路桥施工中预应力技术探析

张少杰　秦君彪

摘 要：本文首先分析了路桥施工中预应力的概念、分类和特点，然后对预应力技术在路桥施工中的不足分析，最后深入的研究了预应力技术在道路桥梁中的应用，本文在此提出了自己的观点和看法，供同行参考。

关键词：预应力技术；公路桥梁；施工；应用

前 言

高速公路的路桥施工中，预应力技术是极其关键的，其对施工的质量具有很大的一些，因此，我们在施工中必须要从各个方面来做好此技术的应用保障，从而确保路桥的施工质量。

1 工程案例

本项目为浙江省绍兴市地区的一个大型高速互通枢纽项目。该互通枢纽桥梁的跨径组成较为复杂，共有38联140跨，枢纽区共有匝道5.125km（不含桥梁），桥梁19座共计5.473km（其中M主线桥总跨径809m，单跨45m），箱涵1座。按设计速度为100km/h的高速公路标准设计，双向四车道，汽车荷载等级为公路Ⅰ级，上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁和预制小箱梁和空心板梁，结构组合比较多样性。

2 路桥施工中预应力的概念

自上个世纪50年代以来，预应力技术就开始在建设项目施工中得到了使用，在1980年左右，桥梁工程的技术又开始被快速的提升，并且得到了广泛的应用。混凝土施工技术应用中预应力技术在混凝土工程施工的预应力混凝土构件中得到了充分的使用，使其产生预应力用于削弱外荷载引起的拉应力作用，实际上就是借凝土抗压强度高的特点来弥补某些地方存在的抗拉强度很低的问题，从而使得张力区混凝土开裂的时间向后推迟。

3 路桥施工中预应力的特点分析

3.1 使用功能分析

路桥工程中预应力混凝土结构所用的都是高强度钢材与高标号混凝土材料，有效地节省了材料，促使结构截面尺寸减小了，使得桥梁建筑高度得到了有效的降低。这些点特别适合于现代的桥梁，特别是多层立交，高度的降低，必然缩小引道的长度，使行车纵坡降低，有效地减少占地，社会经济效益得到了有效地提高。同时，该技术结构刚度大，有效降低了结构自重，有效防止了开裂和减少挠度，行车舒适，建筑高度变薄，促使结构更加经济、轻巧、美观。

3.2 受力特性分析

现代的高速公路桥梁呈现出弯多、斜桥多、坡多、异形桥多，同时为了达到增大桥下净空的目的，又呈现出双柱墩及多柱墩，大悬臂多等特点，对于多层立交还表现为高桥墩多，高等级道路表现出来的多车道、宽桥多等“几多”现象。这些都属于特殊的桥梁结构，都存在着特殊的受力条件，因此，在设计上必须做到精确地分析和合理地布局，确保正确地设计。预应力是一个相当复杂的空间力系，存在于这些特殊的桥梁结构中，对其影响影响因素我们必须实施综合考虑，以确保其结构内力值趋于最小，促进其结构更为合理化。比如，弯梁的弯扭内力可以借助预应力空间效应来抵消；再比如，该技术应用于在多梁格的宽桥，其横向的预应力可以用于调整改善主梁的受力，使其平衡等等。大量实践表明，预应力的存在为改善桥梁受力条件起到的作用还是相当明显的。

3.3 桥梁耐久性分析

数据显示，普通钢筋混凝土结构桥梁遭受破坏的原因大多是由于混凝土碱集料反应或因此而导致的冻融，化冰盐，水气侵入等因素造成的，归根究底钢筋混凝土结构裂缝是最为主要的原因。同时，大量实践也证明了同一时间修建的预应力混凝土桥，却很少产生此类破坏现象。

4 预应力技术在路桥施工中的不足分析

4.1 波纹管堵塞问题的分析

实际情况中，如果波纹管出现堵塞的情况，就容易导致钢绞线设计值与实际值之间产生误差，从而不利于整个施工过程的顺利开展，不但会白白耗费人力物力，而且对于工期也有很大的不利影响.

