刍议预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用

刘军

【摘 要】预应力结构最早应用于桥梁的建设中，后来逐渐应用于公路桥梁建设领域中。随着建设水平的不断提高，预应力技术成为了用途广泛、发展速度快的一门科学。本文笔者根据工作实践经验对预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用进行了分析探讨。

【关键词】公路桥梁工程；预应力技术；应用

一、预应力技术在公路桥梁工程中的应用

（一）预应力混凝土的应用原理

预应力技术在公路桥梁施工中的应用主要表现在：使用强度高的钢材、混凝土可以达到提高预应力混凝土构件强度、刚度等目的，同时还可以让混凝土、钢材具有刚度、强度、抗渗、抗剪性等特点。在节约原材料的使用的同时，也减轻了结构的自重。同时，作为公路桥梁工程建设的基础构件，公路桥梁的质量与预制板的技术密不可分。预制板需要预应力技术给予稳固性和抗震性，而预应力技术需要预制板技术中的高强钢绞线、预应力筋的技术性支持。

（二）預应力技术在公路桥梁领域的应用

了解预应力技术的应用，首先要认清预应力技术，主要分为三个方面：第一，预应力的施加实际上是一种抵抗外界荷载的作用；第二，预应力能够改变构件中钢筋的性能，把脆性的混凝土变成弹性材料；第三，预应力混凝土为高强度钢材在混凝土结构中的充分工作提供了条件，使两种材料能够各尽其用，实现了工程经济性的原则。基于以上三点认识，预应力技术在公路桥梁工程的应用分为以下几个方面：（1）在工程施工中的应用：应用预应力技术来加固公路桥梁，能够提高构件的强度，补充和加强构件的性能，提高公路桥梁的承载能力；能够延长工程的使用寿命；满足社会对运输日益增加的要求。（2）在多跨度连续施工中的应用：多跨度连续梁分为正弯矩区和负弯矩区，当多跨度连续梁的抗剪切能力和承载能力难以满足工程需要时，同样需要预应力混凝土构件来进行加固，提高抗剪性和刚性。（3）在受弯构件施工中的应用：对受弯构件的加固通常使用碳纤维片，但是因为在加固之前混凝土就具备初始的拉应变，因此在受压区域内，混凝土的压应变一旦达到极限值时，受弯构件也就达到了极限承载能力。利用预应力改变构件中钢筋的性能，将混凝土变成弹性材料，可以防止受弯构件断裂。

二、预应力技术应用中存在的问题

（一）预应力构件张拉力失控

预应力构件张拉力失控是由于预应力施工不规范引起的，在公路桥梁施工过程中，连续跨梁中的每跨预应力束一端的张拉中需要两端对称。如果两端不对称，就容易对工程的施工质量造成影响，对公路桥梁的质量影响极大。在施工中，应当以张拉力为主，保证张拉作用采用。预应力张拉力和筋伸长度进行两面控制，测量预应力筋伸长度并进行校验。

（二）构件易发生断裂

在高荷载的情况下，发生构件断裂是极为常见的现象，即使是在建筑规范中，也允许部分预应力构件发生裂隙。在预制场内构件有裂隙是受温度和湿度的影响，造成干缩和温缩，继而造成裂缝。这些裂缝具有共同的特点，通常表现为裂缝宽度细，且不均匀的分布在构件的表面，分布位置没有规律。随着荷载的增大，这些裂缝会逐渐变宽，久而久之就会产生安全隐患，造成公路桥梁的坍塌。

（三）造成预应力钢筋孔道堵塞

公路桥梁中的波纹管堵塞对预应力施工有副作用，波纹管的阻塞导致预应力的钢绞线伸长情况受到影响，甚至会影响其通过。另外，钢筋混凝土在施工期间，受弯构件以及荷载作用力的影响，一般会采用强度非常高而且施工工艺简单的碳纤维。通过将碳纤维的材料黏贴到钢筋受弯构件中，加固其性能，使得其抗拒荷载形成的作用变形能力增强。所以在施工过程中，应当严格控制每道工序的时间，不能够急于求成。

