预应力技术在道路桥梁施工中的应用

1 前言

在现代化背景下，社会基础建设不可或缺的一部分就是道路桥梁建设工程，其在方便民众出行的同时，对社会发展产生重要作用。所以，加强预应力技术在道路桥梁施工的研究非常有必要。在实际的道路桥梁施工过程中，很多环节都涉及了预应力技术，如材料选择、主体结构等，应用预应力技术不仅可以有效保护并防止混凝土变性的现象，而且还能解决施工中出现裂缝的问题，对道路桥梁施工起到了重要作用[1]。

2 潭头大桥预应力技术设计概况

潭头大桥位于福安市潭头镇，拟建桥梁为东西走向，横跨潭头电站库区。桥梁起点（西侧）与福安市县道946 平交，并与终点也就是东侧同国道104 进行顺接。在布置桥孔时，主要采用了四联。其中，第一联为预应力混凝土简支空心板，规格2×16m；第二联为4×30m 预应力混凝土连续小箱梁；第三联为5×30m预应力混凝土连续小箱梁；第四联的规格同第一联相同，总长度为339m。下部结构：小箱梁以及空心板全部使用柱式墩做基础；而桥台则使用了板凳台、桩基以及柱式台[2]。

本桥主要坐落于直线段范围内，具体方位为桥轴线、墩台两者形成的102°夹角上。在调整桥面纵横坡过程中，主要通过台帽横坡、桥面铺装以及盖梁三者的厚度来实现。本桥梁集中预制，预制场考虑设在东昆岸主线K0+400 主线右侧场地，且本桥50年一遇流量11390m3/s，流速3.513m/s，设计水位49.346m。

3 预应力技术在潭头大桥施工中的应用

预应力技术广泛应用于道路桥梁施工中，主要涉及钢筋混凝土多跨连续梁、混凝土箱梁、混凝土简支T梁及混凝土路面。潭头大桥施工过程中，预应力技术涉及的材料主要包括混凝土、钢材和支座，关键技术主要应用在两个方面，即L=30m 连续小箱梁和L=16m 简支空心板梁。

3.1 预应力技术在潭头大桥施工中的材料选择

3.1.1 混凝土

3.1.1.1 预制小箱梁空心板、铰缝。

3.1.1.2 桥面铺装采用C40 防水砼，抗渗指标为W6。

3.1.1.3 桩基、背墙、承台采用C30 砼。

3.1.1.4 不管是砼用石料，还是砂砾强度必须大于等于砼强度的2倍；并严格执行关于施工用水的相关规范。

3.1.2 钢材

3.1.2.1 预应力钢束：在选择预应力钢束时，使用的预应力钢绞线，不仅强度大，而且低松弛；通过松弛应力试验，1000h 该值应小于等于2.5%，且技术性能必须达到规定要求。

3.1.2.2 普通钢筋：在选择普通钢筋时，必须严格按照有关规定进行，且必须达到要求。

3.1.2.3 预应力锚具：在预应力锚具的选择方面，主要以成品锚具为主，且有相应的配套设施，具体选择要符合相关规定。

3.1.2.4 其他钢材：除一些特殊要求外，其他的都应选择Q235B 钢，且技术性能必须满足国家有关规定。

3.1.3 支座

本次设计主要运用了常温型氯丁橡胶支座，其技术性能可以满足相关要求。

3.2 预应力技术在潭头大桥施工中关键技术的技术分析

在设计预应力桥梁时，涉及两个关键技术，即L=30m 连续小箱梁和L=16m 简支空心板梁，具体如下：

3.2.1 L=30m 连续小箱梁

3.2.1.1 本次桥梁结构中的第二联以及第三联均采用连续小箱梁桥，且为等截面预应力混凝土，规格分别为4×30m、5×30m。小箱梁梁高、中梁顶宽、底宽分别为1.6m、2.2m、1m；底宽1m；一孔设置5片小箱梁，梁片中心距为3.175m，湿接缝宽度为0.975m[3]。

3.2.1.2 为最大限度地降低内部、外部温度差，专门设置了通气孔，开孔位置在距底板190cm的两侧腹板上，孔直径为5cm，采用对称分布形式；另外，还布置了泄水孔和半圆滴水檐，泄水孔主要位于每跨纵坡下方。

3.2.1.3 在箱梁纵向预应力的选择方面，主要使用了股钢绞线，规格为5mm、6mm、7mm。股钢绞线不仅强度高，而且松弛较低；同时对应15.2mm的公称直径，纵向预应力钢绞线主要以群锚锚固体系为主，各施工缝处采用连接器连接钢绞线。

3.2.1.4 桥面铺装：12cm厚C40 防水砼。

3.2.1.5 支座：联端采用GYZF4Φ300×76支座；而连续端则主要选择GYZΦ400×99支座。其中，支座预埋钢板、上下钢板，都以热浸镀锌钢板为主。

3.2.2 L=16m 简支空心板梁

3.2.2.1 在对简支空心板进行设计过程中，首先是结构简支，然后为桥面连续。

3.2.2.2 梁长与支点：具体内容如表1所示（单位：m）。

表1 主梁各部分构造标准尺寸

3.2.2.3 桥面铺装12cmC40 防水混凝土。

3.2.2.4 在计算空心板时，主要以组合截面为主，分阶段进行。整体化桥面现浇层在没有满足设计标号之前，计算内力时应以预制板独自承受主梁为准；但由于汽车等载荷经过桥面，因此在计算内力时主要考虑综合三者，即预制板、铰缝及整体化现浇桥面层[4]。