4.2 预应力构件在张拉前产生裂缝的问题分析

施工过程中，一般情况下，温差和收缩容易导致预应力构件在张拉前出现裂缝的现象，与此同时，钢筋混凝土结构受到荷载作用的影响，产生一系列的裂缝，不利于工程质量与安全实施。

4.3 针对后张预应力结构的张拉力的问题分析

在路桥施工建设中，张拉力的控制效果对预应力路桥质量的影响是非常大的。一般情形下，张拉作业会同时对预应力与张拉力的筋伸长度进行控制，其中张拉力是主要方面，利用伸长值对张拉力进行相关校核。在实际施工中，由于相关人员不具备专业素质，容易导致一系列误差的出现。

5 路桥施工中的预应力技术应用

5.1 多跨连续梁施工中的预应力技术应用

在该项目施工的过程中，多跨连续梁是整个施工过程的重要环节，它一般分为正弯矩与负弯矩两个区域，通常来说跨中为正弯矩，其支座处为负弯矩。如果桥梁自身的抗剪承受力以及其出现不合格的抗弯承受力时，就需要对它进行系列加固处理，一般来说，如果正弯矩区出现承载能力不够的情况，可以采用比较简单的施工工艺与施工方法可进行加固处理。

5.2 受弯结构中的预应力技术应用

在实际施工中，碳纤维具有很好的特点，比如高强度，施工的简易性等。一般来说在路桥施工过程中对于受弯构件进行加固主要利用碳纤维粘贴的方法。受弯结构在加固前就已经产生初始内应力了，与此同时混凝土也有初始的压应变与拉应变，如果出现混凝土受压区的压应变超越其极限压应变的情况，就会超出其构件的极限承载能力，混凝土的应力增量决定碳纤维的最终应力，如果初始应力过大时，应力较小的构件就会遭到破坏，就会无法体现碳纤维高强度的特性。所在在路桥施工中，可以在粘贴碳纤维的时候就开始施加预应力，以产生初始拉应力，从而发挥其强度的优势。

5.3 预应力锚具选择

后张法及先张法为预应力的两种类型。本项目采用后张法施工；后张法预应力混凝土所需锚具包括摩阻錨固、机械锚固。机械锚固类锚具主要应用于预应力钢材两端，通过机械加工实现工作条件的形成。机械锚固类锚具主要被应用于集束性高强钢丝、锚旋高强度粗钢筋内，其特点可归纳为连接方便、应力损失小、受施工约束限制少。摩阻锚固类锚具应用范围广、种类众多，且在楔形锚具的配合作用下，拉紧预应力钢材可起到锚旋的效果。摩阻锚固类锚具具备吨位大、变化形式多、穿索简洁等优点，其存在的缺点为应力损失大、连接或重复拉张便捷度低。

5.4 路桥加固工程预应力技术的应用

若提高路桥现有承载力可实现路桥加固的目的，而改善路桥结构性能及补强路桥构件可实现路桥承载力的提高，从而实现路桥使用寿命的增加。路桥加固方式包括路桥体外预应力加固、路桥面补强层加固、路桥面结构受力体系改善等。在路桥加固工程中，允许先在路桥构件上施加预应力，从而致使在路桥构件受拉区引起拉应力，并减小路桥构件初弯矩拉应力，最终实现路桥构件极限承载能力的提高，及钢筋作用的最大化发挥。

5.5 预应力张拉技术

张拉前应对仪器设备进行校准标定。目前张拉设备都采用数控设备，预应力设备标定应与设计要求保持一致；预应力张拉时油表读数及波纹管定位应精准；预应力张拉设计值域实际伸长值间差值应满足6%标准值。

6 结 语

总之，高速公路的路桥预应力技术在施工中具有很重大的意义，对于实际工程施工中此技术存在的一些不足，我们的相关技术人员应该对其进一步的改善优化，从而保障施工的质量。

参考文献

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[6]田丰源.如何解决路桥工程施工预应力应用中存在的问题[J].硅谷，2011（24）.

作者简介：张少杰（1982-），男，浙江诸暨人，本科，工程师，从事道路与桥梁施工管理工作。

秦君彪（1982-），男，浙江东阳人，本科，工程师，从事道路与桥梁施工管理工作。