若發現承載力與預應力間存在差異，須及時修改鋼束分布圖。此外，工作人員還應提高預應力體系、預應力筋和預應力錨具設計的科學性。

五、結束語

將預應力技術應用于公路橋梁工程中具有很多不可替代的優勢，預應力混凝土能夠克服傳統混凝土易斷裂的問題，提高工程的安全性和穩定性，也為滿足人們對各種類型建筑的需求提供了技術支撐。但是預應力技術施工過程專業性強、工藝復雜，因此對施工過程技術要求較高。今后應當把握關鍵環節的質量控制、明確每道施工流程，從而保證公路橋梁工程的質量和使用壽命，推進我國建筑工程事業的深遠發展。

參考文獻：

[1]于國語，于天來.CFRP筋加固梁抗彎剛度影響因素的試驗研究[J].城市道橋與防洪，2011（5）：197-200.

[2]方德平，王全鳳.體外預應力梁動力特性分析的一種新方法[J].地震工程與工程振動，2010，30（4）：66-71.endprint