高速鐵路大跨徑預應力混凝土橋梁工程與技術創新

張宏志

（中鐵三局集團第六工程有限公司，山西 晉中 030600）

1 引言

隨著高速鐵路建設規模的不斷擴大，大跨度預應力混凝土橋梁的需求也在不斷增加。大跨度預應力混凝土橋梁能夠充分利用各類高強度材料降低各處構件截面，減輕自身重量的同時增加橋梁跨徑距離。相較于普通混凝土橋梁，大跨度預應力混凝土橋梁對鋼材的需求量少，且不會降低自身剛度，整個系統結構的耐久性非常高。而且大跨度預應力混凝土橋梁建設過程中可以通過拼裝的方式進行施工，大大提升了橋梁結構的整體性及工程建設效率。但是，大跨度預應力混凝土橋梁會受材料特性、設計方式、施工工藝質量、環境因素的影響出現各類病害問題，必須通過積極、有效的技術創新進行處理，確保高速鐵路工程建設期間，能夠充分發揮大跨度預應力混凝土橋梁的功能。

2 大跨徑預應力混凝土橋梁應用于高速鐵路工程的主要優勢

預應力混凝土具有剛度大，抗裂性好，構件抗剪能力、耐疲勞性能、穩定性高等優勢。預應力能夠大大推遲構件裂縫出現的時間，相對來說增加了構件的剛度及耐久性。高速鐵路列車行駛過程中會在橋梁上施加較大的沖擊、動力、振動，若大跨徑預應力混凝土橋梁缺乏良好的動力性能，會出現車橋共振，造成嚴重的行車事故，所以，大跨徑預應力混凝土橋梁不僅強度要達標，剛度也要滿足日常運營要求，才能更好地限制橋梁結構形變，確保構建穩定及軌道平順。而構件斜裂縫會因預應力錨栓的作用受到阻礙，并借助預應力混凝土梁的曲線鋼筋束部分剪力，提升構件的抗剪能力。由于高速鐵路運營要求較高，用于檢查、維修的時間有限，加之鋼筋具有強大預應力，在大跨徑預應力混凝土橋梁使用過程中，因加卸荷引起的應力變化幅度較小，能夠達到提升大跨徑預應力混凝土橋梁抗疲勞強度的目標，而縱向受力鋼筋緊拉，不但預應力鋼筋本身不容易壓彎，還可以幫助周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力【1】。

3 高速鐵路大跨徑預應力混凝土橋梁工程與技術創新工作分析

3.1 搭設支架

現澆連續箱梁由支架架設而成，現場施工過程中，可以使用壓路機將支架底部基礎進行處理并鋪碎石墊層、枕木。槽鋼、鋼板應鋪設在支架頂部形成底部模板。支架周圍應加防護網。首次使用支架前，要檢查工程地基承載能力，并對支架進行預壓，消除非彈性變形及基礎沉陷，以計算得出梁體載荷。支架預壓前要布設支架每一跨的預壓觀測地點，以便對每一個支架預壓觀測點進行詳細記錄，充分了解和掌握支架整體情況。預壓完成后要及時對結果進行分析，確定可恢復彈性下沉量及不可恢復下沉量，為后續木楔及頂托調整提供依據，確保支架在整體施工前保留原本位置。

3.2 模板的安裝及使用

底模安裝后，可根據設計高度安裝外側模、翼板底模和端模，并用異形專用組合鋼模組裝，槽鋼加勁、門式腳手架支撐。安裝時，應注意模板頂面的高精度和嚴密的接縫。為防止混凝土澆筑過程中漏漿，模板縫隙大于2mm 的接縫應填石膏或用膠帶密封。海綿條應放置在底模和外模之間的接觸處。對于相互連接的模板，模板表面應對齊。連接螺栓不得一次擰緊到位。應檢查模板的整體對齊情況。如果發現任何偏差，應鎖定連接螺栓并固定支撐桿。必須在兩側的側模板之間拉螺栓，以確保模板不會變形，且梁結構尺寸在澆筑過程中準確無誤。為便于脫模，模板應涂脫模劑。脫模劑應為清潔的機油、肥皂水或其他質量可靠的脫模劑，不得使用廢機油。模板安裝完成后，由專人驗收并報監理工程師審批后，方可進行下一道工序【2】。

