預應力技術在公路橋梁施工中的計算應用

盧大虎 修水縣交通運輸局

1 前言

現階段預應力技術已被廣泛應用在公路橋梁工程中，對切實保障工程建設效果，增強施工期間的技術可控性意義重大。但在預應力技術實際應用過程中，由于實際操作較為復雜，還需要進行嚴格的計算分析，找尋出工程各建設要點，制定出專項可行的工程施工方案，為推動我國公路橋梁工程現代化發展建成奠定堅實基礎。

2 預應力技術在公路橋梁工程施工計算中的應用

在社會經濟快速發展的當前背景下，公路橋梁工程施工技術日漸完善，各類公路橋梁工程層出不窮，構成了完整的城市交通運輸網絡[1]。在公路橋梁工程實施過程中，借助預應力技術計算手段可以切實優化工程實際設計方案，切實保障公路橋梁結構的抗震性能與抗滲透能力，延長工程整體全生命周期。

同時，對公路橋梁工程進行周密的預應力計算，也能夠保障橋梁整體抗彎性能，增強公路橋梁工程混凝土結構整體荷載承受力，降低工程建設于后期運營期間各類病害問題發生幾率，對保障行車安全意義重大。

通過做好公路橋梁工程預應力計算工作，還可以對橋梁工程結構中的預應力混凝土構件進行計算分析，及時發現施工期間能夠引發預應力混凝土結構開裂等問題的各類因素，對預應力混凝土施工方案進行不斷優化。

由此可見，在公路橋梁工程中使用預應力技術，將預應力技術作為公路橋梁工程計算要點，對從根本上提高工程整體建設水平，保障工程建設期間的質量及效率意義重大。

3 公路橋梁工程施工案例

本文以某公路橋梁工程為例。為確保工程整體建設質量與實際設計要求相符，需做好優化預應力計算工作，對施工決策內容進行不斷優化[2]。具體而言，該公路橋梁工程為三跨變截面連續箱梁結構，主跨長度為80m、邊跨為46m，邊主跨比例為0.575，全長共172m。

在該公路橋梁工程中，橋面主要是雙幅分離式結構，單幅橋面的凈跨度為20m，兩墻面之間的間距為1m。同時，橋墩為單墩結構，斷面呈長方形，長寬高分別為14m、3.5m與25m。

公路橋梁工程上部結構橋面及下部橋墩結構均采用了C50混凝土材料，預應力鋼束為Srand1860。

4 公路橋梁工程施工期間的預應力計算環節

4.1 箱梁結構預應力計算

該公路橋梁工程箱梁結構主要為單箱單式斷面，箱梁頂板寬度為20m、底板寬度14m，支點處的梁高為4.44m~5.33m。設梁高位5m，即高跨比為1∶16。在計算間梁底下緣結構時，可以依照二次拋物線曲線變化進行設計。如公路橋梁施工中箱梁頂板厚度為27.5cm、底板厚度為54cm、跨中長度為27cm。

連續澆筑梁結構主要采用了對稱懸臂澆筑的方式，從0號梁段用掛籃對稱澆筑到跨中合攏，梁體結構的累計懸臂長度為38m[3]。公路橋梁工程中，全橋中長主跨跨中合攏梁段為一個，邊跨合攏兩段為兩個。

為切實保障工程施工效果，需要保障兩個邊跨的現澆梁長度為4m。主墩墩頂箱梁施工期間，需要著重分析橋梁整體的受力特征、變形情況，通過在向量內部設置柔性橫隔板，使箱梁結構整體力學性能與實際設計要求相符。

4.2 荷載參數計算

在公路橋梁工程預應力荷載參數計算過程中，需要做好跨中與邊跨鋼束計算、截面面積計算、頂板鋼束計算、孔道直徑計算、張拉力損失計算等工作。重點關注混凝土彈性壓縮預應力損失量。分析公路橋梁工程建設期間的可變作用，如汽車荷載作用、溫度作用、支座沉降作用等。細致分析工程施工期間的不同工況，要求各支座還需要考慮支座沉降值。

4.3 計算分析模型

為從根本上提升公路橋梁工程預應力計算水平，還需要構建起預應力分析模型。將公路橋梁整體結構劃分為61個節點與58個單元。

依據公路橋梁工程主橋梁段實際劃分情況，要求計算模型內每一個懸澆段就確定為一個單元。兩個T構懸臂需要各自劃分為9個梁段，要求懸臂的總長度為38m。結合工程施工期間的不同情況，可以注重分析混凝土澆筑后預應力鋼筋的張拉變化以及橋梁臨時產生的荷載變化。

