预应力技术在路桥施工中的应用

唐智威

（四川公路桥梁建设集团有限公司公路二分公司，四川成都 810000）

随着路桥工程建设的发展，预应力技术应用日益普遍，对加固桥梁结构具有重要作用。在预应力技术施工中，须准确把握施工要点，科学解决连续桥梁的病害问题，充分发挥预应力技术优势。

1 建立完善的预应力结构系统

从整体上分析，路桥预应力结构系统主要包括锚固系统、减振系统和转向系统，应优化路桥结构与抗裂性，可增强路桥承载能力、耐久性，并完善三大系统的性能。锚固系统分为更换式系统、永久式系统，系统需要的工具包括锚具、锚固块与钢垫板；更换式系统结构组合包括工作锚板、锚垫块、螺旋筋、衬套、预埋钢管、防损衬套、HDPE管、转向管、转向装置；永久式系统结构组合包括保护罩、工作锚板、螺母、垫板、密封浆筒、预埋钢管、减振块、端头保护套、HDPE管、转向管、转向装置。

1.1 锚固系统

设置更换式系统结构时，应避免锚具与混凝土形成黏结。更换式系统结构可细分为可换调、可换不可调两种形式，前者在张拉预应力的过程中会留取适量的预应力索长度，以实现再次张拉和放索。采用可换调形式的过程中需要使用油脂、石蜡做好灌浆处理作业。不可换调形式在张拉预应力的过程中，不会留取预应力索长度，且不降低索力。在运用普通钢绞线的过程中，通常使用油脂或石蜡实施灌注，若钢绞线属于无黏结型，需要采用水泥浆进行灌注。

永久式系统结构指当预应力筋索力锚固后不再发生改变，且不更换锚具，锚垫板、预埋管道和混凝土结构为一体的结构形式。永久式系统结构组合形式在转向装置内部安置单管式钢管，再进行灌浆使浆体形成黏结，完成锚固作业后，使用混凝土或环氧树脂实施封锚，避免发生水蚀等问题。

在路桥预应力加固施工中，锚固装置较为重要。在开展预应力筋张拉作业时，锚固块会承担张拉力。同时，通过将锚固块与梁体稳固连接，将加固力转移给梁体结构，锚固块稳定性、承载力与路桥预应力密切相关。在当前路桥预应力施工中，为了检验锚固块的稳定性、可靠性，应将试验与有限元模型相结合，分析设置锚固块体系结构的有限元模型，以获取该体系结构、相连接的梁体力学性能与应力分布效果。通过设计锚固块模型采取物理试验，以研究锚固块的承载力、应力，对比分析有限元模型数据，确定锚固结构安全性能。若未达到标准要求，需要改进锚固块的设计方案。同时，应做好锚固块的全方位探伤检测，观察其在施工中的应变。

锚固块的材料分为钢锚、混凝土锚，前者主要应用于大跨度桥梁施工、多根预应力束的桥梁加固施工中，其构造包括锚栓、横向加劲肋、纵向加劲肋、端部承压板、底板等，并具有工艺简便、承载能力与抗疲劳能力强、附加横载力小等优势；后者适用于小跨度桥梁施工和少数预应力束的桥梁加固施工，具有黏结性与抗腐蚀能力良好、造价低等优势。

1.2 减振系统

减振系统可减少振动对桥梁结构的破坏，优化该系统功能应做好振动设计工作，控制桥梁自振频率、梁体外预应力束固有频率、外动力荷载频率，其频率值须具有差异性，避免出现共振的现象。

路桥面出现的病害问题，应使用就地再生沥青进行修复。在配置沥青集料的过程中，工作人员应做好沥青旧料分析工作，根据分析结果合理界定集配比，准确计算旧沥青混合集料和新沥青集料的加入比例。针对SMA-13沥青原材料，其试验分析方法包括离心分离法、射线法、燃烧法、脂肪器法等，旧沥青材料存在较大的变异性。通常采取6次试验，将沥青材料油石比控制在6%左右。若试验结果的变化无较大差距，表示材料性质可靠。

旧沥青集料经过车辆的长期碾压，会存在细化与破碎问题，在加热处理中需要加入定量的粗集料，以优化集配比。在新沥青集料配置过程中，应加入适量的玄武岩、机制砂和破碎的鹅卵石。在新旧材料拌和过程中，应严格控制两者的毛体积相对密度、表观相对密度、表干相对密度、吸水率等。

1.3 转向系统

在设计转向系统转向装置结构的过程中，应根据实际需求，将装置承载区设置为承压型、剪切型。承载型是将路桥体外的预应力束产生的力转接给既有梁，该结构适用于箱形截面梁、T形截面梁、矩形截面梁等横向加固作业。剪切型转接力的方式与承载型相似，仅适用于箱型截面梁纵向加固作业。