3.2.2.5 在计算空心板跨中弯矩过程中，我们以简支正板为主要依据；在计算支点剪力、横向分布时，分别建立在简支正板、铰结基础上完成。

3.3 潭头大桥施工中预应力关键技术应用要点分析

在潭头大桥施工过程中预应力关键技术的应用，主要围绕小箱梁施工关键技术及空心板施工要点两个方面，具体如下：

3.3.1 小箱梁施工预应力关键技术要点分析

在主梁预制时，不管是台座的放样，还是模板制作，全部都要考虑坡度设置、对称性以及其主要产生于桥梁纵横坡所造成的主梁预制发展变化；与此同时，还要关注以下内容，如负弯矩束张拉等。在这一过程中，必须充分考虑跨中内边梁、外边梁两者之间的差异。主梁施工必须按照下述顺序进行：

3.3.1.1 在完成主梁安装后焊接接端横隔板钢筋等，并根据相关规范完成纵向湿接缝以及横隔板砼的浇注。

3.3.1.2 在布置负弯矩钢束前，首先必须实现对连续段接头钢筋的现浇；与此同时，浇注现浇连续段砼。

3.3.1.3 在首次张拉负弯矩钢束前，必须确保强度不能低于设计值的90%，等到前批强度为设计值的80%后，再对后批负弯矩钢束进行张拉，然后再是封槽。其中，张拉方向朝着各片主梁。

3.3.1.4 在解除硫磺砂浆临时支座前，一联强度必须达到设计值的80%，且此过程主要运用电热法，最终完成支座的转换。

3.3.1.5 焊接以及安装施工后浇注防撞栏砼以及桥面铺装砼，然后再进行涂防水层以及沥青砼的铺设等。

3.3.2 空心板施工预应力要点分析

在空心板施工过程中，必须要定位预应力孔道、钢筋位置；同时，将混凝土骨料颗粒大小进行限制，即最大不超过20mm。在浇注时为确保浇注质量，必须对其进行振捣严实。为了避免预制板上拱，存梁期不能大于90 天；若同计算值相比较，一旦上供值超过其8mm，就要及时制定对应措施。钢束张拉结束之后，预制空心板对应的下绕值具体见表2[5]。

表2 各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生后的下挠值

3.3.3 预应力工艺使用要点分析

3.3.3.1 在确定预应力管位置时，不仅要根据坐标定位，还要在固定时采用定位钢筋，且其同空心板腹板箍筋之间的连接采用点焊的方式，这样不仅避免了管道下垂，而且还能防止错位；一旦钢筋、管道之间出现碰撞，就必须在确保管道位置不变的前提下调整钢筋位置，待波纹管检查之后方可进行浇注，这样做的目的是避免管道阻塞。

3.3.3.2 在预制空心板预应力钢束时，其前提条件是混凝土强度为设计值的85%；与此同时，混凝土龄期不能低于7 天，满足以上条件才可以进行张拉。施工单位在满足有关条件的基础上，可以合理延长龄期，这不仅提高了混凝土弹性模量，而且使反拱度得以减小。预应力钢束在进行张拉过程中，其两端要同时开展；同时，张拉过程中对锚下控制应力也做了一定的要求，即0.75fpk=1395MPa。

3.3.3.3 在预应力施加过程中，必须对其进行双管控，即张拉力、引伸量。一旦张拉力满足设计需要，则实际引伸量、理论值之间的误差不大于6%。

3.3.3.4 在张拉预应力钢束时，依次为左N1→右N2→右N1→左N2。

3.3.3.5 孔道压浆必须饱满，且主要以C50 水泥浆为主。

4 预应力技术在道路桥梁施工中应用效果

4.1 提高桥梁结构承载力

通过上述分析以及预应力技术在道路桥梁施工中的应用来看，桥梁结构承载力明显提升；但由于桥梁一般会承受非常大的载荷，因此为了确保桥梁结构稳定，必须让桥梁具备足够的承载力。在上述预应力技术的运用中，可有效抵消一部分应力，同时降低其承受的负荷，对于提高桥梁的质量效果比较明显。

4.2 增强桥梁耐久性

合理运用预应力技术可以有效增强桥梁耐久性。桥梁质量直接关系到城市发展，社会稳定，因此在建造桥梁过程中，必须将确保其耐久性作为施工的重点内容。运用预应力技术不仅可以增强桥梁结构的耐久性，而且对桥梁在使用过程中出现的问题能够起到有效地控制作用，从而避免出现裂缝。

5 结语

在道路桥梁施工过程中，预应力技术的科学、合理应用是一项十分重要而关键的环节，且直接关系到道路桥梁的安全性和使用寿命，因此无论是对其材料的选择还是实际技术的掌控，都必须符合专业要求和规范标准。另外，在道路桥梁施工中，必须加固处理受弯构件，利用预应力加护技术将高强度碳纤维加固到受弯构件中，使其材料性能加强。与此同时，预应力技术不仅可以确保预制板的稳固性及抗震性的提升，而且还能够直接影响道路桥梁基础的构建，从而更好地达到道路桥梁施工的标准。