市政路橋工程建設中預應力施工技術的應用研究

楊欽南

廣州市第一市政工程有限公司 廣東 廣州 510000

隨著城市化進程的加速，市政路橋工程建設對于城市基礎設施建設和交通發展具有重要的意義。預應力施工技術作為一種高效、經濟、安全、耐久的施工方法，在市政路橋工程建設中得到了廣泛應用。然而，目前在國內尚缺乏對于預應力施工技術在市政路橋工程建設中的系統研究和總結，也存在一些實際問題亟需解決。因此，本研究旨在深入探究預應力施工技術在市政路橋工程建設中的應用研究，分析其影響因素和質量控制等問題，為進一步推動市政路橋工程的發展和提升施工質量提供科學依據和參考。同時，本研究還將為國內外相關領域提供實用性的理論和實踐經驗。

1 預應力施工技術概述

1.1 預應力概念與分類

預應力是指在混凝土結構中通過預先施加拉應力來抵消該結構在使用荷載下所產生的壓應力，以提高混凝土結構的承載能力和使用壽命的一種技術。預應力的作用可以增加混凝土的抗拉強度和剛度，同時也能夠減小混凝土的應力和變形，從而提高結構的穩定性和安全性[1]。根據施工方式和施工時間的不同，預應力可分為兩類：內部預應力和外部預應力。內部預應力是指預應力鋼筋或鋼束置于混凝土的內部，通過混凝土的自身粘結力將預應力傳遞給混凝土結構。外部預應力是指預應力鋼筋或鋼束置于混凝土表面，在混凝土凝固后通過錨固件將預應力傳遞給混凝土結構。內部預應力主要適用于大型工程，外部預應力則適用于小型工程和局部加固。根據預應力的施加方式和施加時間，預應力可分為靜態預應力和動態預應力。靜態預應力是指在混凝土澆注前或固化后通過張拉預應力鋼筋或鋼束來施加的預應力。動態預應力是指在混凝土澆注后通過振動預應力鋼筋或鋼束來施加的預應力。靜態預應力可以獲得較大的預應力，但需要精密的設備和施工工藝；動態預應力雖然施工簡單，但預應力較小。

1.2 預應力施工技術原理

預應力施工技術是通過對混凝土構件施加預先設定的預應力，使其在使用過程中能夠承受更大的荷載，提高其承載能力和抗震性能的一種技術。在預應力施工技術中，混凝土構件內部的應力狀態被改變，從而提高了其抵抗外部荷載的能力[2]。預應力施工技術主要包括張拉預應力和壓縮預應力兩種方式。

張拉預應力是通過預先張拉預應力鋼筋或束筋，將混凝土構件拉向一定的應力狀態，并在混凝土凝固后釋放張拉力，使得混凝土處于一種受壓狀態。通過張拉預應力，可以提高混凝土的抗彎和抗剪能力，改善其整體性能。壓縮預應力是在混凝土構件內設置壓應力鋼筋或束筋，使混凝土在不受外力作用時就已經處于一定的壓應力狀態。這種方式可以增加混凝土的抗壓能力，提高其整體強度。表1列出了預應力施工技術和非預應力混凝土構件在受力狀態下的應變變化對比。從表格中可以看出，在預應力施工技術中，混凝土構件的應變能夠被減小，因此其受力狀態更加有利于承受外部荷載，提高了其抗震性能和承載能力。

表1 混凝土構件在受力狀態

2 市政路橋工程中預應力施工技術的應用

2.1 市政路橋工程的特點和要求

市政路橋工程是指在城市和城市周邊區域中建造、改造、擴建道路、橋梁等交通設施的工程，其特點和要求包括以下幾個方面。① 復雜性：市政路橋工程的建設對象通常為城市內部交通繁忙的地段，路面面積較大，建設工期緊，施工環境復雜，所以施工難度大；② 安全性：市政路橋工程的建設涉及到城市交通，一旦出現安全事故，將會給城市交通帶來嚴重的影響，因此，在市政路橋工程建設中，安全是第一位的；③ 可持續性：市政路橋工程的建設需要考慮到未來城市交通的發展和變化，必須考慮到城市規劃和環保要求等因素，保證市政路橋工程建設的可持續性；④ 經濟性：市政路橋工程的建設需要合理控制成本，提高工程效益，因此，在市政路橋工程建設中，必須考慮如何優化施工方案、降低建設成本等方面，提高經濟效益。

