探究桥梁施工中预应力技术的应用

2020-01-12冯小东

黑龙江交通科技 2020年12期

冯小东

(山西交投忻阜高速公路管理有限公司，山西太原 034015)

0 引言

桥梁工程是我国交通基础建设中的一个重要组成部分，其施工质量安全与人民的生活密切相关，而施工质量优良，将直接给人民的生命财产安全带来严重的后果。由于桥梁预应力技术具有减轻自重，增加抗渗、抗裂、抗滑作用，降低桥梁主拉应力、提升桥梁的结构刚度、便捷施工、设计安全等特点，便在桥梁施工中引入预应力技术可以有效的提高桥梁施工的质量和安全性，可见预应力技术的发展对桥梁工程使用寿命、承载力的提高有着重要的意义，从而进一步的推动我国桥梁工程建设的技术水平。

1 桥梁施工预应力技术概述

1.1 预应力技术的基本含义

预应力技术就是指在桥梁施工中，结构承受外荷载之前，预先在构件自身施加一定的预应力，通过该方法来提高结构的抗压强度，增加桥梁施工段整体的抗荷载能力，以改善结构使用性能的一种施工技术。

1.2 预应力技术的特点

对预应力技术进行分析和研究后发现，其主要特点为：第一，使用性能好。随着科学技术的快速发展，该技术在桥梁施工过程中，预应力筋强度高，与混凝土有较好的粘结力，特别是在温差变化较大和冲击荷载的作用下，力学性能良好，抗裂、抗滑的性能显著加强，有助于提高桥梁工程的整体施工质量；第二，分析合理、科学有参考价值。通过采用科学、信息化手段，桥梁施工预应力技术可使桥梁的单一结构向多结构、难度大的结构体系进行转变，从早期的石拱桥、梁桥发展到现阶段的悬索桥、斜拉桥以及组合体系等大跨径桥梁。并且通过高科技数据分析和处理，试验检测等论证分析，有效的减少施工过程中的材料不合理利用和资源不合理占用，确保了桥梁工程施工技术的全面性和严谨性；第三，增加桥梁工程的使用寿命。工程的使用寿命主要由工程的施工质量和后期维修养护两方面所构成，合理选择预应力技术，可以实现材料选用、技术选择和施工质量等多方面的需求。能够积极应对和解决工程施工中的瑕疵和弊端，增加工程的使用寿命。

1.3 预应力技术在桥梁工程中的作用

(1)增强桥梁的耐久性

在桥梁工程施工过程中，其施工质量不仅关系到人民的生命财产安全，也涉及到人民的生活品质。同时，在桥梁建成使用过程中必然会受到雨水、风力等自然界的侵蚀和破坏，而桥梁预应力技术作为桥梁上部结构的关键技术，起着非常重要的作用。预应力材料在桥梁受弯构件中，可防止受压区的混凝土的压应变达到混凝土的极限压应变，而预应力技术在桥梁施工中的应用，可以在很大程度上提高各结构部位的强度和刚度，增加了公路桥梁的承载力，从而提高桥梁工程的使用年限。

(2)提升桥梁的使用功能

在桥梁施工中运用预应力技术，即合理的将预应力技术引入到混凝土结构中，该技术的引入能够积极促进混凝土施工材料性能的提高，特别是预应力筋与混凝土有良好的粘结力，可以使预应力筋在荷载作用过程中结构下部拉应力减小，随着科学技术的不断发展，预应力技术在桥梁施工中的应用已经逐渐趋于成熟，所以桥梁施工中运用预应力技术，也能够在一定程度上降低大跨径桥梁施工的难度，有效的降低桥梁的自重，进而减轻桥墩承受荷载的应力，减少桥梁支撑结构开裂风险几率，进一步提升桥梁的使用功能。

