道路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题探析

王 振

中铁六局集团路桥建设有限公司，山西晋中 030600

跟传统的路桥施工工艺相比较，预应力在道路桥梁施工中的发展速度确实是异常惊人的。最近几年，在理论的计算方面、检测试验方面以及设备材料方面等都形成了一整套完整的体系，既优化了工艺流程，也优化了技术措施。在未来的一段时间内，预应力技术在道路桥梁上的应用将会更加成熟，其中可能存在的个别问题也会得到完满的解决，应用前景非常广阔。

1 预应力应用的强大技术优势

所谓的预应力也是预加力，主要就是在构件受到荷载之前，要先施加一个跟即将受到荷载的力的方向相反的力，这个力度不但可以进一步的消除即到来的荷载，还能在很大程度上提高构件的抗裂性以及相应的耐久性，增加其刚度和强度，而且还能非常明显的改善谐振以及弹性变形等。在一些承重的关键部位应用预应力的时候，我们站在经济学的角度来进行分析，不但可以节约道路桥梁建设过程中的混凝土跟钢材，还在一定程度上减轻了桥梁自身的重量，最重要的是节省了很多建设方面的资金。除此之外，在桥梁的桥梁的抗裂、抗渗透以及抗干裂等方面也得到了很好的应用。事实上，预应力在道路桥梁过程中的施工并没有想象中的神秘，预应力的施工还是比较简单一些的。结合上述技术优势，使得预应力在我国建筑工程中得到了非常广泛的应用，也可以说，在我国道路桥梁建设和使用的时候，预应力很好的提高了道路桥梁的使用寿命，为保障交通发挥了非常重要的作用。

2 预应力技术在我国道路桥梁施工中的成就

2.1 无粘结预应力砼成套技术

在上个世纪80 年代中期，由我国自主研发成功的无粘结预应力砼筋涂包设备，还有单根钢绞线张拉锚固设备等配套技术，此外还有无粘结预应力砼结构设计技术规程等，都在一定程度上促进了我国预应力砼结构的迅速发展。在过去的几十年间，无粘结预应力混凝土结构，得到了很好的推广与应用，一些具备代表性的项目应运而生，基本达到了国际上的先进的技术水平。

2.2 预应力砼张拉锚固技术的发展

上个世纪中后期，就我国而言，预应力混凝土钢筋张拉锚固技术发展非常迅速，先后研制出了多项中低强度预应力砼筋张拉锚固技术。其中有高强度的钢丝锚体系，还有一些螺丝端杆技术等等，这些技术都是国际领先的水平。一直到了八十年代中后期，又培养出了很多高水准的相关技术方面的人才，通过这些人员的努力，研制成了预应力砼钢绞线群锚张拉锚固体系，进一步解决了预应力施工中的一些关键性的技术，这些都是在国际上比较先进的技术。

2.3 斜拉索产品成套技术

在道路桥梁建设过程中运用预应力技术也不只是局限在路桥的结构中，有的还被很好的运用到道路桥梁的加固和维修、山体边坡等的加固与维修，还有一些在大型构件中得到提升，运用在顶推施工等多个方面。在道路桥梁中应用预应力技术，不但能够很好的节约道路桥梁施工所运用的材料，还能相应的减轻自重，不断增强其结构的抗渗透方面的能力，加大抗裂的水平，不断降低道路桥梁结构的主要拉应力，还有一些竖向的剪力，使得结构刚度得到提高，还具备一些特点，包括施工的工艺比较方便快捷、结构比较简单、设计也相对比较安全等。

因此，在我国道路桥梁建设过程中，预应力技术运用的非常广泛。特别是随着我国大力开发交通设施建设的潮流中，应用预应力来增加道路桥梁的承载能力，还能相应的提高道路桥梁的使用年限，具备非常重要的意义。

3 道路桥梁施工中预应力的应用

3.1 预应力技术在路桥钢筋混凝土架构中的应用

在钢筋混凝土结构中，混凝土裂缝是其中一个很难防范的毛病，这也是道路桥梁施工质量方面的通病，尤其是在道路桥梁中的一些大型钢筋混凝土结构中，非常容易出现裂缝。这个时候就需要在道路桥梁钢筋混凝土结构中应用预应力这项技术，能很好的避免结构以及构件过早的出现一些裂缝，这样的预防效果非常的明显。具体来说，在道路中的应用就是在加载道路桥梁混凝土结构和相应的构件之前，要给其受拉区的混凝土预先施加一些压力，也就是在混凝土的受拉的这个区域范围之内，来进行钢筋的张拉，之后通过钢筋自身的回缩力，使得混凝土受拉区预先受到钢筋所给于的部分压力。在这个时候，因为混凝土结构或者是构件在收到一些外力荷载所给于的拉力的时候，就要先抵消手拉区混凝土中的预压力，这样才能使得混凝土受到拉力。通过这几个步骤就可以有效的限制混凝土的伸长，这样做的目的就是为了延缓混凝土可能出现的裂缝或者是减少裂缝的出现。

