预应力技术在道路桥梁施工中的应用

2021-06-25张沁

运输经理世界 2021年36期

张沁

（浙江路航环境工程有限公司，浙江嘉兴 314001）

0 引言

近年来，道路桥梁施工技术日趋成熟完善，各地区交通事业均取得巨大发展。预应力技术为道路桥梁施工中广泛应用的技术，可显著提高道路桥梁结构稳定性，减少承担荷载量，并可延长道路桥梁的使用寿命，降低裂缝等病害发生率。现阶段，部分道路桥梁施工人员对预应力技术缺乏了解，在实际应用过程中存在诸多问题，为此需加强技术研究，以确保工程质量达到相关标准要求。

1 预应力技术及其作用分析

1.1 预应力技术概述

预应力技术属于道路桥梁施工中的常用技术，其基本原理是在道路桥梁工程施工前对部分结构施加特定压力，这一压力可部分抵消道路桥梁投入使用后产生的压力荷载，进而提升道路桥梁工程的稳定性与安全性（见图1）。现阶段，预应力技术的主要应用于混凝土结构中，技术方案包括预应力钢丝技术、冷拔钢丝技术、冷拉技术、钢绞线技术、预应力筋技术等，预应力施工人员在混凝土施工前对部分结构施加压力，可在结构内部保存压应力，进而提升混凝土结构的整体稳定性，预防裂缝形成，延长其使用寿命[1]。

图1 道路桥梁预应力技术

1.2 预应力技术作用分析

预应力技术应用于道路桥梁工程中能很大程度地提高路面的整体抗裂性能，有效保护桥梁结构，提升抗剪力及刚度，预防变形，延长其使用寿命。预应力技术应用于钢筋混凝土结构中可抵消局部内应力，提升混凝土结构相关材料的刚度，有助于预防混凝土变形与裂缝等问题。同时，承重性是衡量道路桥梁工程质量的重要标准，利用预应力技术可有效调整道路桥梁工程承重结构的内在应力，显著提升承重结构的整体强度及承载力。另外，道路桥梁工程中应用预应力技术能够在一定程度上提高混凝土构件的抗剪力及整体强度，进而工程使用寿命，确保使用安全[2]。

2 预应力技术在道路桥梁工程中的应用分析

2.1 混凝土路面中应用预应力技术

混凝土路面施工是道路桥梁施工的重点环节，如操作不当可导致工程产生诸多质量问题。混凝土路面施工中应用预应力技术，施工人员通过合理配置预应力钢筋，可实现对混凝土路面的有效约束，避免路面产生横向收缩及开裂，进而延缓裂缝形成[3]。混凝土路面施工中应用预应力技术期间，施工人员需详细分析道路桥梁工程的交通负荷，了解周边温度及湿度，通过对路面混凝土底板摩擦约束影响因素的分析，合理施加纵向预应力，以减轻路面横向收缩，进而达到良好的施工效果。

2.2 路桥多跨连续施工中应用预应力技术

路桥多跨连续施工是路桥工程施工的难点，如操作不当，可对路桥的安全稳定性产生较为严重的不良影响。路桥多跨连续施工中混凝土连续梁应用广泛，依据主筋配置方案存在的差异，可将其划分为预应力混凝土连续梁、钢筋混凝土连续梁，预应力混凝土连续梁适用于跨径为25m 以上的连续梁[4]。混凝土连续梁包括正弯区域与负弯区域，其中跨中属于正弯区域，支座属于负弯区域，如桥梁抗弯承压力或抗剪承压力未达到标准要求，则需采用加固处理技术。通常情况下，跨中正弯区域承载力未达标准，可通过碳纤维材料粘贴加固处理。多跨连续梁施工期间，施工人员可通过分阶段悬臂对称性施工方案或结构体多次变换、跨中合龙等方案，构建整体来和结构，在施工期间需严格控制悬臂施工线形，采用预应力加载技术处理支座竖向预拱度、水平预偏量，以达到最佳加固效果[5]。

2.3 预应力技术应用于碳纤维片

道路桥梁工程普遍跨度较大，对构件的受弯能要求偏高，因此大部分工程受弯构件或结构为大型钢筋混凝土T 型梁或箱梁。道路桥梁工程投入使用后，钢筋混凝土T 型梁受拉区域可产生较大的拉应力，受压区域混凝土构件需承受较大压力。为提升上述构件的受弯能力，可采用粘贴炭纤维片的施工方案。碳纤维片强度较高，但应力偏小，单纯使用过碳纤维片极易产生损毁，为此需要合理施加预应力，使碳纤维片发挥自身高强度的特性，并提高其应力，进而促进钢筋混凝土梁整体性能提升[6]。

