预应力混凝土路面在路桥施工中的应用探究

李学志

摘要：应力技术经过几十年的工程实践和不断研究，已发展成为一项比较成熟的工程技术，其原理广泛应用于房屋建筑、桥梁工程等结构领域。预应力混凝土路面具有很多传统的混凝土路面无法比拟的优点，加之近代预应力技术有了新的发展，为改善传统路面的不足，适应交通运输的发展，有必要开展特殊混凝土路面的研究工作。预应力混凝土路面是一种预先加入预应力增加受拉强度的路面。它的长期使用性能明显比其它的混凝土路面好，并且，因为板长长、接缝少，改善了行车稳定性。

关键词：预应力混凝土;路桥施工;应用

引言

预应力混凝土是为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。目前各国修建的桥梁大多数是预应力混凝土结构，预应力还作为施工方法被广泛的应用。随着我国桥梁建设事业的迅猛发展，预应力混凝土结构必将更加被普遍的应用到各种形式的结构中，尤其是在公路桥梁的建设中应用的将更为广泛。

一、预应力混凝土路面类型

据现有资料，国外做法大致可将预应力路面分为两大类：单独型板的路面和连续型板的路面。单独型路面就是配置一定数量的预应力钢筋，由间隔较长的膨胀缝，相隔离的路面组成。按施加预应力的先后次序又可分为先张法和后张法两种。这与房屋桥梁上的做法相同，一般多采用后张法。连续型路面就是无筋路面，因无膨胀缝而得名，这种路面可以做得很长，按照施加预应力的方法可发为千斤顶加力和白加应力。千斤顶加力是一般在两个固定的锚固端问，浇筑混凝土，并留有空隙放置加力千斤顶，待混凝土硬化达到规定强度后，用千斤顶从两端加力，达到规定压力时，将两端空隙封闭。自应力路面不用千斤顶加力，而是选用膨胀水泥，混凝土硬化，体积增大，由于两端受有约束而使混凝土自动产生内压应力。一般认为，“单独型”板的路面要好于连续型板的路面。主要原因是扣除路基摩阻后的预应力在有膨胀缝路面中几乎保持常量，而在连续型板中，板不能自由膨胀，且又很长，从而使其应力随外界温度、湿度变化很大，很难对所需的预应力进行估计。因此，工程上多采用“单独型”路面。连续型路面还处于研究、试验阶段，实际应用不多。

二、预应力混凝土路面的优点和缺点

（一）预应力混凝土路面的优点

与普通的混凝土路面相比，预应力混凝土路面构具有如下几個方面的优点：第一，预应力混凝土路面可以有效改善使用阶段的性能。第二，预应力混凝土路面可以有效增强卸载后的恢复能力。第三，预应力混凝土路面可以有效提高钢筋的耐疲劳强度。第四，预应力混凝土路面可以对结构的内力进行合理的调整。

（二）预应力混凝土路面的缺点

与普通的混凝土路面相比，预应力混凝土路面具有如下几个方面的缺点：第一，预应力混凝土路面的施工工艺比较复杂，而且对施工质量的要求也比较高，因而对施工人员的要求也比较高。第二，预应力混凝土路面的施工需要有一定的专门设备，比如张拉机具和灌浆设备等。第三，预应力混凝土路面的成本费用较大，对于构件数量少的工程，不是特别的经济划算。

三、混凝土质量控制

（一）加强对材料的质量和性能的控制

材料的质量和性能是直接影响工程质量的主要因素，主要材料为碎石，水泥、添加剂等。混凝土拌合料中用的骨料按其粒径大小分为细骨料和粗骨料两种，混凝十用的粗骨料，其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小间距的3/4，同时考虑到预拌混凝土泵送的特点，最好将石子的最大粒径控制在标准之内。水泥的品种及质量是控制混凝土强度的关键之一，根据设计要求选用符合要求的水泥，水泥进场时应对其品种，级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准等规定。

