預應力技術在道路橋梁施工中的應用

1 前言

在現代化背景下，社會基礎建設不可或缺的一部分就是道路橋梁建設工程，其在方便民眾出行的同時，對社會發展產生重要作用。所以，加強預應力技術在道路橋梁施工的研究非常有必要。在實際的道路橋梁施工過程中，很多環節都涉及了預應力技術，如材料選擇、主體結構等，應用預應力技術不僅可以有效保護并防止混凝土變性的現象，而且還能解決施工中出現裂縫的問題，對道路橋梁施工起到了重要作用[1]。

2 潭頭大橋預應力技術設計概況

潭頭大橋位于福安市潭頭鎮，擬建橋梁為東西走向，橫跨潭頭電站庫區。橋梁起點（西側）與福安市縣道946 平交，并與終點也就是東側同國道104 進行順接。在布置橋孔時，主要采用了四聯。其中，第一聯為預應力混凝土簡支空心板，規格2×16m；第二聯為4×30m 預應力混凝土連續小箱梁；第三聯為5×30m預應力混凝土連續小箱梁；第四聯的規格同第一聯相同，總長度為339m。下部結構：小箱梁以及空心板全部使用柱式墩做基礎；而橋臺則使用了板凳臺、樁基以及柱式臺[2]。

本橋主要坐落于直線段范圍內，具體方位為橋軸線、墩臺兩者形成的102°夾角上。在調整橋面縱橫坡過程中，主要通過臺帽橫坡、橋面鋪裝以及蓋梁三者的厚度來實現。本橋梁集中預制，預制場考慮設在東昆岸主線K0+400 主線右側場地，且本橋50年一遇流量11390m3/s，流速3.513m/s，設計水位49.346m。

3 預應力技術在潭頭大橋施工中的應用

預應力技術廣泛應用于道路橋梁施工中，主要涉及鋼筋混凝土多跨連續梁、混凝土箱梁、混凝土簡支T梁及混凝土路面。潭頭大橋施工過程中，預應力技術涉及的材料主要包括混凝土、鋼材和支座，關鍵技術主要應用在兩個方面，即L=30m 連續小箱梁和L=16m 簡支空心板梁。

3.1 預應力技術在潭頭大橋施工中的材料選擇

3.1.1 混凝土

3.1.1.1 預制小箱梁空心板、鉸縫。

3.1.1.2 橋面鋪裝采用C40 防水砼，抗滲指標為W6。

3.1.1.3 樁基、背墻、承臺采用C30 砼。

3.1.1.4 不管是砼用石料，還是砂礫強度必須大于等于砼強度的2倍；并嚴格執行關于施工用水的相關規范。

3.1.2 鋼材

3.1.2.1 預應力鋼束：在選擇預應力鋼束時，使用的預應力鋼絞線，不僅強度大，而且低松弛；通過松弛應力試驗，1000h 該值應小于等于2.5%，且技術性能必須達到規定要求。

3.1.2.2 普通鋼筋：在選擇普通鋼筋時，必須嚴格按照有關規定進行，且必須達到要求。

3.1.2.3 預應力錨具：在預應力錨具的選擇方面，主要以成品錨具為主，且有相應的配套設施，具體選擇要符合相關規定。

3.1.2.4 其他鋼材：除一些特殊要求外，其他的都應選擇Q235B 鋼，且技術性能必須滿足國家有關規定。

3.1.3 支座

本次設計主要運用了常溫型氯丁橡膠支座，其技術性能可以滿足相關要求。

3.2 預應力技術在潭頭大橋施工中關鍵技術的技術分析

在設計預應力橋梁時，涉及兩個關鍵技術，即L=30m 連續小箱梁和L=16m 簡支空心板梁，具體如下：

3.2.1 L=30m 連續小箱梁

3.2.1.1 本次橋梁結構中的第二聯以及第三聯均采用連續小箱梁橋，且為等截面預應力混凝土，規格分別為4×30m、5×30m。小箱梁梁高、中梁頂寬、底寬分別為1.6m、2.2m、1m；底寬1m；一孔設置5片小箱梁，梁片中心距為3.175m，濕接縫寬度為0.975m[3]。

3.2.1.2 為最大限度地降低內部、外部溫度差，專門設置了通氣孔，開孔位置在距底板190cm的兩側腹板上，孔直徑為5cm，采用對稱分布形式；另外，還布置了泄水孔和半圓滴水檐，泄水孔主要位于每跨縱坡下方。

3.2.1.3 在箱梁縱向預應力的選擇方面，主要使用了股鋼絞線，規格為5mm、6mm、7mm。股鋼絞線不僅強度高，而且松弛較低；同時對應15.2mm的公稱直徑，縱向預應力鋼絞線主要以群錨錨固體系為主，各施工縫處采用連接器連接鋼絞線。

3.2.1.4 橋面鋪裝：12cm厚C40 防水砼。

3.2.1.5 支座：聯端采用GYZF4Φ300×76支座；而連續端則主要選擇GYZΦ400×99支座。其中，支座預埋鋼板、上下鋼板，都以熱浸鍍鋅鋼板為主。

3.2.2 L=16m 簡支空心板梁

3.2.2.1 在對簡支空心板進行設計過程中，首先是結構簡支，然后為橋面連續。

3.2.2.2 梁長與支點：具體內容如表1所示（單位：m）。

表1 主梁各部分構造標準尺寸

3.2.2.3 橋面鋪裝12cmC40 防水混凝土。

3.2.2.4 在計算空心板時，主要以組合截面為主，分階段進行。整體化橋面現澆層在沒有滿足設計標號之前，計算內力時應以預制板獨自承受主梁為準；但由于汽車等載荷經過橋面，因此在計算內力時主要考慮綜合三者，即預制板、鉸縫及整體化現澆橋面層[4]。

