预应力技术在铁路桥梁施工中的应用

孙军帅

【摘要】铁路桥梁作为铁路工程的重要构筑物，具有承重大、冲击力大、抗性强等特点。桥梁结构要求有一定的横向、竖向刚度和动力性能。铁路桥梁是混凝土与钢筋组合结构的构筑物。铁路桥梁建设工程是一项复杂而庞大的工程体系，在工程施工中，需要對桥梁的抗性进行检测，而非到铁路桥梁整体建成直接营业使用。而作为半成品的铁路桥梁，如何对其性能检测呢？预应力就是预测以及缓解铁路桥梁施工中，混凝土结构的抗压性、抗裂性等性能。

【关键词】预应力技术；铁路桥梁；应用；问题

引言

常规的铁路贯穿山川湖泊，铁路桥梁建立于山川湖泊上。在我国经济迅猛发展的今天，铁路新建了城际铁路、磁悬浮铁路两种能够贯穿城市的铁路方式。因此，铁路桥梁的安全性需要升级。预应力是预测以及缓解铁路桥梁荷载力的常用技术。鉴于预应力技术在铁路桥梁施工中发挥的重要作用，本文通过分析预应力技术特点，总结几点预应力技术在铁路桥梁施工中的应用。

一、预应力技术的概述

预应力是一项工程在施工过程中，预先给工程的各个结构部位施加压应力或拉应力，以检测工程结构部位对所加应力的负载能力和对此应力的转移能力。预应力一般用于工程施工的混凝土结构中。在混凝土结构施工完成，承受功能荷载作用力之前，对其施加压力或拉力。让混凝土结构在施加压力的区域产生应力，此应力可以缓解外荷载力对混凝土结构产生的张拉力。预应力技术是一项对混凝土结构承受荷载能力的缓解与检测技术，在铁路桥梁建设中，运用预应力技术，能够保证铁路桥梁的使用安全，增加铁路桥梁的抗震、抗压、抗裂等性能，延续铁路桥梁的使用寿命。

二、预应力技术在铁路桥梁施工中的应用

铁路桥梁由桥跨、桥墩、桥台、基础和桥梁防护等结构组成。桥跨结构也称桥梁的上部结构，包括主梁、支座、桥面铺装等；桥墩、桥台以及基础，属于桥梁的下部结构。预应力技术在铁路桥梁的组成结构中都有应用。

2.1预应力技术在桥跨结构中的应用

预应力技术在桥跨结构中的应用，主要体现在主梁与桥面铺装两个部位。

主梁在整个铁路桥梁系统中是极其重要的部位。预应力在主梁结构中，选取的材质是低松弛钢绞线、钢筋和冷拉钢丝三种。主梁作为铁路桥梁的延续结构，使用预应力材质低松弛钢绞线，不仅可以缓解外部荷载对主梁造成的张拉力，其材质的运用也保证了主梁的外观，其成本也比较低。预应力技术不仅适用于新建桥梁，也适用于桥梁的加固。

混凝土桥面铺装，虽然为水平结构，但是在铁路桥梁结构系统中，桥面铺装结构是与铁路交通工具完全接触的结构部位。预应力技术在桥面铺装[1]的使用，是通过预应力钢筋，对混凝土桥面进行荷载力束缚。桥面所承受的荷载力是水平方向并是延续性的，对桥面铺装施加的预应力，是向桥面受力方向的逆向施加，即对桥面纵向施加预应力。纵向施加预应力，以中和桥面横向的荷载力，使桥面受力均衡，避免混凝土桥面混凝土横向张拉力过大而桥面开裂，铁路轨道固定件松弛而导致的铁轨脱轨现象。预应力技术在铁路桥梁弯曲的部位，其作用力更是不容小觑。不仅要前后方向控制桥面荷载力，更要对转弯部位的荷载力分解与抵消。

2.2预应力技术在桥梁下部结构中的应用

桥墩、桥台和基础，统称为铁路桥梁的下部结构[2]。作为铁路桥梁的下部结构，虽然是与地面紧密接触的部位，立足于地面之上，比较的稳固，但是依旧不能缺少预应力的作用。根据铁路桥梁的用途以及铁路线路的规划方向，预应力钢筋束缚列车对桥梁下部结构施加的拉应力，并控制拉应力的扩展。预应力技术在铁路桥梁桥跨部位的应用，可以说是对桥跨受拉力部位施与压应力；而对铁路桥梁下部结构的用作，则是对下部结构受压力部位施与拉应力。

三、预应力技术应用于铁路桥梁施工中出现的问题

3.1预应力材质断裂

预应力所用材质低松弛钢绞线、钢筋和冷拉钢丝皆属于金属材质。用于混凝土构筑物中，而混凝土制作原材料种类丰富，包含水、水泥、细砂、碎石、添加剂等等。时间久了，预应力材质会被混凝土原材料腐蚀，出现生锈[3]。而对混凝土束筋时，由于预应力作用力交叉，而导致预应力材质断裂的状况也是经常性发生。预应力材质断裂需要及时解决。若断裂材质比较少，未影响到混凝土张拉力时，只需要将断裂材质进行修补；而当断裂钢绞线比较多时，则需要重新对混凝土构筑物施加预应力。

3.2预应力力度控制不准

在对混凝土构筑物施加预应力时，最常见也最难把控的问题就是预应力力度的大小。而在铁路桥梁建设施工中，不论是主梁还是桥墩，任何桥梁部位，若对其施加的预应力力度过小，则混凝土张拉力得不到全面扩展，混凝土构筑物的性能就得不到全面提升；若对其施加的预应力力度过大，混凝土构筑物结构容易被强大的拉应力或压应力损坏。对混凝土构筑物施加恰当力度的预应力，是一门技术。为了避免预应力力度不当而造成的混凝土构筑物结构破损现象，首先，需要预应力施加人员具有高度的专业技能，其次，对混凝土构筑物施加预应力不是一次成功的，而是需要不断的测试，将测试值与理论值对比，方可定夺预应力施加标准是否科学合理。

例如：赣江特大桥施工中，对其99号墩箱梁进行预应力测试。通过对箱梁的截面尺寸，结合预应力钢绞线的张拉控制应力，严格按照双控张拉预应力钢绞线，测试预应力损失值，从而调整主梁张拉控制应力。

从上表可以看出，箱梁顶板、底板应力比理论值整体偏大，但未超出设计要求，且施工过程中应力没有突变，说明主梁在各悬浇施工中应力变化平稳，施工过程中结构安全。

四、结语

预应力技术在铁路桥梁中的应用，不仅能够增大铁路桥梁的各种抗性，保证铁路桥梁的安全性与耐久性，其操作成本低廉，操作方法简单。铁路事业的发展不仅给生活提供了便捷，对于国家来说，也是促进经济、政治、文化、人才发展的重要通道。因此，在铁路桥梁的建筑中，要多加使用预应力技术，以将我国铁路事业发展到另一个高度。

参考文献：

[1]王洪涛.先张法预应力技术在桥梁施工中的应用[J].交通标准化，2011-16-12.

[2]吴海城.预应力技术在桥梁施工中的应用[J].科技与企业，2012-21-03.

[3]王宝德.探析路桥施工中预应力技术应用常见问题[J].经营管理者，2009-04-12.