（二）加强配合比的确定

影响混凝质量的一个重要因素是混合料的拌和质量，即配合比的确定，施工配合比应根据设计的混凝土强度等级和质量检验以及混凝土施工和易性等要求确定。充分考虑工程项目的特点、气候条件、混凝土输送方式等因素进行配制。进入拌和机的砂石料必须准确过秤，磅秤使用前应检查校正。浇筑混凝土时，应注意防止混凝土的分层离析，混凝土拌合物运至浇筑地点后，应立即浇筑入模，混凝土由料斗，漏斗内卸出进行浇筑混凝土的高度不得超过2m。混凝土的振捣应由使用功率不小于22kw的平板式振捣器，插入式振捣器和振动梁配套作业。浇筑混凝土应连续进行，如必须间歇时间宜缩短，应在前层混凝十凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。混凝土在浇筑及静置过程中，应采取措施防止产生裂缝，混凝土因沉降及干缩产生的非结构性的表面裂缝，应在混凝土终凝前予以修整。

四、路桥梁预应力混凝土的体系结构

（一）先张预应力体系结构

先张预应力体系，是一种在构件预制过程中建立起来的预应力体系。预应力钢筋在张拉时的状态可直接观察，但建立预加应力需要专门的台座或支架。先张预应力体系所采用的预应力筋，般为高强粗钢筋、钢丝、钢绞线等，按直线或折线线形布置。预应力钢筋的锚固主要是靠其端段与混凝土之间的粘结力实现的，其锚固长度大小与混凝土强度和预应力钢筋的种类有关。先张预应力钢筋与混凝土的直接粘结作用，预应力钢筋对混凝土结构的力的作用及其作为构件截面受力组成部分的作用，都是在预应力筋放张的同时形成的。这种直接粘结作用，更有利发挥预应力钢筋的抗拉能力，限制混凝土裂缝发展。

（二）后张预应力体系结构

后张预应力体系是一种能够在预制场或现场实现的预应力体系，后张预应力钢筋可以采用高强粗钢筋、钢丝束J钢绞线束等，按直线或曲线线形布置在预留的孔道内，预应力钢筋的锚固主要靠专用的机械锚固装置即锚具实现。由于后张预应力体系是在结构混凝土成型后开始建立的，不论结构采用现浇或预制施工方法、整体或节段成型方式，都是经过事先预设预应力钢筋孔道、预埋锚具，然后再穿预应力筋、张拉的工艺过程，故对结构作用的基本特点都是相同的。

五、路基约束

任何混凝土板和其下的基层间都存在摩阻约束，该约束阻止板随温度、湿度的变化而移动。在预应力混凝土路面中，尽量减小该摩擦力是非常重要的，因为它是引起预应力损失的主要因素，同时它也决定着板的长度。尽管国外在这方面已经做了不少工作，但摩擦系数的大小仍难以确定。许多室内试验所确定的摩擦系数都比现场的小，这是因为室内未能真实反映现场的状况。为了减小摩擦，通常采用一层沙土覆盖防水纸、砂和油毛锈或砂和聚乙烯薄膜。在这方面进行了许多尝试，还有使用沥青材料作滑动层的，但未见有成功报道，许多研究表明采用一薄层的同一粒径的球形颗粒（砂、石屑等）对于减小摩擦效果很好，其作用如同滚珠轴承。

结束语

在进行预应力混凝土路面的结构设计和使用时，要加强对材料的质量和性能的控制，加强配合比的确定，这样才能控制好混凝土质量，才能确保路桥预应力混凝土施工中的质量。预应力混凝土结构在公路桥梁工程的施工中应用的非常广泛，但工程施工中也比较容易出现一系列的问题，只有采取相应的有效措施，做好各种施工预案，才能充分保障工程最终的顺利施工。

参考文献

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[2]丁有印，王官超.预应力施工技术在路桥施工中的应用[J].中国住宅设施，2020（1）：2.

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