城市快速干道预应力混凝土技术应用

2010-01-01马得源

中国新技术新产品 2010年15期

马得源

（广东省第二建筑工程公司，广东汕头 515000）

1 前言

尽管预应力的原理被广泛地应用于房屋、桥梁等结构领域，但在道路上的应用却很有限。混凝土的主要特性就是抗压强度远大于抗拉强度。预应力混凝土路面就是充分利用这一特性，事先在工作截面上施加压应力，以提高它的抗弯拉强度，提高承受荷载能力。国外对预应力混凝土路面做了较多的研究，国内尚未开展此项研究工作。由于预应力混凝土路面提高了截面的实际抗弯强度，因而在相同的荷载作用下，路面板的厚度比普通混凝土路面要薄，一般为lOcm-15cm。如果再薄会使路面板产生过大的挠度，对路面板的耐久性和地基的稳定性都不利，另外，也增大了施工难度。在我司承建的丹平快速路中部分应用了预应力混凝土技术，通过工程实践有效提高我们对预应力混凝土的认识。

2 预应力混凝土路面的优点及设计施工中存在的问题

2.1 预应力混凝土的优点

2.1.1 路面板厚度仅为传统混凝土路面板厚的40%～60%。

2.1.2 预应力混凝土路面由于板较长，接缝数量大大减少，改善了行车的平稳性，减少了接缝问题。

2.1.3 预应力混凝土路面的用筋量少于除素混凝土路面以外的其他路面。

2.1.4 从国外已建路面的使用状况来看，预应力混凝土路面几乎30年不需要大修，养护需求也较少。经分析其费用有可能比传统路面低，或几乎差不多。

2.2 预应力混凝土路面在设计施工中存在的问题

2.2.1 预应力混凝土路面的施工工艺较复杂。

2.2.2 预应力路面板较长，有路基约束所引起的预应力损失也增大，另外，板的位移量也会增大。

3 预应力混凝土路面在施工中应明确的设计思路

3.1 路基约束

任何混凝土板和其下的基层间都存在摩阻约束，该约束阻止板由于温度、湿度的变化产生位移。在预应力混凝土路面中，尽量减小板底摩擦力是非常重要的，因为它是引起预应力损失的主要因素，同时也决定着板的长度。

3.2 预应力损失

3.2.1 预应力能与周围接触的混凝土或套管之间的摩阻损失；

3.2.2 锚具变形和预应力筋回缩引起的损失；

3.2.3 预应力筋松驰引起的预应力损失；

3.2.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失；

3.2.5 混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失。

3.3 温度和湿度所引起的翘曲约束

考虑到由于板底面和顶面 (不包括板边处)的湿度差异产生的收缩应力在混凝土板厚的有利分布情况，可以抵消一部分汽车荷载引起的应力，这些收缩应力的残余应力在板底部为压应力，可以抵消由汽车荷载产生的很大一部分拉应力，同时也易引起混凝土路面的开裂。

4 后张法预应力混凝土路面各施工工序的控制要点

4.1 施工管理控制

预应力混凝土路面需要大量的预应力筋，施工工序较为复杂，手工操作的工作量较大，难以实现机械化、自动化施工。虽然我国劳动力资源较为丰富，但施工人员素质较低，不加以强化训练，难以保证施工质量，故建议预应力混凝土路面施工一定要选择具有专项培训的专业施工队伍。

4.2 施工材料控制

4.2.1 材料性能要求

(1)强度高。因为采用高强度混凝土配合高强度钢筋可以有效地减小路面截面尺寸和自重。同时，高强度混凝土在抗拉、抗剪以及粘结和承压等方面也有较高的抗力，不易发生收缩裂缝。(2)收缩、徐变小。这样可减少收缩和徐变引起的应力损失。(3)快硬、早强。

4.2.2 主要材料控制

(1)水泥。混凝土标号为C40。要求采用525号普通硅酸盐水泥。(2)钢材。考虑到预应力混凝土路面厚度较薄，且在正常使用阶段，路面板要承受各种恶劣的条件，要求钢筋应顺直，不得有裂缝、断伤、表面油污与锈蚀。(3)锚具。结合工程的要求，无粘结筋承受长期的振动荷载及疲劳荷载，所以必须采用I类锚具。锚夹具进场时应分批进行外观检查，不得有裂纹、伤痕、锈蚀，尺寸不得超过允许偏差。