公路桥梁施工中预应力技术探讨

尚东辉

摘要：预应力技术不仅用于公路桥梁结构， 而且也运用到桥梁的维修和加固、 大件提升、 顶推施工、 边坡或山体锚固等方面， 其应用范围还在不断扩大应用前景会与日俱增。本文分析了预应力技术在公路桥梁施工中的应用，阐述了公路桥梁施工中的预应力技术工艺以及施工质量控制措施。

关键词：公路桥梁；施工；预应力；控制措施；

Abstract:Prestressed technology not only are used for highway bridge structure, but also applied to the bridge maintenance and reinforcement, bulky ascension, pushing the construction, the slope or mountain anchoring, its application prospect scope are still growing. This paper analyzes the prestressed technique in highway Bridges in the construction of the application, illustrating process and construction quality control measures in the highway bridge in the construction of prestressed technique.

Key Words: highway bridge;挀漀渀猀琀爀甀挀琀椀漀渀; prestressed; control measures

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

预应力技术应用于公路桥梁是在20世纪50年代中期，迄今已有40多年了。虽然起步较晚， 但发展却异常迅速， 从理论计算、 施工工艺和技术、 材料和设备、 试验检测、 设计和施工队伍等已形成一套较完整的体系。预应力技术不仅用于公路桥梁结构， 而且也运用到桥梁的维修和加固、 大件提升、 顶推施工、 边坡或山体锚固等方面， 其应用范围还在不断扩大应用前景会与日俱增。

一、预应力技术在公路桥梁施工中的应用

1、预应力技术在受弯构件中的应用

由于碳纤维具有较高的强度,并且施工也比较简单,因此采用碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用。但是由于在对受弯构件进行加固前结构已存在初始内力,混凝土已具有初始的压应变和拉应变,因此当受压区混凝土的压应变达到混凝土的极限压应变时,受弯构件达到了极限承载力。

2、预应力技术在加固施工中的应用

道路桥梁加固一般是通过对构件的补强和对结构性能的改善来恢复或提高现有道路桥梁的承载能力,以延长其使用寿命,适应现代交通运输的高要求。然而,实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变。此时可预先对构件施加预应力,使受压区产生拉应力,受拉区产生压应力,减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变,以提高在构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力,使加固钢筋得到充分发挥。

3、预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁的应用

多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区,一般在支座处为负弯矩,跨中为正弯矩。当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时,需要进行加固处理。跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时,可用粘贴碳纤维的方法进行加固,施工相对比较容易,其主要的原因是所加纵筋锚固的问题不宜解決。

二、 预应力施工工艺

1、锚固端部横梁跨中转向横肋、 墩顶导向槽的施工这三部分确定了钢绞线的空间位置， 由该索形及张拉应力决定了等效荷载的大小跨中转向横肋、 墩顶导向槽钢绞线存在偏折。承受局部挤压应力， 这就要求锚固端横梁处锚垫板预埋位置及方向要准确。转向横肋、 墩顶导向槽的制作应严格按照图纸要求进行， 既要保证弯折处的曲率半径， 又要打磨端部， 使之平滑， 防止张拉时端部对钢绞线的挤压和卡滑。

2、钢绞线下料与穿束。在桥梁加固中， 由于张拉完毕后， 锚垫板与钢管中要灌浆， 形成有粘结段， 所以在下料时就应将粘结段钢绞线的PE层及油脂清洗干净， 控制该段的长度和位置是很难的， 因为既要预先考虑到穿束过程中钢绞线下垂的影响， 保证PE保护层预先进入密封罩， 又要考虑张拉伸长的影响， 保证两端伸长部分要一致， 以确保两粘结段粘结力大致相等。在穿束过程中，由于钢绞线的长度在 150m 以上， 中间要通过多个墩顶导向槽及跨中转向装置， 无法在箱梁内进行12根钢绞线的整束穿索， 因此采用单根穿索的方法。钢绞线的缠绕将会影响有效预应力的建立， 所以必须保证钢绞线在全桥长范围内不缠绕，在实际施工中， 预先将钢绞线、 工作锚板孔、 密封盖小孔分别编号， 每束12根钢绞线采用单根穿索， 每隔一段就用与密封罩小孔对应的橡胶垫限制钢绞线的位置， 在张拉完毕后发现，采用该方法使得每束钢绞线顺直且无缠绕现象。

