研究市政道路橋梁預應力施工技術要點

摘 要：本文深入探討了市政道路橋梁預應力施工技術的關鍵要點， 涵蓋了從設計到施工的全過程。 詳細分析了預應力施工技術的特點， 包括提高結構承載能力、 有利于工程改造和增強抗裂性等方面。 接著， 著重論述預應力技術在多跨連續(xù)梁施工、 受彎構件施工中的應用，以及在材料控制、 混凝土澆筑密實、 振搗和攤鋪等環(huán)節(jié)的技術要點。 這些分析不僅能展現預應力混凝土技術在提升橋梁工程質量和效率方面的重要性， 同時也強調細致施工控制的必要性， 旨在為市政道路橋梁預應力施工技術提供全面且深入的理論和實踐指導。

關鍵詞：市政道路橋梁；預應力；施工技術要點文章編號：2095-4085（2024）06-0052-03

0 引言

隨著市政基礎設施建設的快速發(fā)展，道路橋梁工程面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，其中預應力混凝土技術在提高橋梁結構性能和施工效率方面扮演著重要角色。預應力技術能有效提升結構的承載能力、抗裂性及適應性，對于現代橋梁建設而言至關重要。然而，要充分發(fā)揮預應力技術的優(yōu)勢，需要對其施工過程中的各個環(huán)節(jié)進行精確控制和管理。這包括優(yōu)化設計、精確的材料選擇、嚴格的施工技術控制等方面。

1 預應力施工技術的特點

1.1 提高結構的承載能力和穩(wěn)定性

預應力技術在提高結構的承載能力和穩(wěn)定性方面發(fā)揮著至關重要的作用。這一技術的核心在于在混凝土硬化前對其施加預壓力，這樣在實際使用中，當承受外部負荷時，預先施加的應力能夠有效抵抗因負荷而產生的拉應力，從而增強結構的整體穩(wěn)定性和承載能力。預應力混凝土的這種特性使得在相同條件下，預應力結構比非預應力結構具有更高的承載力和更好的穩(wěn)定性。此外，預應力施工技術還允許使用更細長的構件設計，這不僅能降低材料成本，還為現代建筑設計提供更大的靈活性。

1.2 利于路橋工程的改造

預應力技術在路橋工程的改造中展現出其獨特的優(yōu)勢。在現代城市發(fā)展和基礎設施更新中，經常需要對舊橋梁和道路進行改造和加固。傳統(tǒng)的加固方法往往涉及到增加額外的支撐或加厚結構，這不僅會增加工程的成本和復雜性，還會影響到橋梁的原有使用功能。相比之下，預應力技術通過在結構中施加高強度的鋼索或鋼筋，能夠有效地提升原有結構的承載力，同時減少對結構自身重量的增加，能避免對道路或橋梁的使用造成較大的影響。此外，預應力技術的應用還能在一定程度上調整結構的應力狀態(tài)，改善結構的使用性能，延長其使用壽命。

1.3 抗裂性較強

預應力混凝土在提高結構的抗裂性方面表現出色。混凝土作為一種廣泛應用的建筑材料，雖然在抗壓性能上表現優(yōu)異，但在抗拉性能上相對較弱，容易產生裂縫。在預應力混凝土中，通過施加預應力，使得混凝土在受到外部拉力和壓力時，可以有效地減少或關閉裂縫，能極大地提高混凝土的整體抗裂性。這種抗裂性的提高，不僅對于維護結構的完整性和穩(wěn)定性至關重要，還對保護鋼筋免受腐蝕、延長結構的使用壽命具有重要意義。在橋梁、高層建筑、水庫大壩等關鍵結構中，預應力混凝土的應用能夠有效地防止裂縫的產生和擴展，從而保障結構的安全和耐久性［1］。