3.2 预应力技术在碳纤维片中的应用

对于道路桥梁来说，由于其跨度相对比较大，构件的受弯能力的要求也相对比较高，这些基本的特点就决定了其受弯的结构或者构件都是一些大型的钢筋混凝土T 型梁，也可以是箱梁。然后在道路桥梁中钢筋混凝土梁的部分受拉区域的混凝土拉应力所受到的压力比较大，而且受压区混凝土的压力也比较大，为了使结构和部分构件能够很好的满足其受弯能力的要求，这样的成本是非常高的。如果采用碳纤维片粘贴的方法，通过这种方式来加固路桥钢筋混凝土梁，利用碳纤维自身所具备的高度，加上施工工艺相对不是特别复杂，在发展中得到了广泛的应用。特别是在碳纤维片中相应的采取了预应力技术之后，能够更好的发挥其自身的特点，这样就能非常有效的提高道路桥梁中钢筋混凝土梁的性能。所以，在众多的道路桥梁加固工程施工中，预应力碳纤维片的应用也变得越来越广泛。

3.3 预应力技术在钢筋混凝土路面中的应用

要在道路桥梁施工中运用预应力，混凝土路面上的应用是不可忽视的一个环节，这也是在最近几年才流行起来并迅速普及开来的一项举措。这项举措的应用原理跟预应力在道路桥梁钢筋混凝土结构的应用基本是差不多的，也是通过预应力钢筋的配置对混凝土的路面进行相应的约束，这样能够达到延缓裂缝出现的目的，做的好的情况下还能杜绝裂缝的出现。事实上，要在道路桥梁混凝土路面中更好的运用预应力技术，要重视前期的研究工作，通过对交通负荷的研究，温度、适度等条件的变化可能导致的路面混凝土板底的摩擦约束等因素仔细的分析和研究，这样才能使得道路桥梁的混凝土路面施工更加合理化，在这基础上施加一些纵向的预应力来减少混凝土路面的横向收缩。当前，这项技术已经逐渐走向成熟化。

3.4 预应力技术在路桥多跨连续梁中的应用

在道路桥梁施工过程中，一个重要的环节就是多跨连续梁的施工，这对于路桥的整体安全性能具有非常重要的作用。就当前情况来看，多跨连续梁在道路桥梁施工中的应用也变得非常广泛。对于多跨连续梁来说，包含的有正弯矩区，还有一个是负弯矩区。对于正弯矩区来说位于跨中，而负弯矩区位于支座处。在抗弯能力上，多跨连续梁具备非常好的额效果，当然其抗剪能力也不例外。当道路桥梁的强度没有达到相关需求的时候，就需要通过多跨连续梁进行再次的加固。而且在多跨连续梁应用预应力技术的时候，要多面的考虑周围的施工环境，面对突发问题要做好积极的处理。

3.5 预应力技术在路桥加固过程中的应用

因为桥梁结构失效或者经受过损伤，导致无法满足结构的安全，也不能满足正常的要求，就需要进行加固处理。一般来说，对道路桥梁加固所采取的需哦是就是改变道路桥梁的结构性能，还有的是加大道路桥梁构件的强度，这样能够很好的提高道路桥梁的承载能力，进而实现道路桥梁加固的目的。在桥梁加固施工过程中，可以采取两种方法，一种方法是改变构件的预应力，还有一种方法是进行体外预应力的加固。在这两个方法中，第一种加固方法就是不断加强构件的预应力，加大其拉应力，这样一来，构件在承载的是够，就会不断加大其应变力，这样就加固了道路桥梁。第二种方式也就是体外预应力，这是后张预应力的一种，基本属于无粘结预应力。这种方法主要是采用那些强度比较高的钢筋或者型钢，在被加固的构建体外增加一个拉杆，也可以增加一个撑杆，撑杆或者拉杆加固能够适用于受拉构件的加固上，不但提高了构件的承载力，还能相应的提高截面的刚度，使得加固后构件界面的抗裂能力得到相应的提高。而且可以把预应力通过体外筋的端部来向混凝土部位来传达，这样一来，预应力对于减少桥梁的自重非常有效，通过进一步提高道路桥梁的承载力，来相应的减少预应力的损失。此外，在道路桥梁加固工程中，模版是其中一个重要的工序，所谓模版加固就是在原来的箱梁的基础上在内测浇筑20 厘米厚度的混凝土，在加固腹板中施加一个竖向的预应力，这个竖向的预应力的标准强度为Rby=750MPa。

