对公路桥梁施工中预应力技术的分析

耿天嵘

摘 要：公路桥梁工程是我国常见的工程类型，建国以后，我国公路桥梁的修建量逐渐增加，渐渐迎来公路桥梁建设的黄金时期。其中预应力技术也成为公路桥梁建设中的常用技术，对增强桥梁稳定性与承载力起到至关重要的作用。文章介绍了预应力技术的概况，并对公路桥梁施工中预应力技术的应用进行了分析。

关键词：公路桥梁；预应力技术；概况；应用

1 预应力技术概况

1928年，一位名叫欧仁·费莱西奈的法国工程师成功发明出一种叫做张拉锚固的新工艺，这种技术可靠且经济，将高强钢丝加入到预应力混凝土结构中，从此开启现代预应力技术的先河[1]。1937年，世界上第一座预应力混凝土桥梁诞生，此后，随着预应力筋及张拉锚固性能的不断提升，预应力技术也处于不断创新之中，预应力混凝土结构成为当今世界最有发展前途，也最重要的结构之一。我国的预应力工程中，预应力筋的材料主要有四种，分别是钢丝、钢绞线、钢筋、非金属预应力筋。若是依照施工工艺或施工方法来分类，预应力筋又分为有粘结、无粘结、缓粘结与体外预应力筋。预应力锚固体系在经过几十年发展后，技术已经趋于完善，能够满足公路桥梁的建设需求。

在混凝土材料上，公路桥梁工程中应用比较广泛的是高强混凝土，能够有效减少截面尺寸和自重，提升结构跨越能力，这正符合预应力技术对混凝土“高轻度、高弹性模量、低收缩徐变、缓凝早强”的要求，因为这样的混凝土可以有效降低预应力损失，提升设备利用率与构建生产率，像武汉长江二桥与汕头海湾大桥等采用的都是高强混凝土。同时，化学工业的发展也使混凝土中多了不少有利的添加剂，像膨胀剂、缓凝剂、减水剂等，对混凝土性能具有很大的改善作用。在施工工艺方面，依据结构及环境差异，可选择的施工方法包括逐孔施工、支顶推施工、架就地浇注、悬臂施工等。另外，电热法、自张法等张拉技术也在日趋成熟，并出现于公路桥梁工程中。

2 公路桥梁施工中的预应力技术

2.1 预应力技术在公路桥梁施工中的应用范围

第一，预应力技术常见于桥梁受弯构件中。碳纤维具有较高强度，且施工工艺简单，因此常用于受弯构件之中[2]。利用碳纤维实施的预应力措施能够防止受压区混凝土趋于压变临界值，以此提升受弯构件极限承载力与极限拉应变，进而提高公路桥梁承载力；第二，预应力技术常用于公路桥梁的加固。加固过程是补强构件强度、提升结构性能，以便增大桥梁承载力，增加桥梁寿命。施工时，可先通过预应力使构件产生拉应力，从而减小混凝土初始应变值；第三，预应力技术常见于多跨连续性公路桥梁中。多跨连续性公路桥梁可分正弯矩区、负弯矩区两个不同受力区，其中跨中位置常为正弯矩，支座位置多数是负弯矩，如果连续桥梁的极限抗剪及抗弯无法满足使用要求，应通过预应力技术进行加固；第四，采用预应力技术避免结构裂缝出现。普通的混凝土结构很容易出现结构裂缝，因此是公路桥梁中的常见病害，一些跨海和跨河大桥中，混凝土裂缝的存在会极大降低桥梁的刚度与强度。

2.2 公路桥梁工程中预应力技术的常见问题

一是钢筋管道堵塞。一些缺乏施工经验，专业技术不过关的施工者参与混凝土浇筑会导致钢筋管道堵塞，影响预应力筋张拉，使理论计算值偏离实际拉长值，对工程预算及工期造成不利影响；二是预应力筋的拉伸长量达不到标准要求。预应力筋伸长不足的原因包括预留管道不利造成钢筋与管道摩擦及钢筋实际弹性模量和理论计算数据不符；三是预应力混凝土在张拉前现出裂隙。这一点主要是由干缩及温差造成，裂隙常见于构件表面及箍筋位置。裂隙分布不均、宽度较小。

