預應力施工技術在橋梁工程中的應用研究

熊鵬　肖妍

摘 要 近年來，我國的交通基礎設施建設得到了迅速發展，橋梁工程在四通八達的道路建設中發揮了重要的助力作用，具有極大的社會效益和經濟效益。目前，項目實施過程中預應力施工技術在橋梁施工過程中是極其關鍵的部分，通過應用合理的預應力施工技術能夠保障橋梁工程質量的可靠性和穩定性，延長橋梁結構物的使用年限，同時對保障道路交通運行過程中的整體安全質量有著重要的意義。本文結合在現場施工過程中的實際問題，對預應力施工技術在橋梁施工過程中的應用進行研究，旨在提升施工技術人員對橋梁預應力施工技術的認知，推動嚴格按照相應規范標準化施工的落地，促使橋梁預應力施工技術得到切實性推廣，積極發揮出預應力技術應有的價值，更好地開展工程項目建設。

關鍵詞 預應力施工技術 橋梁工程 混凝土結構物

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）03-0049-03

1 預應力施工技術簡述

預應力施工技術在當今橋梁建造實施中已得到大范圍推行和使用，在結構物制作過程中，為抵消在使用過程中與外界產生的應力，采用了預先施加作用力的技術，由此保證結構物的受力平衡，進而促使其的承載能力得以提升。預應力施工技術的實質就是給予結構物對于外部荷載破壞的抗性，從而實現預先的保護。預應力施工技術可以有效提升結構物的力學特性，減少結構物裂縫、形變等問題產生。同時橋梁工程預應力施工技術要適用于受彎構件和多跨連續梁，這樣就能有效節約工程建造材料，實現成本管控，優化控制橋梁總體的建設支出。

2 預應力施工技術的分類

對于預應力施工技術來說，主要有兩種分類方式：

一是根據預應力的施加順序進行分類，有先張預應力施工技術和后張預應力施工技術之分。這里講的先后是針對于混凝土的澆筑時間來區分的，采用先張預應力施工技術的需在混凝土澆筑之前就對鋼筋施加相應的預應力，如在臺座上施工的預制預應力空心板就是采用先張預應力施工技術;后張預應力施工技術是在混凝土澆筑之后，達到相應的結構強度才對鋼筋施加相應的預應力，目前后張預應力施工技術在實際運用場景更多。后張預應力施工技術的主要特點是可以避免混凝土在預應力筋張拉之前對其產生握裹力，常規的方式為在混凝土澆筑前鋪設波紋管，在混凝土構件中預留孔道，或者直接將潤滑脂滿涂于預應力筋的表面，然后用非膠凝材料（如塑料布等）包裹的辦法。

二是根據施工過程中是否留設孔道和灌漿進行分類，有粘結預應力施工技術和無粘結預應力施工技術之分。針對混凝土構件來講，預應力鋼筋通過張拉及錨具錨固后，混凝土構件受到預應力筋回縮產生的彈性力主要有兩種情況：第一種是預應力筋直接受到混凝土構件的握裹，混凝土構件承受的回縮產生的彈性力沿預應力筋的長度均勻地分布，通過這種施工技術形成有粘結預應力混凝土構件。第二種是混凝土構件與預應力筋之間除存在部分較小的摩擦力外沒有較大的握裹力，混凝土構件受到的預應力筋回縮產生的彈性力主要由預應力筋兩端的錨固端傳遞，通過這種施工技術就形成了無粘結預應力構件。同時，在實際施工中，采用有粘結預應力施工技術的混凝土構件在預應力筋張拉后都要進行灌漿，使預應力筋和混凝土構件之間產生牢固的粘結力。由此可見，兩種施工技術區分的“粘結”指的是混凝土構件和預應力筋之間的粘結。在工程實際應用中，采用有粘結預應力施工技術構件時，預應力筋是和混凝土構件彼此結合共同承載的，受力性能比采用無粘結預應力施工技術混凝土構件要好，因此在大跨度梁等重要結構物中一般采用有粘結預應力施工技術，在結構板等次要構件一般采用無粘結預應力施工技術。

3 預應力施工技術在橋梁工程中的應用

3.1 預應力施工技術在混凝土結構物中的應用

預應力施工技術在混凝土結構物中的應用較為常見。眾所周知，在橋梁施工中，混凝土施工不僅是最為基礎性的環節，也是最為重要的環節，混凝土結構物本身的重量與截面的大小能夠直接影響它的基本性能。通過預應力施工技術，給混凝土結構物施加一個初始的壓力，將其保存在結構物之中，使得外加的預應力能夠對其他部位出現的應力進行抵消，降低鋼筋混凝土結構裂縫異常發生的概率，限制裂縫的展開，提高結構的剛度和穩定性。同時，合理運用預應力施工技術可以使得整體建造中混凝土結構物性能加強，彈性和強度都大幅提升，并且不易縮變。在此過程中，通過預應力施工技術的應用有效性，可以提高混凝土結構的荷載能力和質量，保障橋梁的使用年限[1]。