三、预应力技术在公路桥梁工程中应用的质量控制措施

大跨度预应力的施工负责、技术要求高，因此必须重视施工的自然环境因素、组织安排、结构空间关系等方面，具体包括以下几个措施：第一，应该对施工过程中的组织结构重新安排，保证施工过程中的不同工种之间能够协调，以提高施工效率，缩短大跨度预应力结构工期。第二，提高公路桥梁工程支撑体系的稳定性。很多建筑都有粘结预应力结构，这种结构属于超高大跨度预应力结构的范畴，施工过程应通过精密的计算和全面的分析，注入更高的技术含量。一方面，要考虑到公路桥梁本身的工程构件的卸载措施是否可靠。另一方面，还要结合实际情况具体实施，根据企业的技术状况选择性能好、成本低的支撑体系，以实现更好的经济效益。第三，控制预应力的损失。大跨度预应力若想实现有效的预应力，必须首先控制预应力的损失，防止预应力的损失要在施工的各个环节注意。例如，浇注后要保证混凝土有充分的养护时间，防止因温度变化致使混凝土收缩而造成预应力损失，可以在浇注前减少水泥在混凝土中的配比。要注意预应力的孔道预留和锚具的应用，预埋的钢垫板必须与孔道的中心线垂直，管道的固定安装必须采用定位的钢筋材料，钢管不能超过1米，波纹管不能超过0.8米，胶管不能超过0.5米。同时还要加密曲线管。第四，防止混凝土出现裂缝。在实际施工中，大跨度预应力混凝土会因为外界的受力不均匀、温度变化等原因出现裂缝。大跨度预应力属于大体积混凝土的范畴，通过控制温度收缩裂缝是有效的措施。因此，应选择合理的原材料和科学的优化配比。在浇注过程中，严格控制浇注速度和分层厚度，能使原材料从浇注到入模的降温过程得到充分地养护。第五，通过绑扎钢筋保证骨架结构的稳定性。为了增强骨架结构稳定性，同时使预应力更加便于操作，可以用钢管支架支撑大梁上部的钢筋。在大梁的两侧搭建3米为间距的脚手架，将钢管通过焊接固定在大梁上部的钢筋上，由此形成稳定的预应力结构，随后撤去脚手架即可。为了保证受力钢筋的位置正确，钢筋的连接处最好采用机械连接。

四、相关注意事项

1.预应力钢材选择方面，在施工中，预应力钢材种类较多，其主要包括预应力钢筋、低松弛钢绞线和普通预应力钢绞线，其中低松弛钢绞线为最新型预应力钢材，具有高效、经济性和轻便等特点，在具体施工中被广泛应用，本次研究中便选择此类钢材。不同类型的钢材具有不同性能，在工程中的作用也不尽相同，因此在选择过程中工作人员应充分考虑钢材的松散性、破断荷载和几何参数等信息。

2.预应力效应方面，现阶段我国公路桥梁工程中在预应力效应分析方面多依据设计人员的经验，建立预应力钢束分布图，以此为载体开展具体分析工作。但在实际工作中，相关人员须全方位检查桥梁工程结构横面的预应力状态，若发现承载力与预应力间存在差异，须及时修改钢束分布图。此外，工作人员还应提高预应力体系、预应力筋和预应力锚具设计的科学性。

五、结束语

将预应力技术应用于公路桥梁工程中具有很多不可替代的优势，预应力混凝土能够克服传统混凝土易断裂的问题，提高工程的安全性和稳定性，也为满足人们对各种类型建筑的需求提供了技术支撑。但是预应力技术施工过程专业性强、工艺复杂，因此对施工过程技术要求较高。今后应当把握关键环节的质量控制、明确每道施工流程，从而保证公路桥梁工程的质量和使用寿命，推进我国建筑工程事业的深远发展。

参考文献：

[1]于国语，于天来.CFRP筋加固梁抗弯刚度影响因素的试验研究[J].城市道桥与防洪，2011（5）：197-200.

[2]方德平，王全凤.体外预应力梁动力特性分析的一种新方法[J].地震工程与工程振动，2010，30（4）：66-71.endprint