2.3 对公路桥梁施工中预应力技术应用问题的处理

对于预留管道堵塞，首先要依照管道施工规范作业，并采取有效措施防止管道扭曲或弯折，此外还要妥善把控抽芯时间；对于预应力筋拉伸不足，应按精确数据对管道进行固定，并保证管道的线形顺直圆滑，此外还要防止施工导致局部弯曲；对预应力较大问题，应首先做好材料检验及工序质量控制工作。另外，还要严格控制梁体混凝土养护期龄，以免过早张拉对混凝土养护造成影响；对混凝土开裂问题，应加强对混凝土质量的把控。从混凝土材料的配比、到后续的搅拌及运输、浇注及振捣、养护环节，都要严格监督。一般来说，混凝土配比对混凝土质量影响最大，应在满足施工要求及规范的前提下减小用水量，可以在一定程度上减少裂缝现象。最后，还要做好工程质量的控制工作。预应力技术本是为满足公路桥梁对稳定性的要求而存在，但如果施工质量不过关，再好的技术也会处于英雄无用武之地的尴尬局面。所以，做好工程质量的把控工作同样重要，尤其是对材料的选择及相关程序的监督上，务必要严格按照施工规范及技术标准的要求进行操作，一旦发现施工质量问题，要及时补救或返工。

2.4 注重預应力锚固技术的应用

预应力锚固技术是公路桥梁施工中常见的技术手段，它是最为经济和高效的加固技术。在公路桥梁施工中，常选择钢丝或钢绞线作为加固材料，可以实现大跨度跨越、满足大承载力要求。不少斜拉桥与立交桥都应用了这一技术手段。预应力锚固包括外锚头、内锚固段及锚杆体三个部分，统称为预应力锚固体系。外锚头包括钢筋混凝土所制的垫墩、工作锚板、钢板垫、限位板、工具锚板等部位，是实现张拉和锁定的重要装置。锚杆体也叫做张拉段或自由段。是预应力形成的主构件。锚固段也叫内锚头或内锚固段，是预应力锚杆内部的持力段，也有人将其称为锚根。目前，预应力锚固体系的部件型号多、厂家多、性能好。

对于公路桥梁工程来说，外锚头是非常关键的部位，正因为它的存在，才能够使预应力获得永久保存。外锚头主要是由金属部件加工成的机械装置，主要类型有镦头锚、锥形锚、XM锚、JM锚、QM锚等。内锚头分为两类，一类是机械式内锚头；一类是胶结式内锚头，胶结式内锚头又分为水泥材料和树脂材料两种类型。锚杆可分为拉力分散型锚杆、压力分散型锚杆、拉压力分散型锚杆、三种类型，它能够在张拉荷载作用下自由伸长，当把这部分伸长永久固定后，会对构筑物等产生预应压力，所以锚杆体是锚固的关键。我国预应力锚杆中的主要材料是高腔钢绞线或高腔钢丝，也有少部分工程采用精轧螺纹钢筋。

3 结束语

自上世纪五十年代后，我国预应力技术获得了迅速发展，并在公路桥梁建设中发挥越加重要的作用。但公路桥梁问题报道中也常出现此类问题，如2014年4月9日，浙江省兰溪市一处公路桥出现大面积破损，裂缝最宽处有三十几厘米，很多钢筋裸露在外。7月15日，临沂市北京路沂河大桥出现裂缝，裂缝长八米多，宽十几厘米。类似于此的公路桥问题并不少见，其原因一部分是预应力技术应用不到位，另一部分是施工质量存在问题。因此，在公路桥梁施工中应认真做好预应力技术的应用工作，并把控好工程质量，以便更好地促进我国现代化建设进程的发展。

参考文献

[1]黎继雄.对公路桥梁施工中预应力技术问题分析[J].科技视界，2014（8）：113-114.

[2]赖海宁，郑满生.公路桥梁施工中预应力技术分析[J].中国城市经济，2012（35）：137-138.