2 桥梁施工中预应力技术的应用

2.1 在桥梁加固施工中的应用

为促使桥梁的结构能得到改善，对桥梁加固施工技术进行升级，有助于提升桥梁施工水平，促进桥梁施工的可靠性。所以，在进行加固施工时，施工人员要根据桥梁的要求，计算出桥梁所需预应力值，确保桥梁后期使用过程中的承载力，一是预先对桥梁构件施加预应力，使构件的受压区预先产生压应力，从而减小构件在初始弯矩作用下的压应变及拉应变值，增大构件达到极限承载力时所产生的应变增量以及加固钢筋时的应力，充分利用加固钢筋的强度，进而使得桥梁在承受荷载时，能够满足相应的荷载要求；二是对于桥梁工程而言，只有确保整个构件荷载受力均匀，才能够确保桥梁使用的可靠性和安全性，所以桥梁施工前需要对桥梁基础的整体受力情况进行分析，必要时聘请有关检测单位对桥梁的基础和墩身做超声波和荷载试验，以确保桥梁基础结构在后期使用过程中各部分能够均匀受力，以延长桥梁的使用寿命。

2.2 在受弯构件中的应用

由碳纤维构成的受压构件通常用于桥梁施工中，以适应桥梁构件受外力荷载而不会发生断裂等故障，因此，在加固混凝土受弯构件的过程中，往往会将碳纤维片应用过来。通常情况下，有初始内应力存在于受弯构件的内部结构中，混凝土中有拉应力和压应力的相互作用，因此，在压力的影响下，使混凝土压应变值有所变大，从而就能够提高桥梁承载力。

2.3 在钢筋混凝土施工中的应用

钢筋混凝土在桥梁工程施工过程质量起主导地位。而预应力技术在钢筋混凝土中的应用具有代表性，特别是在公路桥梁施工中，混凝土施工是必不可少的。在实践中，钢筋混凝土裂缝的发生率较高。因此，在钢筋混凝土中运用预应力技术，通过钢筋自然回缩的过程就会产生一定的预应力，而钢筋混凝土受到外荷载作用下，在构件受拉区对混凝土的钢筋进行拉伸，随着外荷载的增加，混凝土受到张拉，伸长得到控制，可以抵消受拉区混凝土的预压力外力作用，有效地避免了钢筋混凝土的裂缝。

3 公桥梁梁施工中预应力技术存在的问题与对策

3.1 波纹管堵塞

桥梁施工过程中，施工人员安装预应力波纹管时，需检查波纹管是否出现折弯或者堵塞等问题，施工单位还要定期对作业人员进行操作规程培训，严格按照设计图纸要求控制好预应力波纹管定位点，保证施工期间管道坐标定位准确。而且，在施工前材料检验员要对波纹管道的强度和刚度进行检验，确保施工前波纹管道的质量，而在后期的混凝土初凝前，应当用通孔器检查、拉动、疏通的方法解决，如果预先置入预应力筋，施工时只需拉动预应力筋即可，而波纹管被堵时，则需标明波纹管堵孔的位置，然后凿开，进行疏通，以便于后期的使用。

3.2 预应力构件裂缝问题

在昼夜温差较大环境下施工，预应力构件会因为外力张拉而出现裂缝，而当受到外力荷载变大时，就会加速构件裂缝的增加，进而影响桥梁施工的工程质量，针对该情况：一是控制好张拉的时间，避免弹性模量和强度的增长不同步，这样混凝土早期变形大，承载力低会造成裂缝病害；二是由于气候温差变化大，浇筑混凝土时可选用内降外保，蓄水保温的措施，从而降低裂缝出现的可能性。

3.3 孔道压浆不密实漏浆等问题

为了预防桥梁工程后期预应力钢筋锈蚀的问题，增加桥梁的使用寿命，一般是通过对预应力钢筋孔道中压注水泥砂浆来实现。但是，在实际施工过程中，常会出现孔道注浆不密实、漏浆等原因而导致钢筋锈蚀。目前在桥梁施工过程中，首先利用高压水枪对孔道进行冲洗，以祛除孔道中的杂物；然后，控制好水泥浆体的质量，保证水泥浆按照设计配比掺和；最后，用压浆机对预应力管道进行压浆，当水泥浆液从预应力构件一端向另一端饱满流出为止；因此，预应力筋防腐蚀性能、安全性能和耐久性能受到灌浆质量好坏的直接影响。