3.2 預應力施工技術在橋梁加固過程中的應用

預應力施工技術在橋梁加固施工的應用相對復雜，通常是利用優化結構改變橋梁本身的結構性能，或者采用強化構件加大橋梁構件的強度。預先對構件施加應力，在其內部承受壓力的部分形成拉應力，使其內部承受拉力的部分形成壓應力，以便在構件受到外力沖擊時具備良好的抵抗能力，提高梁體承受荷載的能力，實現橋梁加固的效果。橋梁加固常用的兩種加固的方法為改變構件預應力或施加體外預應力。改變構件預應力加固的方法是通過強化混凝土構件的預應力來提高混凝土構件的承載能力;而施加體外預應力加固法則屬于前述的無粘結預應力施工技術范疇，一般采用張拉加固構件截面外的預應力筋，通過體外筋

前段及轉向促使預應力傳遞給加固構件，實現橋梁的加固[2]。

3.3 碳纖維在受彎構件中的應用

橋梁工程跨度通常較大，為滿足跨度需求，受彎構件有著重要地位，同時此種建造模式下對于結構的抗彎強度要求極為嚴苛。為滿足抗彎強度的需要，在實際設計過程中，大型鋼筋混凝土箱梁、T梁、工形梁等得到了廣泛的應用。但是這些特殊化構件內會出現應力集中化的區域，在這此種情形下，混凝土構件受到的應力較大，為了提升加固構件的強度和剛度，以及提升構件的韌度和穩定性，在綜合考慮成本方面的支出后，通過采用在構件應力集中處粘接碳纖維片或構件采用碳纖維混凝土等方式進行補強，這種碳纖維材料的強度較高，而且施工便利，可以有效提升構件的強度和剛度，使得構件在力學性能上的載荷能力優勢明顯，同時達到節約成本的目的。目前采用在粘接碳纖維片的工藝較為簡單，在實際施工場景中應用較廣。在受彎構件中將預應力施工技術與碳纖維材料技術相匹配，通過兩者優勢的結合及所發揮的效力作用，促使兩者優勢予以聚集，將其應用價值發揮到極致，提升了橋梁工程項目質量的可靠性[3]。

3.4 多跨連續梁中的應用

在橋梁梁體施工中采用混凝土多跨連續梁構件的結構形式較為普遍，根據結構受力特點，梁體同時存在正彎矩和負彎矩。以筆者單位實施的采用分節懸臂法進行對稱式施工的長河壩大橋為例，在懸臂對稱施工、中跨合攏、結構體系轉換、結構整聯等階段，會涉及預應力施工技術的應用，同時還要考慮分節懸臂施工。預應力張拉采用分段進行，各分節懸臂段的長度按設計圖紙進行劃分，在各分節懸臂段不同位置設置的預應力鋼絞線的鋼束數量不同，在部分中間節段塊也需及時張拉設置錨固端，待混凝土澆筑到該節段塊時，此處有錨固端鋼絞線的時候就要張拉此部分的鋼絞線。因體系轉換，預應力鋼絞線的布置需結合受力特點，在0#塊附件考慮負彎矩荷載，在跨中塊段考慮正彎矩荷載，因此采用此類施工方法對梁體的抗剪和抗彎承載能力要求很高。同時應用預應力施工技術在多跨連續梁施工中，要提升梁體的穩定性和安全性，并在施工前做好細化性、完善性的預案，合理統籌規劃技術和資源，面對突發情況時，才能夠以不變應萬變，進而達到夯實梁體施工質量的目的。

4 預應力施工技術質量管控要點

4.1 穿束工藝管控要點

在采用預應力施工技術橋梁工程中，預應力鋼絞線長度往往較長，橋梁施加預應力的穿束施工環節中，對于預應力鋼絞線的要求較為嚴苛，在預應力鋼絞線穿束前，合理計算規劃預應力鋼絞線的下料長度，嚴格地按照規范標準化要求去作業。同時因預應力鋼絞線數量過多，連續梁體穿束的施工難度必將處于加重的情形，因此應采用每根鋼絞線逐根穿入的方式進行，減少鋼絞線交纏異常發生概率，盡可能地保證預應力鋼絞線穿束的施工質量，同時在穿束施工前，對錨孔和預應力鋼絞線逐一進行檢查編號，然后依次將鋼絞線穿過梁體。在鋼絞線穿束過程中，根據其穿束位置的不同采用不同的限制性措施避免鋼絞線出現纏繞[4]。

4.2 鋼絞線張拉管控要點

在橋梁工程預應力施工技術應用中，預應力鋼絞線的張拉是整個施工技術中最重要的一環。在預應力鋼絞線的張拉過程中，需重點關注避免預應力鋼絞線在張拉過程中纏繞的問題。同時，應控制預應力的張拉范圍，針對預應力鋼絞線的形變收縮等環節采取有效的管控舉措，采用合格的張拉設備，準確地把握外部張拉力度，滿足相應設計要求，使得預應力鋼絞線張拉長度不超出合理的設計范圍。在預應力張拉結束后，檢查鋼絞線的質量，在確保沒有斷點與內傷且預應力系統完整后，才可進行后續的施工。在預應力張拉施加前，需在梁體施加預應力處預先布置加強筋預埋，防止因預應力施加對梁體產生的破壞。