在实施体外张拉作业时，转向装置结构、既有梁的接触区域会产生剪力，应紧密结合体外预应力做好转向装置设计工作，并严格控制转向块施工质量，根据实际需要将转向装置构建为肋板式结构、块式结构、横隔板式结构。

2 优化预应力束的布置方案

2.1 优化箱内布置与箱外布置方案

为了完善预应力束布置工作，应结合箱梁结构优化箱内布置与箱外布置方案，以增强路桥抗腐蚀能力、耐久性，维护路桥安全质量。

（1）在增加多跨桥预应力过程中，应将预应力束布置在多段梁；

（2）在桥梁加固过程中，应重点分析桥梁原受力形式、病害问题，科学布置预应力的线型；

（3）在锚固装置、既有桥梁连接处，布置预应力束过程中，应重视预应力集中的问题，将锚固设施放置在桥梁刚度较高区域。

2.2 重视抗裂控制处理作业

工程人员应高度重视抗裂控制处理作业，不断加固预应力混凝土结构，以增强路桥荷载力。路桥施工受荷载作用的影响，其横向方向、竖向方向会共同承担受力，以控制预应力混凝土施工效果。在施工过程中，应有效应对混凝土裂缝的问题，做好张拉控制作业，固定预应力筋，彻底清除表面杂质，并对钢绞线进行固定。

施工人员应做好混凝土浇筑、养护作业，及时修复裂缝，以有效维护预应力混凝土结构完整性。针对被腐蚀、被破坏的路桥面层、预应力混凝土结构层，应借助再生沥青施工技术进行修复。制备再生沥青集料时，应按照再生沥青常规指标，通过试验严格控制再生沥青的针入度、软化点、延度、最佳掺量。

（1）针入度可表述沥青集料黏稠度，试验中将探针与特定荷载作用相结合，控制相关温度、时间，探针贯入深度即沥青针入度，单位为0.01 mm。沥青针入度数值越小，其黏稠度与硬度越高；针入度数值越大，沥青黏稠度与硬度越小。试验结果表明，再生剂掺入量越多，再生沥青集料针入度数值越高，两者呈正相关关系，再生剂对老化沥青具有软化作用，可有效降低沥青黏稠度。

（2）软化点可反馈沥青集料对温度的敏感性、高温状态下的稳定性，沥青集料的软化点升高，能够提升其高温状态下的稳定性，进一步增强抗车辙能力。当再生剂掺入量比例达到4%，沥青软化点达到SBS改性沥青的标准，符合70号沥青集料的要求。

（3）延度指沥青集料在外加荷载压力下出现变形但不发生破坏问题的功能，又名延展性。在具体试验中，可在不同温度条件下，采用相应的拉伸速率对沥青样品实施拉伸，沥青出现断裂的距离即延度数值。试验表明，提升再生沥青制备效果，优化沥青面层养护性能，应将再生剂的掺入量控制在4%左右。与此同时，应准确把握再生沥青流变指标，控制再生沥青的旋转黏度、DSR、DSR时间扫描、BBR。

3 严格控制张拉质量

在路桥预应力张拉施工操作中，应结合信息实际发展，正确使用智能张拉法，可借助电子设备科学控制千斤顶与张拉油泵，采取位置移动、测力传感设备分析，并不断调整相关参数信息，使预应力同步进行，确保张拉的准确性，并全面记录、存放张拉过程中的所有信息。

应用智能张拉系统后，工作人员应全面观察该系统的运转情况，及时处理运行过程中存在的问题。智能张拉系统在发出指令后会自动沿着既定的路线实施运转，传输到系统中，再依次完成张拉系统的前期设定与平衡控制工作，使钢绞线受到的拉力保持良好的均衡性。进行张拉操作时，应按照循序渐进的准则，由顶端逐渐加压，两边针对千斤顶进行加压的速度应保持同步。张拉到规定程度后，应及时检测钢绞线是否存在问题。对比分析钢绞线的伸长值原定参数与实际参数，并将两者的误差控制在规定范围以内，若发现存在异常，应分析原因并采取针对性的措施进行解决，再开展后续工作。

运用预应力技术加固路桥时，应精确计算加固参数，避免预应力过高，破坏桥梁结构。计算参数包括局部压力设计值、局部承压修正系数、局部承压强度提高系数、混凝土轴心抗压强度设计值、间接钢筋影响系数、间接钢筋体积配筋率、布置间接钢筋情况下局部抗压承载力的提高系数、去除孔洞后的局部受压面积。

4 结语

综上所述，为了提升预应力在路桥施工中的应用效果，应建立完善的路桥锚固系统、减振系统和转向系统，并增强路桥结构性能与抗裂性，提升路桥承载能力、耐久性。合理布置预应力束，应结合箱梁结构优化箱内布置与箱外布置方案，借助电子设备，科学控制千斤顶与张拉油泵，保障张拉的准确性与质量，并做好预应力加固参数计算与控制工作，避免对桥梁结构造成破坏。