3.3 安裝預應力管道、鋼筋

預應力管道采用設計圖紙要求的內徑波紋管。波紋管安裝前，應清除管道兩端的毛刺，檢查管道質量和兩端的截面形狀。應采取措施移除可能泄漏泥漿的零件。波紋管兩端發生變形時，應在重新使用前進行整形。波紋管內襯塑料管，以防止振動在澆筑混凝土時破壞鋼筋混凝土管熱軋圓鋼的規定要求。鋼筋的質量必須符合鋼筋混凝土熱軋帶肋鋼筋的國家標準，鋼板應為碳素結構鋼標準中規定的鋼板類型。

鋼筋材料應具有良好的質量，抽樣檢驗合格并報監理工程師批準后，可按設計圖紙要求進行下料、加工和制作，鋼筋應在現場綁扎成型。綁扎鋼筋的方法如下：先安裝箍筋，然后安裝下排主筋，再安裝上排鋼筋、箍筋和主筋的垂直度。為保證梁體設計保護層厚度滿足要求，鋼筋綁扎時，鋼筋與模板之間應設置水泥墊塊，墊塊應交錯排列，不能貫穿整個截面。

3.4 關注預應力混凝土應力變化情況

混凝土的凝固過程屬于理化反應相結合的情況，混合物中單次失水會造成混凝土結構的殘缺。在預應力混凝土的澆筑過程中，由于混凝土本身混合物的反應，混凝土凝固狀態會散發出大量熱量，導致混凝土損失部分預應力，因此，在非實驗室環境下很難達到預應力混凝土的額定預應力數值。在大跨度橋梁施工中使用預應力混凝土時，有必要注意計算值的具體確定方式，一般情況下該值低于實際已知的預測值，有一個最小值【3】。

混凝土裂縫的形成離不開外界自然環境的影響，環境隨著季節的變化而不斷變化。季節的變化將導致混凝土所處環境的溫度和濕度發生變化。此外，有些地方晝夜溫差很大，自然環境的這些變化會導致混凝土裂縫的發生。溫度的變化會導致混凝土膨脹或收縮。如果溫度變化太大，混凝土的膨脹收縮率會變得更高，各部分的膨脹收縮程度一般會有所不同。從長遠來看，這種現象會導致裂縫。混凝土由于其良好的抗壓強度和抗滲能力，在橋墩施工中得到廣泛應用。在跨海大橋的建設中，混凝土通常被用作橋墩的建筑材料。然而，河流的沖擊力隨季節和溫度而變化，橋墩所在環境的濕度變化很大。混凝土吸水時會膨脹，濕度降低時會收縮。

如果長時間重復，這一過程將導致混凝土裂縫。而且，混凝土的防滲能力非常好，所以，在濕度過大的環境中，會出現混凝土外部吸水膨脹而內部略有變化的現象。內外變化不一致也會導致混凝土裂縫。此外，混凝土不同于其他建筑材料。混凝土本身的重量很大。如果濕度太高，混凝土會吸水，這將進一步增加混凝土的自重。如果自重過大，會導致裂縫。

4 結語

高速鐵路大跨徑預應力混凝土橋梁工程建設期間需要考慮跨度問題，這同時也是一項技術難度。而隨著科學技術的發展，大跨徑預應力混凝土橋梁工程技術會日漸完善，其建設前景具有不可估量的價值。隨著預應力混凝土的使用避免鋼筋混凝土結構過早出現裂縫，在混凝土結構中承受使用荷載之前，通過施加外力來減小結構應力，延遲混凝土裂縫的出現，提高了構件的抗裂性和剛性。高速鐵路大跨徑預應力混凝土橋梁工程施工技術的不斷完善，能夠降低工程造價，提升施工工藝水平，提升高速鐵路工程整體建設效率，緩解和解決人們生產生活中遭遇的各類交通難題。