3.2.2.5 在計算空心板跨中彎矩過程中，我們以簡支正板為主要依據；在計算支點剪力、橫向分布時，分別建立在簡支正板、鉸結基礎上完成。

3.3 潭頭大橋施工中預應力關鍵技術應用要點分析

在潭頭大橋施工過程中預應力關鍵技術的應用，主要圍繞小箱梁施工關鍵技術及空心板施工要點兩個方面，具體如下：

3.3.1 小箱梁施工預應力關鍵技術要點分析

在主梁預制時，不管是臺座的放樣，還是模板制作，全部都要考慮坡度設置、對稱性以及其主要產生于橋梁縱橫坡所造成的主梁預制發展變化；與此同時，還要關注以下內容，如負彎矩束張拉等。在這一過程中，必須充分考慮跨中內邊梁、外邊梁兩者之間的差異。主梁施工必須按照下述順序進行：

3.3.1.1 在完成主梁安裝后焊接接端橫隔板鋼筋等，并根據相關規范完成縱向濕接縫以及橫隔板砼的澆注。

3.3.1.2 在布置負彎矩鋼束前，首先必須實現對連續段接頭鋼筋的現澆；與此同時，澆注現澆連續段砼。

3.3.1.3 在首次張拉負彎矩鋼束前，必須確保強度不能低于設計值的90%，等到前批強度為設計值的80%后，再對后批負彎矩鋼束進行張拉，然后再是封槽。其中，張拉方向朝著各片主梁。

3.3.1.4 在解除硫磺砂漿臨時支座前，一聯強度必須達到設計值的80%，且此過程主要運用電熱法，最終完成支座的轉換。

3.3.1.5 焊接以及安裝施工后澆注防撞欄砼以及橋面鋪裝砼，然后再進行涂防水層以及瀝青砼的鋪設等。

3.3.2 空心板施工預應力要點分析

在空心板施工過程中，必須要定位預應力孔道、鋼筋位置；同時，將混凝土骨料顆粒大小進行限制，即最大不超過20mm。在澆注時為確保澆注質量，必須對其進行振搗嚴實。為了避免預制板上拱，存梁期不能大于90 天；若同計算值相比較，一旦上供值超過其8mm，就要及時制定對應措施。鋼束張拉結束之后，預制空心板對應的下繞值具體見表2[5]。

表2 各存梁期跨中上拱度計算值及二期恒載所產生后的下撓值

3.3.3 預應力工藝使用要點分析

3.3.3.1 在確定預應力管位置時，不僅要根據坐標定位，還要在固定時采用定位鋼筋，且其同空心板腹板箍筋之間的連接采用點焊的方式，這樣不僅避免了管道下垂，而且還能防止錯位；一旦鋼筋、管道之間出現碰撞，就必須在確保管道位置不變的前提下調整鋼筋位置，待波紋管檢查之后方可進行澆注，這樣做的目的是避免管道阻塞。

3.3.3.2 在預制空心板預應力鋼束時，其前提條件是混凝土強度為設計值的85%；與此同時，混凝土齡期不能低于7 天，滿足以上條件才可以進行張拉。施工單位在滿足有關條件的基礎上，可以合理延長齡期，這不僅提高了混凝土彈性模量，而且使反拱度得以減小。預應力鋼束在進行張拉過程中，其兩端要同時開展；同時，張拉過程中對錨下控制應力也做了一定的要求，即0.75fpk=1395MPa。

3.3.3.3 在預應力施加過程中，必須對其進行雙管控，即張拉力、引伸量。一旦張拉力滿足設計需要，則實際引伸量、理論值之間的誤差不大于6%。

3.3.3.4 在張拉預應力鋼束時，依次為左N1→右N2→右N1→左N2。

3.3.3.5 孔道壓漿必須飽滿，且主要以C50 水泥漿為主。

4 預應力技術在道路橋梁施工中應用效果

4.1 提高橋梁結構承載力

通過上述分析以及預應力技術在道路橋梁施工中的應用來看，橋梁結構承載力明顯提升；但由于橋梁一般會承受非常大的載荷，因此為了確保橋梁結構穩定，必須讓橋梁具備足夠的承載力。在上述預應力技術的運用中，可有效抵消一部分應力，同時降低其承受的負荷，對于提高橋梁的質量效果比較明顯。

4.2 增強橋梁耐久性

合理運用預應力技術可以有效增強橋梁耐久性。橋梁質量直接關系到城市發展，社會穩定，因此在建造橋梁過程中，必須將確保其耐久性作為施工的重點內容。運用預應力技術不僅可以增強橋梁結構的耐久性，而且對橋梁在使用過程中出現的問題能夠起到有效地控制作用，從而避免出現裂縫。

5 結語

在道路橋梁施工過程中，預應力技術的科學、合理應用是一項十分重要而關鍵的環節，且直接關系到道路橋梁的安全性和使用壽命，因此無論是對其材料的選擇還是實際技術的掌控，都必須符合專業要求和規范標準。另外，在道路橋梁施工中，必須加固處理受彎構件，利用預應力加護技術將高強度碳纖維加固到受彎構件中，使其材料性能加強。與此同時，預應力技術不僅可以確保預制板的穩固性及抗震性的提升，而且還能夠直接影響道路橋梁基礎的構建，從而更好地達到道路橋梁施工的標準。