3、钢绞线张拉

桥梁加固采用两箱对称单根两端同时张拉， 张拉过程分两部分： 预紧和高应力张拉。（1）预紧。为了达到钢绞线从松散状态到张拉完成后顺直不缠绕， 正式张拉前先要进行预紧张拉， 预紧的质量决定了整个加固效果的好坏。首先， 钢绞线在松散状态下， 即使采用了必要的措施， 但是由于钢绞线很长， 下垂量还是较大， 所以， 为保证两端粘结段长度大致相等， 预紧要两端对称进行；其次， 预紧力的大小既要保证在预紧过程中， 钢绞线绷紧且不缠绕， 又要保证在高应力张拉时钢绞线不错位， 预紧力过大或过小都达不到预紧的目的。在加固施工中， 预紧张拉力采用15％设计张拉力。（2）高应力张拉。张拉前应对构件 （或块体）的几何尺寸、混凝土浇筑质量、 孔道位置及孔道是否畅通、 灌浆孔和排气孔是否符合要求、 构件端部预埋铁件位置等进行全面检查。高空张拉预应力筋时， 应搭设可靠的操作平台。张拉前必须对各种机具、 设备及仪表进行校验及标定。校验应由具有专业资质的检测部门进行， 采用标准压力机检测。张拉设备应配套校验， 并在施工中配套使用， 不可混用。压力表精度不应低于1.5级， 校验设备精度不低于2％。张拉时混凝土强度、 张拉值、 张拉理论伸长值都应由设计单位给出。

4、压浆

体外索锚固横梁采用局部有粘结形式， 为了达到设计者和业主对于局部有粘结段钢绞线粘结力的要求， 张拉完成后局部有粘结段的压浆工作是一道很重要的工序： 施工前进行了1∶ 1的模型试验， 在保证压浆密实饱满的情况下， 局部有粘结段的粘结力可达到设计张拉力的108％， 满足锚固要求。工程中， 压浆施工在张拉完成后24h内进行。压浆采用手动压浆机， 保证压浆过程的均匀稳定和压浆压力的要求。

三、 施工质量控制措施

1、施工过程中的质量控制

（1） 预埋阶段主要是曲线形状的质量控制，即各控制点的标高定位要准确、 牢固，相关工序是否影响或破坏波纹管，确保曲线形状 标高控制点阵正确，其他相关工序不影响孔道管发现问题及时处理。

（2） 张拉、 灌浆阶段的质量控制，保证控制张拉应力是否达到设计要求，伸长值变化是否在设计和规范范围之内 。灌浆计量准确，孔道浆体饱满。

（3） 加强过程控制。 预应力孔道接口处、 孔道与灌浆孔、 排气孔管连接处以及外露的灌浆孔 、排气孔端都必须封堵严密，防止出现因漏浆或异物进入堵塞管孔情况。 特别是下层孔道的灌浆孔、 排气孔管长度大，又是斜向伸出板面，必须固定牢固。浇筑混凝土，振捣时振动棒不得接触或碰动预应力孔道和锚具，避免引起损伤或移位 。設置预应力孔道和锚具的部位钢筋密集，振捣困难，容易出现塑性沉缩裂缝的部位，规定必须用钢筋棒辅以人工插捣和适度的模板外敲振，以确保此部位浇捣密实。 混凝土浇筑完毕立即对孔道进行检查和必要的清理后，及时封堵张拉端和灌浆孔、 排气孔管口，防止异物进入，以确保后续的张拉和灌浆能够顺利进行。

（4） 普通钢筋绑扎时，切忌猛放、 猛插、 防止将预应力筋外皮刺破。 焊接施工时，严禁将预应力筋作搭接线，切勿在预应力筋附近不采取保护措施进行焊接。 先绑扎梁的预应力筋，后绑扎板的预应力筋，梁内拉筋应待预应力筋铺设完后再绑扎，以便预应力筋穿筋定位。 待梁筋就位好后才可绑扎板底筋。 板面筋应待预应力筋铺设完成后，才可绑扎板面筋（即负筋）。 混凝土在浇筑过程中，在张拉端及梁柱节点等关键部位，混凝土要浇捣密实。

（5） 必须严格控制用水量，对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加其流动性；浆体搅拌时，水 水泥和外加剂的用量都必须严格控制；搅拌好的浆体每次应全部卸尽，在浆体全部卸出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法；在压浆前若发现管道内残留有水分或赃物，则必须考虑使用空压机先行将残留在管道中的水分或赃物排除

2、施工完成后的质量控制

（1） 有原材料进场验收的试验报告是否齐全；施工记录是否完成；各种隐蔽验收手续是否完备；质量评定达到什么标准。

（2 ）张拉完成后宜在二天后紧接着进行封锚 。封锚前应用手持砂轮切割机切割预应力筋多余长度，剩余长度不得少于30mm；必须将锚具 锚孔清理干净，按设计要求进行封锚；封锚材料必须将锚具 预应力钢丝头全部封锚堵密实，不得留有空隙，不得外露。

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