2.2 預應力施工技術在市政路橋工程中的應用

市政路橋工程作為城市基礎設施建設的重要組成部分，對道路交通的暢通與安全有著至關重要的影響[3]。因此，在市政路橋工程建設中采用預應力施工技術是提高工程質量和保證工程安全的一種有效手段。預應力施工技術可分為預應力混凝土梁和預應力鋼筋混凝土梁兩種類型。在市政路橋工程中，預應力混凝土梁的應用更為廣泛。預應力混凝土梁的特點是具有較高的承載能力和較好的變形性能，同時還具有較好的耐久性和抗裂性能。在市政路橋工程中，預應力施工技術的應用主要包括以下幾個方面：

（1）增加橋梁的承載能力。采用預應力施工技術可以在混凝土梁內部引入預應力，增加混凝土梁的承載能力。這樣不僅可以減小梁的截面尺寸，降低自重，而且可以增大橋梁的跨度，達到節約建設成本的目的。

（2）提高橋梁的變形性能。預應力混凝土梁可以通過控制預應力的大小和施工方式，使其具有較好的變形性能。這可以有效地減小橋梁受力時的變形和振動，提高橋梁的使用壽命。

（3）改善橋梁的耐久性能。預應力施工技術可以有效地減小混凝土梁的應力集中程度，從而減小混凝土的開裂和脫落現象。同時，在預應力施工過程中，還可以引入一定的纜束張力，促進混凝土的早期強度發展，從而增強橋梁的耐久性。

（4）提高施工效率和工程質量。預應力施工技術具有施工周期短、操作簡單等優點，可以大大提高施工效率。此外，預應力施工技術的施工過程可通過張力監測、應力測試等手段進行實時監測，有效保證工程質量。

3 預應力施工技術影響因素分析

3.1 施工材料的影響

施工材料是預應力施工技術中重要的組成部分，其質量和性能會對施工工藝、工期和工程質量產生重要的影響[4]。本章節將從預應力混凝土材料和預應力鋼材料兩個方面分別闡述它們對市政路橋工程建設中預應力施工技術的影響。預應力混凝土是一種特殊的混凝土，其制作材料、配合比、施工工藝等方面均與普通混凝土存在較大差異。首先，制作預應力混凝土的水泥要求抗裂性能好、早期強度高，同時還要滿足強度等級的要求。其次，混凝土的骨料應該選用優質骨料，確保混凝土的抗壓強度和抗裂性能。此外，摻加的摻合料和外加劑也會影響預應力混凝土的性能，需要根據具體工程情況進行選擇和搭配。

預應力鋼材料是施工中的另一個關鍵材料，其質量直接影響到預應力錨具和張拉設備的使用效果。預應力鋼材料的品質要求高，要求其材料的強度、韌性、延伸性能和腐蝕防護等方面都符合標準要求。在使用過程中，還需要注意鋼材的防腐措施，以確保其長期使用效果。

3.2 施工工藝的影響

首先，施工工藝的選擇應該基于具體的工程條件和設計要求，確保施工過程中能夠滿足預應力構件的設計要求和性能指標。例如，在張拉過程中，應該根據構件的尺寸、材料性質、預應力力值等參數來選擇張拉方式、張拉速度和張拉次數等。其次，施工工藝的操作也應該符合標準和規范要求，避免施工過程中出現偏差或錯誤。例如，在混凝土澆筑過程中，應該保證混凝土的均勻性和密實性，避免混凝土出現氣孔或者分層現象，導致構件質量下降。此外，施工工藝的控制也需要注意施工過程中的環境條件和操作規程，以避免因操作不當或施工環境不良等因素導致的施工質量問題。例如，在潮濕或者高溫的環境中進行施工可能會影響混凝土的硬化速度和強度，需要采取相應的措施進行調整和保證[5]。

3.3 設計參數的影響

首先，預應力的初始張力值是設計參數中的重要指標之一。張力值的大小決定著預應力的受力狀態和支撐結構的強度，而過高或過低的張力值都會影響施工質量和使用壽命。因此，必須根據工程的實際情況和設計要求來確定合適的張力值。其次，錨具的類型和布置方式也是設計參數中的重要內容。不同類型的錨具有不同的受力特點和適用范圍，而合理的布置方式可以使預應力分布更加均勻，提高施工質量和使用壽命（如圖1所示）。另外，預應力的施加方式和數量也是設計參數中需要考慮的因素。對于不同的工程類型和要求，應選擇合適的施加方式和數量，以確保預應力的受力狀態和支撐結構的強度滿足要求。最后，預應力的錨固長度和錨固部位也是設計參數中需要注意的問題。合理的錨固長度可以保證錨固效果和支撐結構的強度，而錨固部位的選擇也應考慮施工工藝和實際情況。

