桥梁施工中的预应力技术分析

季坤

摘要：随着我国经济的快速发展，道路交通基础设施建设投资力度不断加大，公路路网建设日趋完善，而预应力技术因其具有的优点，在公路桥梁建设中得到了广泛的应用。本文结合笔者的工作经验，简要分析了公路桥梁施工中预应力技术的应用，以供探讨。

关键词：公路桥梁 预应力技术应用分析

中图分类号：U448文献标识码： A

预应力技术简介

预应力是为了改善结构服役表现，在施工期间给结构预先施加的压应力，结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消载荷导致的拉应力，避免结构破坏。在公路桥梁施工中预应力技术的运用主要是通过在混凝土工程中应用预应力技术，即在混凝土结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚，以达到提高道路桥梁施工质量的目的。具有以下重要意义：

（一）提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能

由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提高了构件的刚度，提高了结构或构件的耐久性，因此适用于对裂缝要求严格的结构。

（二）减轻自重

由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省了材料和减轻了结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件。

（三)提高受压构件的稳定性和耐疲劳性

对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度和抗震能力。

二、公路桥梁施工中预应力技术的应用分析

（一）预应力钢材的选择

预应力钢筋、普通预应力钢绞线、低松弛钢绞线、以及矫直回火预应力钢丝等，是当前在预应力技术施工中常使用的钢材。低松弛钢绞线作为一种新型的预应力钢材，具有经济高效、实用、施工便捷，能够提高建筑构件美观程度和操作轻便性的特点，在大型的道路桥梁施工中使用的程度更为广泛。断裂荷载度、伸长率的参数、表面状态、几何参数以及钢材的松散程度等因素，是适合选择预应力钢材时应该考虑的参数，钢材的尺寸、规格品种、延伸率和松弛性是钢绞线在标准选择上应该考虑的参数。

预应力锚具的选择

机械锚固和摩阻锚固是预应力技术后张法中通常所使用的锚具，预应力钢材端部主要使用机械锚固类的锚具，利用机械进行加工使其成为具备工作条件的锚固。因其具有方便连接和应力损失小等特点，预应力没有灌浆之前可以进行重复张扣或放松等操作。在锚旋高强度粗钢筋、集束型高强钢丝以及特殊的锚旋单根钢绞线或多根钢绞线中通常会使用这类锚具。摩阻锚固类的锚具品种类型较多，应用范围更为广泛。

预应力钢筋混凝土的应用

预应力混凝土结构的设计

公路桥梁预应力体系的设计一般采用欧维姆体系，将平竖弯曲结合在一起的空间曲线作为顶板纵向钢束，在腹板顶部承托上进行集中的锚固，并将近齿板处锚固和低板钢束尽可能靠近。从而能较大限度保证力臂预应力，简化了齿板构造的设置，并使得集中锚固点所产生的横向力加以消除。预应力混凝土结构设计过程中先假定预应力钢束分布图，然后对各部截面的应力状态进行分析和检查，进一步分析预应力损失的计算方法，计算结果表明，在桥梁工程建设中，采用预应力混凝土连续梁桥具有抗震性强、曲线平缓、行车舒适等特点。

2、在空心板中的应用

公路桥梁跨径16-25米，宜采用预应力混凝土空心板，所使用的预应力钢筋一般为高强、低松弛钢绞线。先张法采用单根铜绞线；后张法采用偏锚或群锚，中等张拉吨位。在实际使用中，也有将预应力混凝土空心板跨径做到30-35米的。