2 市政道路橋梁工程的預應力施工技術應用分析

2.1 多跨連續(xù)梁施工中預應力技術應用

在多跨連續(xù)梁的施工中，預應力技術的應用至關重要。多跨連續(xù)梁是一種常見的橋梁結構，其特點是跨度多、連續(xù)性好，能有效減少支座數量，降低結構自重。在這類結構中應用預應力技術，主要目的是為提高梁的整體穩(wěn)定性和承載能力。在梁體內部布置預應力筋或鋼束，可以有效地改善混凝土在受力過程中的應力分布，減少由于荷載變化導致的彎曲和剪切應力。例如，采用張拉預應力筋，能夠使得梁體在使用過程中始終保持受壓狀態(tài)，從而大幅減少由于外部荷載導致的拉應力和出現的裂縫。

技術上，預應力的施加通常通過張拉鋼索實現，這一過程需要精確計算鋼索的張拉力和位置。張拉力的計算公式可以表示為P=A×fpt，其中P是預應力的大小，A是鋼索的截面面積，fpt是鋼索的預應力強度。施工過程中，預應力的施加通常在梁體澆筑并達到一定強度后進行，這樣可以確保混凝土在承受預應力的同時，不會因為超出其抗壓強度而受損。

2.2 受彎構件施工中預應力技術應用

受彎構件是橋梁結構中的重要部分，主要承受彎曲和剪切力。在受彎構件的施工中，預應力技術的應用可以顯著提高構件的承載能力和延性。預應力技術通過在受彎構件中預先施加壓力，使得在正常使用條件下，構件表面的拉應力被預應力所抵消或減少，從而有效防止裂縫的產生和擴展。在預應力的施加上，通常采用后張法或先張法。后張法是在混凝土硬化后施加預應力，適用于較大的橋梁構件；而先張法則是在混凝土澆筑前施加預應力，適用于預制構件。在計算預應力時，需要考慮到混凝土的彈性模量Ec和鋼筋的應力-應變關系。預應力的計算公式可以簡化為P=Ec×∈×Ac，其中∈為預應力引起的應變，Ac為混凝土截面面積。施工過程中，還需考慮預應力損失，包括摩擦損失和錨固損失，確保施工后的預應力值能滿足設計要求。

2.3 壓漿操作中預應力技術應用

壓漿操作在預應力施工中起著關鍵作用，其主要目的是保護預應力鋼筋或鋼絞線，防止其受到腐蝕，并確保預應力的完整傳遞。在多數預應力混凝土結構中，特別是那些采用后張法的結構，壓漿是施工過程中一個不可或缺的步驟。在壓漿過程中，首先需要準備適合的漿液，其性能需符合一定的流動性、凝結時間和強度要求。流動性是確保漿液能夠充滿整個預應力管道的關鍵因素，通常通過測量漿液的流動度來控制。凝結時間和強度則關系到漿液在硬化后對預應力筋的保護能力。

壓漿操作通常在張拉預應力筋并錨固完成后進行。在實際操作中，需確保漿液均勻填充預應力管道，并排除空氣，防止產生孔隙。這一過程中，漿液的壓力控制至關重要，需要精確計算以防止管道破裂或漏漿。壓漿的壓力可通過公式P=h×ρ×g計算，其中h為壓漿泵到最高點的垂直距離，ρ為漿液的密度，g為重力加速度。成功的壓漿操作能有效延長預應力筋的使用壽命，并保證預應力在結構中的有效傳遞［2］。

2.4 在下料處理過程中的應用

下料處理在預應力混凝土結構的施工中同樣重要，特別是在預制構件的生產過程中。下料處理涉及到混凝土構件的切割、成型和鋼筋的布置，這些過程必須精確執(zhí)行，以確保構件的質量和尺寸滿足設計要求。在預應力技術應用中，下料處理的準確性直接影響到預應力筋的布置和張拉效果。例如，在預制梁的生產中，混凝土的切割和鋼筋的布置需要根據預應力筋的位置和張力進行精確計算和設計。

