市政橋梁工程中預應力施工技術的應用研究

程家輝

（北京城建北方集團有限公司，北京101300)

0 引言

在當前的市政橋梁工程中，橋梁的結構穩定性直接影響著使用安全以及使用壽命的長短，我國很多地區的橋梁因為施工技術選擇不當導致實際應用過程中出現了裂縫或坍塌等情況，故本文對預應力施工技術的作用與價值進行論述，發現預應力施工技術對市政橋梁的穩定起到了十分重要的作用。在市政橋梁工程施工中，施工人員必須從系統化的角度，科學使用市政橋梁的預應力技術，并建立其應用體系，以保證市政橋梁工程的建設質量和安全。

1 預應力施工技術介紹

1.1 預應力的概念

預應力是指在結構受到荷載前的預應力、結構的預壓應力，使受拉區的混凝土承受外部荷載的內力而產生的壓力，從而消除因外部負荷而造成的全部或部分的張應力，實現改善結構的目的，避免對結構造成損傷。

1.2 施加預應力的方法

在建設中，預應力的施工方法有以下幾種：一是電加熱拉伸；二是機械張拉法。機械張拉法又分為兩類：一是先張法，即先拉預應力鋼筋，再灌注混凝土，通常用于小跨度預應力梁板；二是后張拉法，這種方法的適用范圍更廣[1]。

1.3 預應力施工技術特點

1.3.1 優點分析

首先，預應力施工技術是一種改善結構力學性能的工程技術，可以使橋梁結構的抗彎、抗拉、抗剪能力得到有效提高，結構的機械性能穩定性可得到良好的保障。其次，如果在市政橋梁工程中采用預應力施工技術，可以在一定程度上調節結構的內部應力，使橋梁的結構更穩固、整體性更高。因此，對于橋梁工程而言，預應力施工技術具有十分重要的作用和意義，特別是對于跨徑大的橋梁施工，采用預應力施工技術就更顯得十分必要，它不僅可以降低橋梁自重，還可改善橋梁施工質量。

1.3.2 缺點分析

盡管預應力施工技術應用于橋梁施工更具優越性，但從現階段施工技術水平來看，此技術應用仍存在不足，這些缺點并不針對預應力結構施工質量，但對于其建造過程中的難度提出了一定的要求[2]。

首先，如果預應力施工技術沒有在橋梁建設中得到合理應用，那么不僅會造成橋梁工程出現安全隱患，還會導致工程成本增加，甚至無法滿足人們日益增長的出行需求。其次，利用預應力施工技術建造橋梁，將比常規的施工方式更困難，許多細節的控制，對于混凝土這種施工材料來說，尤其對性能方面有很高的要求，同時，對橋梁工程的建設，若在橋梁施工過程中沒有注意預應力，就不能確保橋梁整體建設水平，甚至造成項目發生安全事故，這是當前預應力施工技術推廣應用過程中所碰到的最大難題。

2 市政橋梁工程中預應力施工技術應用方向

2.1 在市政橋梁加固施工中應用

在市政橋梁工程中，加固施工一直是備受關注的問題，預應力加固不僅可以加強市政橋梁的結構穩定性，而且可以最大限度地減少混凝土的變形，提高其承載力（即強度），從而獲得較好的抗壓應力[3]。在此基礎上，在橋梁上采用預加應力，也就是用壓應力來消除張應力，可達到更好的加固效果。

2.2 在市政橋梁彎矩構件加工中應用

彎矩結構是市政橋梁的關鍵部件，它對橋梁的壽命長短有很大的影響，市政橋梁的彎矩結構在施工過程中會產生內力。在市政橋梁工程中，由于受力過大，會造成結構構件斷裂、損壞，從而降低結構的使用壽命以及影響橋梁的使用壽命。同時，可以利用預應力方法進行彎矩構件的成形工藝，這樣可以有效地降低或消除彎矩加工過程中產生的內應力和壓應力，保證構件的強度以及結構的總體質量。

2.3 在多跨連續市政橋梁施工中應用

多跨連續橋是我國市政橋梁中最重要的一種結構形式。由于其本身的特性，多跨連續橋梁的結構存在一定的正、負力矩，正、負彎矩是橋梁的最大值。因此，在市政橋梁中，正、負彎矩是決定其穩定性的重要因素。在多跨連續橋梁中應用預應力施工技術，能有效地提高其抗剪承載能力，并能提高其穩定性。因此，可以降低結構的開裂概率，改善結構的抗彎性，提升結構的安全性。

3 預應力施工技術在市政橋梁工程中的應用

3.1 科學選擇材料

在預應力混凝土結構中，鋼絞線和波紋管是主要的結構材料，其質量的好壞將直接影響到預應力混凝土的施工質量，所以有關部門要對材料進行質量控制。在施工之前，必須對市政橋梁工程有充分的了解，根據設計方案選擇適當的建材，并選擇適合且性價比好的材質，如低松弛鋼絞線等，不但成本低，而且具有使用方便、美觀大方、實用性強等優點，因此，可以廣泛采用這種新型預應力施工技術。同時，施工前要嚴把各種物資關以及預應力鋼筋的成批驗收，保證各項材料符合市政橋梁工程的質量標準[4]。