3、在混凝土简支T梁中的应用

预应力混凝土简支T梁跨径一般20-50米，采用高强、低松弛钢绞线，后张法、群锚、中等张拉吨位，预制拼装。

4、在混凝土箱梁中的应用

跨径40-60米的桥梁应采用等截面连续箱梁，高强度、低松弛钢绞线。纵向预应力采用中等或偏强的张拉吨位，根据施工方法，可采用链接锚具续配制纵向预应力钢束。当箱梁悬臂板悬出长度超过40米时，要配制桥面板横向预应力钢束，一般采用片锚3-5根钢绞线为一束箱梁的施工方法，我国一般采用支架现浇滑模逐孔浇筑。跨径70-200米时应采用变截面连续箱梁，除了按一般连续箱梁配制纵、横预应力钢束以外，在箱梁模板中配置精轧螺纹粗钢筋的竖向预应力成为三向预应力混凝土结构，施工方法多采用悬臂浇筑，也可以预制拼装。

5、预应力碳纤维的应用

由于钢筋混凝土箱梁受拉区的混凝土压应力和拉应力较大，要想满足构件和结构的受弯能力的需求,需要花费较高的成本。而碳纤维具有施工简单和高强度的特点，使其在道路桥梁工程施工得到较为广泛的应用。混凝土的应变增量对碳纤维的最终应力起着决定的作用。初始应变较大会使碳纤维应力程度较差的构件遭到破坏。在道路桥梁施工中，对粘贴碳纤维片材施加一定的预应力，可以使碳纤维片材自身具有一定的初始拉应力来提高碳纤维的应力，以防止碳纤维强度破坏。

预应力的施加方法

（一）先张施加法

是指在台座或钢模上先张拉预应力盘并用夹具临时固定，再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度，保证预应力盘与混凝土有足够的粘结力时，放张或切断预应力筋，借助于混凝土与预应力筋之间的粘结，对混凝土产生预压力。先张法采用台座生产时，预应力筋的张拉、锚固、混凝土构件的浇筑、养护和预应力筋放张等工序皆在台座上进行，预应力筋的张拉力由台座承受，先张法适用于生产定型的中小型构件，如空心板、屋面板、吊车梁等。

（二）后张施加法

通常先制作构件，在构件中预先留出相应的孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋，用张拉机具进行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力盘锚固在构件的端部。预应力盘的张拉力，主要靠构件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。张拉锚固后，立即在预留孔道内灌浆，使预应力筋不受锈蚀，并与构件形成整体。其具体流程是预制场地、安装侧模和端模、钢筋加工与制作、制作安装波纹管、混凝土伴和与浇筑、砼的养护、穿预应力钢丝束、张拉工艺、孔道压浆和封锚及梁的起吊和堆放。

预应力桥梁施工时的注意事项

（一）注意防止钢筋孔道堵塞

预留孔道堵塞会使预应力钢筋在通过预留孔道时不顺畅，对张拉的效果产生影响，使整体灌注工程的质量得不到保证。因此,必须注意防止孔道堵塞，要在施工之前仔细检查波纹管的质量，要在浇筑混凝土之前确认好波纹管的安装位置，做好检查套管接头密闭性的工作，在浇筑混凝土的时候保护好波纹管。

（二）注意张拉前预应力混凝土构件的裂缝

预应力混凝土构件张拉前出现的裂缝情况是在所难免的，要尽量避免在预制场内的构建出现裂缝，预防由温差引起的表面温度裂缝，应控制构件的内外温度差。高温施工时要先使用低水化热水泥；低温时,不能过早对模板进行拆除，要采取保温措施，适当延长薄壁构件的拆模时间使其缓慢降温，以防止台座间和预制构件粘结，使构件不受其自身的热胀冷缩作用的影响。

总结：公路桥梁施工中预应力技术的运用，不仅使工程构造更加轻便、经济、美观,又能延长工程的使用寿命。但是施工企业在实际的工程施工运用中，必须根据工程的具体情况，严格按照施工方案和施工程序执行，保证施工质量，才能获取良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]彭莲《对于路桥施工中预应力技术应用的探讨》[J].中国科技纵横2011（08）.

[2]张卫国《浅析公路桥梁施工中预应力技术研究》[J].中国城市经济2011(12) .

[3]何天宾《公路桥梁施工中预应力技术探讨》[J].中国新技术新产品2010(06).