在下料處理中，需要考慮混凝土收縮和蠕變對預應力的影響。這些因素會導致預應力的損失，因此在設計和施工時需要進行相應的調整。例如，通過增加預應力筋的初始張拉力，可以補償后期因混凝土收縮和蠕變導致的預應力損失。此外，下料處理過程中還需確保鋼筋和混凝土之間的良好粘結，以便預應力能夠有效傳遞到混凝土結構中。在預應力混凝土構件的制作和安裝中，下料處理的精確性和質量直接決定最終結構的性能和安全性。

3 道路橋梁預應力混凝土施工的技術控制要點

3.1 加強設計環(huán)節(jié)混凝土結構控制

在道路橋梁預應力混凝土施工中，加強設計環(huán)節(jié)的混凝土結構控制是實現工程成功的關鍵。設計階段的主要任務是確保結構既滿足力學性能的要求，又能滿足施工的可行性。為此，設計師需深入理解預應力混凝土的力學特性和行為，特別是預應力對混凝土結構的影響。混凝土結構的設計應基于準確的載荷分析和結構響應預測，包括考慮長期荷載、短期荷載以及環(huán)境因素對結構性能的影響。此外，設計階段還應重視結構的耐久性和維護要求，以確保橋梁在其設計壽命內保持良好的性能。

在設計混凝土結構時，還需充分考慮材料特性，如混凝土的強度等級、收縮和蠕變特性，以及鋼筋和預應力筋的性能。這些材料特性將直接影響到預應力的施加方式和量，進而影響結構的整體行為。設計過程中還應考慮到施工過程中的各種可能性，如預應力筋的布置、張拉順序和方法，以及預應力的傳遞。這些因素的綜合考慮，有助于確保設計的混凝土結構既安全可靠，又經濟高效。從技術深度上來說，設計階段的另一個重要方面是對結構進行詳細的模擬和分析。使用高級計算模型，如有限元分析，可以幫助設計師更準確地預測結構在各種加載條件下的行為，包括預應力效果、裂縫的發(fā)展以及最終的破壞模式。

3.2 加強使用材料的控制

在道路橋梁預應力混凝土施工中，材料控制的重要性不容忽視，尤其是混凝土和鋼材的質量直接關聯(lián)到結構的整體性能和耐久性。混凝土作為預應力結構的基礎材料，其品質決定結構的基本屬性。高品質的混凝土不僅應滿足所需的強度和穩(wěn)定性，還應具備優(yōu)良的工作性和耐久性。這要求在混凝土配比設計時，嚴格控制水泥、骨料、水以及添加劑和摻合料的比例，確保混凝土在硬化過程中的均勻性和密實度。在混凝土的制備、運輸和澆筑過程中，質量控制同樣至關重要，需嚴格遵循工程規(guī)范，以保證最終結構的均質性和完整性。此外，混凝土的養(yǎng)護也是一個不可忽視的環(huán)節(jié)，正確的養(yǎng)護程序有助于提高混凝土的最終性能，尤其是其耐久性［3］。

鋼材的質量控制在預應力混凝土結構的施工中同樣占有舉足輕重的地位。在選擇和處理鋼筋及預應力鋼絞線時，必須確保它們滿足所需的高標準強度、延展性和耐腐蝕性。鋼材的選用應基于結構所承受的應力類型和大小，以及潛在的環(huán)境影響。在施工現場，鋼材的存儲和處理條件應受到嚴密監(jiān)控，以避免不利環(huán)境條件對材料性能的負面影響。特別是鋼筋和鋼絞線的防腐處理，這一環(huán)節(jié)在保證材料長期性能中扮演著關鍵角色。