4 预应力在道路桥梁施工中存在的问题

4.1 预应力钢筋管道堵塞

在道路桥梁施工过程中，由于混凝土浇筑的时候进行野蛮作业，还有的是没有做好相应的保护与跟进工作，这些因素都可能导致预应力的钢筋管道出现不同程度的堵塞现象，还导致了穿预应力的钢筋的时候没有办法很好的通过，有的即便是通过也会在一定程度上影响张拉的效果。在张拉的时候，预应力钢筋实际上的伸长的长度跟理论计算出来的长度会存在比较大的出入，这就给道路桥梁施工的成本产生了影响，还影响了施工的工期，给施工带来了麻烦。这就需要认真研究预应力钢筋管道堵塞，尽可能的减少堵塞。要求在施工过程中务必按照相应的规范来进行管道的安装，还要对管道进行一个准确的定位，要采取相应的措施来避免其产生弯曲现象，也不能出现扭曲和松动现象。在混凝土浇筑的时候，也要禁止野蛮施工现象出现，进一步控制好抽芯的具体时间，这样就保证既不会在混凝土没有达到桂东的强度的时候就开始抽芯，也不会因为抽芯时间没把握好导致拔不出的现象以及把橡胶抽拔管拔断的现象。

4.2 预应力超长时出现的一段张拉工艺问题

一般来说，在国内现浇大苦熬度预应力连续箱梁地板预应力采用的是一端张拉的工艺，这儿所说的大跨度也就是3 跨到5 跨，每个跨度为30m 到50m。我们打个比方，加入某个箱梁桥总共为5 跨，假如第一联的跨度为66m，第二联的跨度为88米，第三联的跨度为150 米。采用一端张拉的方式把一束钢绞线拉直的话，就需要0.3-0.4AK 的拉力，这么多的孔道需要跨越多个箱梁横隔板，需要实验之后才能确定其孔道摩擦阻力。根据国外一些相关的规定，我们可以看出，在跨度大于或者等于30 米以上的预应力的桥梁，都要求采用的是两端对称的拉张工艺，这样才能更好的保证跨中有效的预应力跟桥梁在横载作用下建立所需要的抵抗弯矩。不然就可能导致跨中承载能力不足而出现正截面的裂缝。根据一项调查资料表明，在我国已经通车的公路桥梁中，基本都出现过因为张拉工艺问题而产生的裂缝现象。

4.3 张拉控制不严谨

因为预应力在我国起步相对比较晚，当前我国在道路桥梁施工过程中出现的不规范的行为相对比较多，特别是张拉控制不严谨的问题经常出现在施工中。在进行张拉控制论计量的时候，很多施工工程采用的是1.5 级油压来计量，这就导致了存在比较大的误差，甚至一些工程在没有对千斤顶进行计量的情况下就投入张拉使用。还有一些张拉人员没有接受专业的教育和培训，只是临时聘用，就可能导致张拉力时空现象的出现，有的是张拉拉忽高忽低。尤其是在进行多束张拉的时候，加上张拉控制的不是特别严谨，每一束的张拉力都不相同，这就给预应力钢筋混凝土结构产生非常坏的影响。所以，要想使得道路桥梁施工中预应力工程质量得到有效的控制，一个最根本的解决方式就是不断规范施工，追求施工的科学性和专业性，采用相对比较专业的张拉人员，在设备上下功夫，坚决独立施工过程中出现不规范的行为。

4.4 张拉前出现裂缝

由于自身存在的干缩问题，加上温差方面的原因，钢筋混凝土结构就特别容易出现裂缝，特别是在道路桥梁的一些大型预应力钢筋结构中，很多时候在进行张拉之前就出现了裂缝，这样就会导致预应力技术在应用过程中根本没有实现抗裂的目的。在张拉前出现的裂缝，一般来说都不是特别均匀，而且宽度相对比较细，大多数出现在表面并与短边平行。所以，要尽可能的实现预应力技术效果，减少张拉前可能出现的裂缝。第一步就是要岁预应力结构进行控制，避免构件内外出现比较大的温差。具体来说，就是在高温的时候使用低水化热水泥，在低温条件下采取相应的保温措施，可以适当的延长拆模的时间，这样能够使其缓慢的降温。

4.5 收缩徐变过大

对于道路桥梁中的预应力混凝土路面进行施工的时候，因为混凝土路面可能产生的收缩和徐变过大，就有可能引发预应力产生损失，一般来说，都会给工程的质量安全带来非常严重的后果。所以，在我国大陆桥梁施工过程中，尤其是在道路桥梁预应力混凝土路面施工工程中，不能通过采用其他外加剂的办法来增加混凝土的和易性，因为这种方式非常不可取。可以采用那些强度比较大、水灰比较小的混凝土进行施工。因为这些质量比较高的混凝土具备自身的特点，通过自身收缩以及徐变，就能很好的避免此类现象的发生。

5 结论

综上所述，随着改革开放的不断深入，我国的交通建设事业取得了突破性的发展，特别是道路桥梁建设更是突飞猛进。在道路桥梁施工过程中，原有桥梁结构已经很难满足经济发展的需要，加上负载量的不断增加已经远远达不到现在实行的桥梁标准。所以，要重视道路桥梁施工中预应力的应用，减少相关问题的发生，保证道路桥梁建设施工质量。

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