預應力加固技術在公路橋梁施工中的應用

摘要：科學應用預應力加固技術，有利于提高橋梁承載能力和安全系數。闡述了預應力加固的應用步驟和要點，包括預應力張拉設備安裝、混凝土澆筑、鋼筋下料、穿索和壓漿等要點。通過現場實驗，對比施工前后應變參數，在應變為0時，施工前荷載為4.3kN/m2，施工后荷載為5kN/m2。由此得出結論，采用預應力加固技術，能夠提高橋梁承載能力，延長其使用壽命。

關鍵詞：預應力；加固技術；穿索；壓漿

0 引言

應用公路橋梁預應力加固技術，不僅可以增加其原有承載力，提高安全系數，還有利于延長橋梁的使用壽命。因此憑借獨特的技術優勢，預應力加固技術在公路橋梁加固中被廣泛應用[1]。本文以某橋梁預應力加固為例，闡述了預應力加固技術的各個施工要點，并通過試驗，驗證了同等條件下預應力加固技術的有效性。

1 預應力加固設計

1.1 預應力張拉設備安裝

1.1.1 安裝前準備

安裝之前，先通過對地質地形和土質的分析，確定張拉工藝。再根據張拉工藝，確定張拉設備的型號規格。然后做好張拉設備和輔助設備的進場檢驗工作，按照設計文件和規范標準進行驗收。最后制定施工方案，進行上報審批，同時做好施工人員安裝前的培訓和技術交底等準備工作。

1.1.2 張拉強度測算

進行預應力張拉操作時，不僅需要保證張拉設備本身的穩定性，還要確保張拉平臺的混凝土強度符合規范要求，同時也需要保證張拉過程中的安全性，

張拉強度的測算計算公式為：

M=W（σ+γ?） （1）

公式（1）中：M表示所需張拉強度；W表示設備提供張拉力；σ表示設計預應力系數；γ表示預應力松弛損失；?表示摩擦系數。

1.1.3 張拉設備安裝要點

安裝前期，通過準備限位板等工具按照設計圖紙對設備進行定位。通過遠程控制，對預應力張拉設備進行定位控制和安裝固定，以確保張拉設備安裝順序的正確性和對稱性[2]。為減少后期的修改與移動，通過專門的千斤頂以限位板為參照，來保證定位的準確性。選用合適的輔助安裝工具，避免鋼絞線交叉，同時要減少現場人員流動，避免發生安全事故。

1.2 澆筑混凝土

1.2.1 混凝土配合比和用量的設計

張拉設備安裝檢驗合格后，進行混凝土澆筑。采用商品混凝土并將其泵送入模。需要按照設計中的參數以及現場情況對混凝土進行嚴格配比，要做到足量貯存備用。

混凝土用量若按照體積法計算，計算公式為：

（2）

混凝土用量若按照澆筑法計算，計算公式為：

（3）

公式（2）和公式（3）中：Q表示澆筑混凝土用量；D表示灌注混凝土路橋寬度；K表示混凝土填充率；H表示公路橋梁工程澆筑長度；B表示損失系數，可選用；V表示提升速度；q表示單位時間混凝土用量。

1.2.2 澆筑要點

混凝土到達施工現場后，進行取樣，對其坍落度及和易性進行檢驗，試驗時記錄試件號和部位。澆筑前，需要注意鋼筋所在位置，對鋼筋模板進行查驗，出現問題及時進行檢修加固。將試件振搗密實，并對其外表做到收光抹面。在對混凝土進行澆筑時，為避免高空傾倒引發離析，可通過串筒實施澆筑。

采用插入式振搗器振搗，采取分層振搗的方式，并嚴禁觸碰模板。對重要部位的混凝土，隨鋼筋混凝土層數進行澆筑，并在澆筑后作壓實抹平處理，以確保澆筑的緊實性。在確定混凝土達到一定強度后進行拆模。混凝土澆筑完12h以內，需灑水養護，并覆蓋塑料，以避免干裂[3]。

1.3 鋼筋下料

1.3.1 預應力鋼筋有效約束作用力分布

預應力高強鋼絞線的作用是約束鋼筋混凝土柱，在軸向壓力作用下，約束混凝土會發生橫向膨脹，使得鋼絞線在直線段橫截面處產生水平彎曲。而在邊長中部的鋼絞線的抗彎剛度很小，這樣對混凝土的約束作用就小。而在拐角處鋼絞線的變形小、剛度大，變形產生的水平作用力，在轉角處形成了強約束力。預應力鋼筋有效約束作用力分布如圖1所示。

1.3.2 鋼筋結構內力計算

預應力作用下的鋼筋對混凝土的約束力，是沿著鋼絞線的周長變化的，這樣就使得鋼絞線約束混凝土分析及計算變得復雜。在約束應力不均勻情況下，通常認為在兩支相鄰的鋼絞線中間，側向約束作用與鋼絞線處的約束作用原理是相同的。由于拱效應的存在，可以將約束混凝土劃分為有效約束區及無效約束區兩個部分。鋼筋的結構內力的計算方法如下：