4.3 錨具及其錨固管控要點

在橋梁工程預應力施工技術的應用中，錨具及其錨固對預應力是否成功施加于結構體內起著關鍵性作用。錨具及其錨固的施工技術水平是影響橋梁結構質量安全的關鍵之點。在實際現場實施中應確保錨具質量符合標準，對錨具進行錨固的施工過程進行嚴格的監督管理。由于先張法預應力施工技術和后張法預應力施工技術的區別，在實際施工過程中，應選取相適的錨具后，預應力錨固的作用才能夠切實性地發揮出來。尤其是后張法預應力施工技術，對于錨具要求十分嚴苛，較多采用摩阻錨固、機械錨固兩類錨具。同時還需準確地對錨墊位置和方向進行計算，使其能夠與設計圖紙相匹配，滿足施工設計規范要求。同時為保證錨具曲面的精度和平滑度，在張拉過程中不能壓到鋼絞線，要提前對錨具進行一定打磨加工處理。

4.4 孔道壓漿管控要點

在預應力鋼絞線完成穿束后，需采用局部粘結的方法固定體外錨索，避免鋼絞線出現移動。在孔道壓漿前，應做好充分的準備工作，壓漿施工通常需要在預應力張拉結束后的24小時內進行，根據孔道的設計結構和壓漿設備等來確定砂漿的配合比，避免在壓漿施工的過程中額外加水的情形出現。在施工過程中應注意避免壓漿孔道出現油污，孔道內不能有積水。同時在孔道壓漿的過程中，一定要保證壓漿設備的連續工作，當排漿管處于關閉時，壓漿泵也必須保持持續工作的狀態。在排漿管關閉的狀態下，如果漿體壓力沒有出現明顯下降的趨勢，就可以將壓漿管關閉[5]。壓漿后要按照氣溫情況，在漿體凝固前對管道進行清潔和沖洗。在施工過程中，應規范壓漿施工操作流程、加強現場管理，以期取得最佳的施工效果。

5 預應力施工技術應用需注意的問題

應用預應力施工技術于橋梁工程施工中，需注重預應力施工技術應用過程中容易出現的問題，要對這些問題產生的原因進行分析并提出解決方案，以此確保預應力施工技術在橋梁建造工程中充分發揮作用。結合現場實際施工情況，主要存在的問題原因和解決方案如下：

一是波紋管容易阻塞，出現這一問題主要是因為用于制造波紋管的鋼材質量剛度與強度不達標，且管壁厚薄不均，在施工中極容易被損壞，鋼絞線因澆筑混凝土進入堵塞波紋管后穿過較為困難。解決方案為采用高標準鋼材制作的波紋管，從到場成品中抽查材料和質量，確保波紋管強度與剛度的達標，符合相應要求。已經發生阻塞的，可根據預應力筋曲線坐標，準確找出波紋管孔道堵塞的位置，直接用沖擊鉆鉆開孔并將阻塞物清理干凈[6]。

二是預應力筋斷絲問題，出現這一問題首先是因為張拉過度而造成的，解決方案為及時對預應力筋斷絲是否超出允許范圍進行評判，在允許范圍內則繼續進行張拉，如果超出允許范圍，則需要馬上換掉鋼絞線后再進行張拉;其次是鋼絞線存在銹蝕而引發的，解決方案為針對預應力筋銹蝕問題，積極落實防腐蝕工作，避免材料儲存過程中的損失。

6 結語

在當今橋梁工程項目迅猛發展的趨勢下，預應力施工技術得到了更加成熟的發展及提升。同時，在該技術應用過程中還有著較多的問題，需要深入地進行重點研究，依靠實踐經驗積累，發揮各項新技術的優勢，使得預應力施工技術得到進一步的完善，助力于道路橋梁的建設，為經濟可持續發展發揮出重要的作用。

參考文獻：

[1] 涂志翔.預應力技術在橋梁施工中的應用實例[J].交通世界，2019（07）：116-117.

[2] 畢登峰.預應力施工技術在道路橋梁中的應用論述[J].引文版：工程技術，2016（03）：104.

[3] 劉錫洋，宗輝.淺談橋梁工程中的預應力施工技術[J].文摘版：工程技術，2016（08）：33-34.

[4] 董金迎.路橋施工中預應力技術的具體應用及施工要點探究[J].人民交通，2019（02）：84-86.

[5] 陳橋梁.解析預應力技術在道路橋梁施工中的應用[J].工業C，2015（05）：76-77.

[6] 徐超.預應力技術在道路橋梁施工中的應用研究[J].建材與裝飾，2016（01）：202-203.