试论预应力施工技术在市政桥梁工程中的运用

顾燕斌

摘  要：市政橋梁工程应具备较强的荷载力和安全性，在施工过程中应用预应力技术，提供一个与荷载力相反方向的力，达到减弱甚至是消除荷载力的目的，进而保障了市政桥梁的稳定性、安全性，延长其使用寿命。对于施工单位来说，要结合市政桥梁的地理位置、结构特点，编制预应力施工方案，明确各个步骤中的技术要点。特别是预应力筋定位、混凝土浇筑、预应力张拉等环节，必须要严格按照相关的规程来进行，并进行现场监督和技术检验。

关键词：市政桥梁;预应力技术;钢绞线;高应力张拉

Abstract： The municipal bridge engineering should have strong load force and safety. In the process of construction， the prestress technology is applied to provide a force in the opposite direction of the load force， so as to reduce or even eliminate the load force， thus ensuring the stability and safety of the municipal bridge and prolonging its service life. For the construction unit， it is necessary to work out the prestressed construction plan and clarify the technical points in each step according to the geographical location and structural characteristics of the municipal bridge. In particular， the positioning of prestressed tendons， concrete pouring， prestressed tensioning and other links must be carried out in strict accordance with the relevant regulations， and carry out on-site supervision and technical inspection.

引言

预应力施工技术是广泛应用于体育馆、市政桥梁等大跨度工程中的一类技术，在实践运用中，需要树立全过程的技术管理理念，从前期的施工准备、锚具定制，到中期的预应力筋定位、混凝土制作与浇筑，再到后期预应力张拉等，都需要纳入管理范畴，杜绝工程质量隐患。

1 市政桥梁工程中预应力技术的应用价值

在市政桥梁工程投入使用后，所受的应力主要来自两方面，其一是桥梁自身结构产生的重力，由于主体结构为混凝土，重力荷载较大;其二是桥梁上行驶车辆的重力，近年来私家车数量的增加，也让桥梁所受外力不断增加。如果应力过大、过于集中，容易导致桥梁应力集中部位出现裂缝甚至更为严重的事故。在施工过程中，采用预应力技术，目的就是提供一个与重力方向相反的力，可以抵消一部分拉力、压力，这样桥梁主体结构所受的应力就会明显减小，从而保证了桥梁的安全与稳定。除了发挥较好的工程特性外，运用预应力施工技术，还可以降低工程造价、提升桥梁美观度。

2 市政桥梁工程中预应力施工技术要点

2.1 工程概况

某市政桥梁的全场420m，其中主桥长度为112m，采用的是26+30+30+26的三跨变截面预应力混凝土连续箱梁;引桥部分为22m一跨的预应力混凝土简支梁。全桥采用双向1.5%的横坡以及双向3.0%的纵坡，主桥与引桥、引桥与道路交界处采用NJSF耐久三防伸缩缝。桥面铺装层自上而下为5cm细粒式沥青混凝土+沥青防水层+10cmC40钢筋防水混凝土。

2.2 施工准备工作

为了保证桥梁整体工程能够顺利开展，并且提升预应力施工效果，必须要重视并做好前期准备事项。现场施工人员要对设计方案、施工图纸等进行详细审核，如果对设计方案有疑义，需要与设计人员及时沟通，确保该方案的可操作性。根据预应力施工方案，提前将所需的物料准备齐全。例如预应力钢绞线、锚具、水泥等，除了要核对数量外，像规格、材质等，也都要注意检查，确保完全符合施工要求，必要情况下还可以要求材料的生产、供货商家，提供合格证等。施工前进行简单的培训，熟悉各个流程的技术要点。做好职务分工，明确划分责任，除了要关注预应力施工的质量外，像现场的安全管理、环保问题等，也需要引起重视，并提前做好相应的准备措施。

2.3 钢绞线的安装

钢绞线下料时，应当按照施工方案中的参数要求，保证截取长度的精确。可以提前用皮尺良好尺寸，然后做上标记，切割时防止超长切割，节约材料。对于加工好的材料，按照长度进行分类摆放，在后期使用时可以防止钢绞线缠绕的情况。另外也要注意加强存储环境的管理，如果存储时空气潮湿，或是直接暴露在空气中，容易导致钢绞线出现生锈或受到污染的情况。穿束前需要保证孔道内清洁和畅通，穿束成功后将钢绞线的两端进行包扎。

2.4 预应力筋的定位

在市政桥梁预应力施工中，先要进行预应力筋的定位作业，尤其是竖向预应力筋，要使用专门的固定支架来保证预应力筋的稳定性，减少预应力筋或者固定支架出现歪斜位移的现象。在预应力筋固定好之后，安装泌水管道。泌水管道安装使用的主要工具为波纹管，且在安装作业前需实施钻孔作业，孔径设置在2cm左右。另外在泌水管道的外侧要利用一些塑料板等材料将其包裹起来，之后利用螺丝进行固定，并避免接头缝隙的出现，以确保波纹管同结构的密实性。

2.5 浇筑混凝土

在澆筑前，现场施工人员需要重新检查预应力筋的安装是否合格，数量、型号是否与设计方案一致，对于发现的问题及时处理，避免后期返工。确定不存在问题后，浇筑配制好的混凝土。浇筑过程中，为了防止因为混凝土内部混有气泡导致混凝土结构的强度、抗拉力受到影响，应当进行必要的振捣。但是要注意控制振捣时间，否则可能会导致混凝土发生离析，不能正常凝固。另外，振捣过程中也要注意结合波纹管的所在位置，振捣棒距离波纹管的距离不应小于20cm，否则容易破坏波纹管。混凝土浇筑结束后，立即进行预应力张拉，并且在张拉操作结束后，开展混凝土养护作业。