（4）

式中：e為鋼筋的間隔比，Cs為應力回彈指數，PN原地層有效荷重，?P為鋼筋實際承載荷重，H為鋼筋厚度。

1.3.3 鋼筋下料要點

鋼筋等預應力筋的下料工序作為預應力工程的關鍵工序，其下料質量決定了實際承載荷重的有效性。確定下料工作質量是否符合標準，通常采用鋼筋的輔助工具進行檢驗，如在注漿工作中，以鋼筋的固定效果作為檢測標準。

注漿前，需要通過手工清理，對鋼筋表面進行除銹，保證鋼筋的抗拉強度和耐久性。對于鋼絞線可能出現的下垂問題，也需要通過確定鋼筋的平衡性來解決。安裝前對錨墊板、鋼管等材料進行檢查處理，避免預應力筋因固定不佳而造成事故。

1.4 鋼絞線張拉

1.4.1 確定鋼絞線參數

為保障鋼絞線施工的質量，在工程開展之前，通過對預應力參數的設計規劃，明確鋼絞線的類型。確定相應參數后，在滿足施工要求的規范條件下，對鋼絞線進行張拉。鋼絞線預應力計算公式如下：

?P=M/?L×C （5）

公式（5）中：?L為鋼絞線伸長值；M為前文所計算的張拉力強度；C為工作設備的回縮量。

1.4.2 施工要點

鋼絞線的安裝可能會與原有的設計圖產生較大的出入，應根據實際工程需求進行合理改動，同時通過對導向槽結構的科學設計和優化，對鋼絞線的安裝位置進行控制，以達到預期的安裝效果。

施工前需要對鋼絞線的數目進行確定，確保在施工時材料的預備充足。鋼絞線在未使用之前，需要做好防水防銹等防護措施，避免在使用時出現意外狀況。在鋼絞線安裝前，需要去除表面的油脂與雜物，否則這些污垢的存在，可能影響整體施工效果。

施工開始時，需要對鋼絞線位置進行明確，避免出現纏繞現象。對鋼絞線的豁結帶進行處理，避免鋼絞線在安裝過程中出現誤差問題。注意控制提升豁結帶的豁握力，以保持鋼絞線的平衡狀態。混凝土澆筑后，要根據混凝土的凝固狀態和澆筑時間，判斷施加預應力時間，避免過早的進行預應力施工，造成混凝土的損壞[5]。

1.5 穿索與壓漿

1.5.1 穿索

在穿索作業中，需要合理架設穿索裝置，以便盡量縮短施工材料運輸時間。采用壓漿自動化設備進行遠程控制，以降低工程成本，提高工程質量。

1.5.2 壓漿

按照標準規范控制水泥漿的配比。水泥漿要求具有一定的流動度，為此需對漿液中的水膠比進行控制。在配合比試驗中，根據水泥漿液的參數，合理安排用水量。

根據橋梁所處環境和施工條件，結合工程特點，選擇適合的壓漿設備。在張拉施工完畢后的24h內進行壓漿，確保壓漿質量符合施工要求。在實際施工過程中，需要對施工參數進一步檢查，確保不出現誤差。同時，做好對壓漿施工中的漿液及時填充，保證漿液壓注的持續性，減少漏氣和蜂窩孔等現象。

2 試驗驗證

為了驗證本文在公路橋梁中預應力加固技術設計的有效性，在施工前后做仿真驗證實驗。運用預應力加固技術施工前后，橋梁平面應變與荷載的關系曲線如圖2所示。

根據圖2可以看出，在相同荷載作用下，施工后的曲線的應變整體小于施工前的曲線應變。施工后預應力公路橋梁平面應變為0時的荷載，大于施工前公路橋梁平面的載荷。由此表明，經過采用預應力加固技術，有助于延緩混凝土應變的增長速度，提高混凝土的抗裂性能。從圖2看出，在應變為0時，施工后的荷載為5kN/m2，而施工前的荷載為4.3kN/m2左右，意味著施工后的混凝土結構能夠承受更多壓力，具有更好的承載性和延性，體現了預應力加固技術的有效性。

3 結束語

本文對在公路橋梁中的預應力加固技術的應用要點進行了闡述，包括張拉設備安裝、混凝土澆筑、預應力鋼筋下料固定、穿索與壓漿等內容。通過試驗，對比施工前后承壓面的應變參數，驗證了預應力加固技術的有效性。由此說明，合理應用預應力加固技術，可以提高橋梁承載能力，延長橋梁的使用壽命。

參考文獻

[1] 李帥.預應力技術在高速公路橋梁施工中的應用[J]. 工程建設與設計，2023（10）：198-200.

[2] 張建嶺.高速公路橋梁施工中預應力施工技術的應用[J].大眾科技，2023，25（4）：40-43.

[3] 裴歡.公路橋梁施工中預應力技術措施及質量控制[J]. 甘肅科技，2023，39（3）：16-18.

[4] 包火明，黃宏波，王中寬.預應力技術在公路橋梁施工中的應用研究[J].工程技術研究，2023，8（6）：71-73.

[5] 王義.預應力施工技術在公路橋梁施工中的應用[J]. 交通世界，2023（8）：162-164.