4.4 預應力體系

公路橋梁工程縱向預應力鋼束被設置在了頂部、底板束、腹板束等部位，其設計張拉應力為1395MPa[4]。頂板橫向預應力沿軸線為每60cm，布置一束設計張拉的噸位為586kN，使用扁錨體系錨固與兩端張拉的方式。在實際施工期間，豎向預應力鋼筋應當使用精軋螺紋粗鋼筋確保實際設計后的鋼筋總體上拉噸位達到預期設計目標，以便切實保障工程施工期間的質量及效率。

5 公路橋梁工程預應力計算結果分析

5.1 公路橋梁工程預應力模擬

在公路橋梁工程實際施工期間，需要采用預應力技術對橋梁整體的預應力進行分析。基于公路橋梁工程箱梁結構，利用軟件模擬的方式開展對稱懸臂澆筑工作，在現場搭設托架使兩邊跨能夠同時施工。

5.2 公路橋梁工程預應力計算結果

對公路橋梁工程施工階段預應力計算結果進行細致分析，發現極限狀態時橋面板與底板的拉應力超過了3MPa[5]。但由于此種極限狀態不會頻繁發生，因此可判定公路橋梁工程相關結構預應力性能符合實際設計要求。在公路橋梁預應力施工時，因橋梁混凝土結構澆筑的受彎及受拉性比較差，還需要采用預應力機組的方式增強橋梁結構中的彎拉性能，增強工程整體受力水平。

將預應力技術應用在公路橋梁工程施工計算過程中，能夠使設計與施工人員更加清楚地了解到預應力結構在工程施工中占據了重要地位，觀測預應力鋼筋在張拉一直到錨固期間的受力以及變形狀態，從而對現有公路橋梁工程施工方案進行不斷完善。

通過精準計算出公路橋梁工程施工時間的預應力鋼筋伸長值，對公路橋梁工程預應力能夠產生的應力應變效果進行控制，切實保障工程整體施工質量。

6 公路橋梁工程預應力實際施工要點

6.1 公路橋梁工程預應力鋼筋的安裝要點

為充分發揮出預應力技術在提高公路橋梁工程整體建設水平中的重要作用，還應當結合預應力計算結果，明確預應力施工要點，優化現有施工方案。

首先，重點關注公路橋梁施工期間的鋼筋安裝過程。預應力技術可切實保障工程實際建設質量，促進工程有序開展。在工程施工中需要依照更為嚴格的要求安裝鋼筋，避免預應力筋在安裝期間出現破損等問題，增強預應力結構整體的力學性能[6]。在預應力筋安裝期間，還需要注重控制鋼束的伸長值，要求相關工作人員對此數值進行精準計算，選擇適宜的鋼筋材料。

其次，安裝公路橋梁工程預應力構件時，需嚴格檢查橋梁結構內波紋管，出現質量問題及損壞的波紋管需要直接棄用，避免其對工程后期整體建設質量造成不利影響。

6.2 公路橋梁工程混凝土澆筑控制要點

在公路橋梁工程預應力施工時，還需要做好混凝土澆筑工作，控制粘結段長度，注重考慮到鋼絞線穿束期間的張拉伸長值，使橋梁預應力筋兩端的粘結段數值能夠基本保持一致。

在橋梁孔道灌漿施工期間，需要確保預應力筋施工質量檢驗合格，對預應力筋的伸長時進行按數計算與實時分析，使最后計算出的應力指標能夠在混凝土受力性能設計期間發揮出重要參考作用。

6.3 結合施工要求開展預應力施工工作

要求公路橋梁工程預應力施工工作應當結合工程實際施工要求開展。如在箱梁施工過程中，可以借助比例法與規范化確定施工期間的鋼絞線材質，對預應力筋進行規模生產。結合預應力計算結果控制預應力筋的伸長值，確保該預應力的施工質量與實際標準相符。

7 結束語

總而言之，通過將預應力技術應用在公路橋梁工程實際計算過程中，借助計算結果分析工程實際施工要點以及施工期間的注意事項，可以從根本上保障工程建設期間的綜合效益，控制工程內部不穩定因素，切實提高工程整體施工水平。為加強預應力技術應用效果，管理部門還需要切實提升技術人員專業水平，確保其能夠嚴格遵循預應力技術計算流程，保障實際計算結果的全面性及精準性。

當前我國的科學技術在不斷的發展和進步，同時也影響著對公路橋梁的建設，使得公路橋梁的建設也得到了發展。除此之外，我國的城市建設也在成正比例的趨勢不斷發展，在這其中，預應能力的施工得到廣泛的使用，這種技術應用到公路橋梁建設中會有良好的效果。