3.3 確保混凝土澆筑密實

確保混凝土澆筑密實是預應力混凝土施工中的一個關鍵環(huán)節(jié)，這直接影響到結構的整體質量和耐久性。混凝土澆筑的密實度決定其內部的孔隙率，進而影響到混凝土的強度、防水性能和抗凍性能。為實現高密實度，混凝土澆筑的過程必須精心控制。首先，在混凝土澆筑前，需確保模板的穩(wěn)定性和密封性。模板的設計和安裝應避免漏漿現象，確保混凝土在澆筑過程中的形狀和尺寸準確無誤。其次，混凝土的澆筑速度和方法也需要精心控制。應采用均勻且連續(xù)的澆筑方式，避免產生冷縫和材料分層。在澆筑過程中，混凝土的溫度和一致性應保持在適宜范圍內，以防止因溫度變化或材料分離而導致密實度不足。

除上述措施外，混凝土澆筑的環(huán)境條件也不容忽視。應避免在極端天氣條件下進行澆筑，如過于干燥或濕冷的環(huán)境都會影響混凝土的密實度和最終性能。在澆筑過程中，還需注意防止水分過早蒸發(fā)，特別是在高溫或強風條件下。為此，需要采取措施如遮蓋或噴霧，以維持混凝土表面的適宜濕度。在澆筑完成后，適時的養(yǎng)護是確保混凝土密實度和性能的另一個關鍵環(huán)節(jié)。養(yǎng)護過程中應保持混凝土的適宜濕度和溫度，以促進水泥水化反應的進行和混凝土強度的發(fā)展。

3.4 加強預應力混凝土振搗及攤鋪

加強預應力混凝土的振搗是確保混凝土結構質量的關鍵步驟之一。振搗過程的主要目的是消除混凝土中的空氣泡，從而增加其密實度和均勻性。在預應力混凝土施工中，振搗不僅關系到混凝土自身的強度和耐久性，還直接影響到預應力筋與混凝土之間的粘結效果。為實現有效振搗，施工團隊必須選擇合適的振搗設備，并掌握正確的振搗技術。振搗棒的選擇應基于混凝土的澆筑厚度和構件的尺寸，以確保振搗能夠覆蓋到混凝土的每一個部分。在振搗過程中，振搗棒應垂直插入混凝土，并適當移動以覆蓋整個澆筑區(qū)域。振搗時間的控制也至關重要，過短的振搗時間會導致空氣泡未能完全消除，而過長的振搗時間則導致混凝土分層或造成材料分離。

混凝土的攤鋪同樣是一個關鍵環(huán)節(jié)，能確保混凝土在模板中的均勻分布，并為后續(xù)的振搗打下基礎。攤鋪過程中，混凝土的分配應均勻一致，避免造成材料堆積或不均勻分布。在預應力混凝土施工中，特別是在大面積或復雜構件的澆筑中，攤鋪工作需精確進行，以確保混凝土在每個部分都達到設計的厚度和一致性。攤鋪后的表面處理也非常重要，應確保混凝土表面平整無縫，為后續(xù)的養(yǎng)護和使用打下良好基礎。

4 結語

綜上所述，在市政道路橋梁預應力施工技術領域，各個關鍵環(huán)節(jié)的精細控制顯得尤為重要。從混凝土的配比設計、材料選擇，到施工過程中的澆筑密實、振搗和攤鋪，每一步都需要嚴格的執(zhí)行和監(jiān)控。通過這些高標準的施工技術，可以顯著提升橋梁結構的安全性、穩(wěn)定性和耐久性，確保其能夠在長期運營中維持優(yōu)良的性能。此外，這些技術要點的有效應用對于提高工程效率、降低成本以及保護環(huán)境也具有重要意義。

參考文獻：

［1］魯浩杰，方浩宇.市政道路橋梁預應力施工技術探析［J］.江西建材，2023（4）：207-208，211.

［2］王曉曉.市政道路橋梁工程的預應力施工技術分析［J］.居舍，2020（2）：73，160.

［3］彭倫倫.市政道路橋梁工程的預應力施工技術分析［J］.建材與裝飾，2019（23）：281-282.