3.2 鋼絞線的安置

在預應力施工過程中，鋼絞線放置至關重要，由于預應力結構本身所具有的特點，使得鋼絞線在橋梁建設過程中必須按照規定的方式來安裝，通常在市政橋梁工程中采用先張法放置鋼絞線。而由于橋梁結構受力復雜，且其所處環境條件惡劣，因此，對于預應力鋼絞線安置過程中及后期養護等方面必須予以足夠重視。另外，需要注意的是，施工前，首先要結合橋梁工程實際，選用合適的鋼絞線，對于有一定長度要求和較高承載力的橋梁來說，最好選用高強度鋼材制成的鋼絞線作為主要受力構件。在施工過程中，盡可能使鋼絞線放置現場穩定，若鋼絞線需要架設于水中，則要使用臨時支架并做好防護措施。同時，為避免鋼絞線被銹蝕，應盡量避免鋼絞線直接和土壤接觸，施工人員可以用布或者其他物質把鋼絞線和土壤分開，如圖1 所示。

圖1 市政橋梁工程

3.3 混凝土的澆筑

在預應力施工中，混凝土澆筑是其中最重要的一個環節。市政橋梁工程建設期間，通常采用全面分層的方法，二次鼓搗澆筑混凝土。由于混凝土自身具有一定的收縮性，所以在對其施加應力之前必須先將之冷卻到室溫以下，才能保證其強度與耐久性能。在澆筑前，施工人員要嚴格控制攪拌時間（通常為2min），以及在攪拌期間使用的水量，并對泵的設備和管道等進行定期的檢查和保養，以確保完全干燥后，結構整體的硬度與規整度可以符合要求，避免由于故障導致整體工程不能順利進行[5]。澆筑完畢后，施工單位要對整個排水管進行全面檢查，并嚴格按照相關規定對閥門進行關閉。同時，如果出現漏漿情況，應立即進行處置，連續灌漿一般為2～3min，在管內壓力達到某一水平，保證工程順利進行后，可將注漿閥關閉。

3.4 預應力體系設計

在國內，預應力混凝土連續梁橋是經常使用的橋型，由于其具備良好的整體性能、抗震性，尤其當主梁的變形撓曲線較平坦時，橋面伸縮縫處通常只設置兩道。而且，這種預應力結構的預應力系統通常采用OVM、XYM 系統，其頂板縱向上的鋼束均為水平、垂直向彎曲的組合空間曲線，在腹板的上部支承處設有錨固點，從而盡可能地將基片的鋼束固定于齒板附近。此外，由于箱梁頂板與齒板間沒有固定連接部位，而是通過設置錨具實現其可靠固連，該頂板的布束使預應力具有最大的拉力，可以在較大的范圍內產生更大的機械作用。

因此，更短的傳力路徑貫穿了整個剖面，在箱形梁翼緣與基座間設置了若干個斜拉索，從而有效地解決了該問題。同時，如果基板上的鋼筋按S 形定位，則可以有效地減少由于中心錨固點產生的側向作用力[6]。

3.5 選擇合適的鋼絞線

在橋梁工程還沒有動工前，必須充分了解城市道路、橋梁的面積、規模、橋梁結構、建設經費等相關信息。同時，還應對工程數據加以分析、加工，以及根據工程計劃、設計需要選擇合適的鋼絲繩，在鋼絞線的選用上，要講究經濟、便利、美觀、實用和其他因素。低松弛度鋼絞線的優點是造價低廉、實用性較強，已被越來越多地用于城市道路橋梁工程；另外，在鋼絞線的選用上，在市政公路橋梁工程中，要充分考慮到松弛比與結構參數的關系，并且根據城市道路、橋梁的實際需求，選用適當的尺寸和伸長比，以保證其質量、規格滿足橋梁的使用要求，圖2 為低松弛度鋼絞線細節圖。

圖2 低松弛度鋼絞線細節圖

3.6 準確分析預應力影響

在城市道路、橋梁建設等領域，無論工程規模大小，都需要對預應力混凝土結構的影響進行準確的分析。施工人員在不同情況下，需要對預應力資料進行處理，與市政道路橋梁項目進行假定檢驗，并布置總體結構圖，全面地分析橋梁的預應力；另外，要制定相關應急預案，并結合橋梁建設的實際條件來對應急預案的可靠性進行分析，以保證市政道路橋梁工程建設效率整體得到提升[7]。

4 結語

預應力施工技術是當今橋梁工程中應用最廣泛的一種方法，其在市政橋梁工程中發揮著重要的作用。由于預應力混凝土的施工技術及施工工藝較為復雜，技術上具有較高的專業性，因此，在工程建設過程中，必須有相應的專業操作人員嚴格按照技術操作規范來落實技術動作。盡管目前的橋梁施工中還有很多問題，但相信隨著相關技術與材料構件的逐漸升級與優化，在不久的將來，此項技術的操作過程難度將降低，同時造價成本也將得到縮減，為橋梁工程建設過程的效率與質量提升提供更多支持。