圖1 預應力施工中錨具布置

3.4 外界因素的影響

市政路橋工程建設中，預應力施工技術的應用受到許多外界因素的影響，這些因素包括氣候、地質條件、交通狀況、環保要求等。首先，氣候條件是影響預應力施工的一個重要因素。例如，溫度和濕度的變化會直接影響混凝土的強度和硬化時間。在夏季高溫季節，施工人員需要加強對混凝土的澆筑、養護和防止開裂的措施，以確保混凝土的質量。其次，地質條件也是影響預應力施工的重要因素。例如，地質條件不良的地區容易出現土層沉降、裂縫和滑動等問題，需要施工人員采取相應的措施來避免這些問題的出現。此外，交通狀況也會影響預應力施工的進展，施工人員需要在保證交通暢通的同時，盡可能地減少對交通的影響。最后，環保要求也是影響預應力施工的一個重要因素。在施工過程中，需要采取相應的環保措施，例如減少噪音、減少粉塵等，以確保施工過程對環境的影響最小化。

4 預應力施工技術質量控制

4.1 施工前的準備工作

在市政路橋工程中應用預應力施工技術前，必須進行充分的施工前準備工作，以保證施工順利進行并達到預期效果。首先，施工前需要進行現場勘察，確定施工地點的地質、地貌、環境、交通等情況，以便進行施工方案設計。其次，需要對施工材料進行檢查和測試，包括鋼筋、預應力鋼束、混凝土、錨具等材料的檢驗、試驗，以保證材料質量符合要求[6]。此外，還需根據設計要求進行預應力錨固點、張拉點等施工設施的布置，并編制詳細的施工工藝和質量控制方案。最后，施工前還需要做好安全措施和環保措施，確保施工過程中不會對周圍環境和人員造成傷害和污染。總之，施工前準備工作是預應力施工技術應用中非常重要的一環，只有做好充分的準備工作，才能保證施工質量和施工效果。

4.2 施工過程中的質量控制

在市政路橋工程建設中，預應力施工技術的質量控制至關重要。施工過程中，應對預應力工程的材料、設備、工藝等進行全面的質量控制，確保其滿足設計要求和工程質量要求。具體而言，質量控制應包括：對預應力鋼筋的檢查和驗收、對錨具和張拉設備的檢查和維護、對混凝土配合比、強度等性能指標的檢測和控制、對施工過程中的質量控制點進行把關和監控等。同時，施工現場應定期進行自檢、交叉檢查和第三方檢測，并建立質量檔案，及時記錄施工過程中的質量問題和處理措施。通過對施工過程的全面質量控制，可以有效保障市政路橋工程預應力施工技術的質量和可靠性，降低工程質量風險，提高市政路橋工程的工程質量。

4.3 施工后的檢測和驗收

在市政路橋工程建設中，預應力施工技術的質量控制不僅限于施工過程中，還需要對施工后的預應力構件進行檢測和驗收。首先需要進行外觀檢查，確保構件表面無裂縫、無變形等表面缺陷。其次，進行超聲波檢測和動態加載試驗，以檢測預應力構件的內部質量，以及其承載力、撓度等力學性能。最后，進行整體性能檢驗，如靜載試驗、振動試驗等，以檢測預應力構件在實際工況下的實際性能。通過以上的檢測和驗收，可以全面了解預應力構件的質量情況，確保市政路橋工程建設的安全和穩定性。同時，在驗收過程中還需要記錄相關的數據和報告，以備未來的維護和管理。

5 結語

本文研究了預應力施工技術在市政路橋工程建設中的應用，并對其影響因素和質量控制進行了分析。預應力施工技術在市政路橋工程中具有顯著的優勢和應用前景，可以提高工程的承載能力和耐久性，降低維護成本和工期。然而，由于市政路橋工程的特殊性，預應力施工技術在實際應用中仍存在一些問題，需要進一步探索和解決。預應力施工技術在市政路橋工程建設中的應用前景廣闊，需要不斷探索和創新，為城市交通和基礎設施建設做出更大的貢獻。