2.6 预应力张拉及灌浆

开始张拉前，出于安全性考虑，可以额外的加装锚板等，增大受力面，避免因为应力过于集中而导致混凝土结构受损。预应力张拉操作应当严格按照相关的规程，控制其技术要点，保证一次性张拉到位。考虑到本次市政桥梁工程的规模较大，采用了先预紧、后张拉的模式。预紧力为设计张拉力的30%，通过预紧可以保证钢绞线不会产生缠绕。随后再进行高应力张拉，注意检查孔道、排气孔的位置，混凝土有无裂缝，为高应力张拉创造良好条件。张拉设备也应该进行配套校验，压力表的精度要超过1.5级，校验设备的精度一定要达到2%以上，混凝土的各项数值在进行张拉的过程中都要符合相关的标准和规定。

2.7 意外情况的处理

在预应力钢绞线的张拉过程中，由于钢绞线质量差，或是现场人员操作不规范等诸多原因的影响，偶尔也会出现钢绞线断丝、滑丝的情况。施工人员需要首先判断断丝的数量，如果在允许范围之内，则不需要特殊处理。但是如果断丝数量较多，已经明显超出了限定值，就会导致预应力不足，必须采取补强措施。一种方法是补足应力。操作方法是通过计算由于断丝导致的应力损失值，然后将这些损失值平分到其他钢绞线上。需要注意的是，钢绞线均摊应力后，每根钢绞线承受的最大应力不应超过0.8Rb，否则不得使用此种处理方法。另一种方法则是直接更换钢绞线。将千斤顶按张拉状态装好，并将钢丝在夹盘内楔紧。一端张拉，当钢丝受力伸长时，锚塞稍被带出。这时立即用钢钎卡住锚塞螺纹。然后主缸缓慢回油，钢丝内缩，锚塞因被卡住而不能与钢丝同时内缩。如千斤顶行程不够可如此反复进行至锚塞退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。

3 预应力施工中的几点注意事项

3.1 钢绞线的质量要过关

在预应力施工中，钢绞线作为主要材料之一，其质量的优劣、材质的选择，都决定了市政桥梁工程的建设效果。目前建材市场中应用较多的钢绞线，按照材质可分为铝包钢绞线、不锈钢绞线、镀锌钢绞线等几种类型，要注意结合工程需要进行科学选择。此外，低松弛钢绞线是近年来在大跨度工程中常用的一类材料，相比于普通的预应力钢绞线，它的内部应力损失更慢，因此使用寿命更长。而随着技术的成熟，低松弛钢绞线的价格也在一路走低，甚至低于普通钢绞线，可以在市政桥梁工程中推广使用。无论施工单位选择哪种类型的材料，都要严格执行“三检”制度，采购前要求供应商提供产品合格证，并按照抽样检测的方法，确定同一批次的产品中，瑕疵率不超过2%。另外在钢绞线到场后、使用前，也需要分别进行一次检查。尤其是对于一些规模较大的市政桥梁工程，由于建设周期长，很多钢绞线需要在现场临时存放一段时间。存放期间要注意做好环境管理，防止钢绞线出现生锈，沾染油垢，保证钢绞线的使用性能。

3.2 混凝土性能的控制

在市政桥梁工程中，混凝土作为主体材料之一，其性能也会影响到预应力施工的效果。如果混凝土本身具有一定的强度，就可以分担一部分荷载力，减轻了预应力张拉的压力。因此，在市政桥梁施工中也要注意加强混凝土材料的性能控制。首先是在混凝土的材料组成和配比设计上，可以适当增加一定比例的添加剂，例如调凝剂、粘结剂、阻锈剂等，可以起到改良混凝土性能的效果。根据验证， 在混凝土制备过程中加入增强剂，可以显著提高混凝土的硬度、密度等参数，最高可提高60%左右，效果明显。需要注意不同外加剂的用法、用量等均有要求，应做到合理使用。其次是在混凝土浇筑时，要注意进行振捣，减少混凝土中气泡的含量，提高桥梁主体结构的强度、抗拉力。振捣应在混凝土浇筑厚度达到20cm以后开始，然后一边浇注、一边振捣。振捣时要遵循“快插慢拔”的操作原则，保证混凝土整体密实性。振捣时还要注意观察混凝土表面，不再出现新的气泡后可以停止振捣。最后，在预应力张拉之后，还要使用仪器检查桥梁混凝土结构是否有变形、开裂等问题。可以采取有损检测，即使用设备在桥梁工程的混凝土结构上，选取若干位置点，进行钻孔取芯，检查样品是否有孔洞、裂缝等问题。推荐使用无损检测，例如超声波检测、X射线检测等，可以在不破坏混凝土结构的前提下，更加精准、快速的判断混凝土内部是否存在裂缝。

4 结束语

将预应力技术运用到市政桥梁工程中，抵消一部分荷载力，保证了桥梁结构稳定性，在现代桥梁工程中得到了广泛运用。其中，像钢绞线的选择、混凝土的性能，以及各个施工环节技术要点的把控等，都是影响预应力施工效果的关键因素。对于施工单位来说，既要通过定期培训，切实增强技术控制水平，又要严格做好监管，如果发现有预应力钢绞线不合格、预应力筋定位不准确等问题，及时改正，确保市政桥梁的质量安全。

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