2.4 道路桥梁钢筋混凝土架构中应用预应力技术

道路桥梁钢筋混凝土结构在投入使用后极易产生裂缝，如未能及时有效处理可影响交通安全，并可导致道路桥梁使用寿命缩短。道路桥梁钢筋混凝土结构中加入预应力技术，可有效延缓裂缝形成，进而增加工程使用寿命。具体操作中，施工人员需在道路桥梁混凝土结构与构件加载前对受拉区域实施钢筋张拉，利用钢筋自身具备的回缩能力，使受拉区域预先承担钢筋赋予的压力，此时混凝土结构及构件在承担外界载荷拉力期间需优先抵消受拉区域已经形成的预压力，其承受的外界拉力作用显著减少，进而有效抑制混凝土结构伸长，延缓裂缝形成[7]。

2.5 道路桥梁加固中应用预应力技术

道路桥梁加固是延长其使用寿命，确保交通安全的重要措施。现阶段，预应力技术在道路桥梁加固中应用广泛，其主要措施包括强化薄弱构件及改变内部结构，通过此类措施的合理应用可提升道路桥梁的受压能力，并可延长相关构件的使用寿命，确保道路交通安全[8]。具体加固操作中，施工人员可将预应力施加于特定构件，诱导构件受压位置形成拉应力，受拉位置形成压应力，可显著增加构件的应变与应力增强，构件承受外界载荷期间，其承载的拉应力与压应力均不同程度减少，可实现良好的加固效果。现阶段，道路桥梁加固的措施主要包括粘贴碳纤维布、粘贴钢板、路面层加固、改变构件结构加固、体外预应力加固、配筋加固、增加截面积、桥面补强层加固等，施工人员可结合工程建设的实际情况合理选择。

2.6 预应力技术在道路桥梁工程中应用的注意事项

道路桥梁工程应用预应力技术期间，设计人员需结合工程实际情况及施工质量标准要求合理设计预应力结构，在保证预应力效果的基础上需确保其外形美观度。在设计过程中需充分考虑道路桥梁工程中最大混凝土拉应力与压应力、预应力拉筋应力及相关技术指标是否处于合理范围内，明确施工操作流程及技术标准，以确保预应力技术发挥应有作用。同时，施工期间需加强质量管理，安排专人负责施工材料的保存与管理，严格检查各个构件，规范施工人员的操作行为，以确保施工质量[9]。另外，施工人员在预应力施工期间需严格控制灌浆速度，合理设定灌浆水泥浆配比，灌浆施工前确保孔道内部湿润且洁净，封锚操作中严格管控质量，以避免预应力结构损坏。

3 道路桥梁工程中预应力技术应用的常见问题与解决方案

3.1 波纹管堵塞

波纹管主要优势为制作简便，施工操作难度较低，且预应力张拉期间产生的摩擦阻力较小，因此道路桥梁工程预应力施工期间普遍将其作为预应力筋孔道。部分施工单位制作波纹管期间未严格把控钢材质量，导致波纹管刚度与强度无法达到相关标准要求，厚度不均匀，施工期间极易损坏，且混凝土浇筑过程中泥浆进入孔道内部，可导致预应力钢筋无法穿透波纹管，使得施工难度显著增加，施工进入无法保证。为有效解决此类问题，施工单位需选用优质钢材制作波纹管，严格依据规范完成制作。混凝土浇筑期间需妥善保护波纹管，如发现波纹管堵塞，需依据设计方案中预应力筋曲线坐标及时确定堵塞部位，并采用冲击钻钻孔，彻底清除引发堵塞的杂物，以便于钢筋顺利穿过波纹管。

3.2 预应力筋束断丝

道路桥梁工程施工期间，预应力筋束断丝问题多发，引发的断丝的诱因主要包括预应力筋束如沾有水泥或油污则极易生锈，进而导致预应力筋束断丝；工作夹片尺寸不符合相关标准要求、工作夹片丝生锈也可导致预应力筋束断丝；预应力筋束处于交织状态，可导致钢绞丝产生过大张力，进而引发预应力筋束断丝。如施工人员发现预应力筋束断丝，需结合断丝的实际情况，及时采取适宜的处理方案。断丝筋束总量较少且处于限定范围内，可实施二次张拉处理。如断丝筋束总量较多，需更换钢绞丝后进行张拉[10]。

3.3 张拉应力控制不佳

道路桥梁工程开展预应力施工期间，如未能准确控制预应力结构张拉力，可对工程整体质量产生较大影响。张拉力控制不佳的原因较为复杂，道路桥梁预应力施工期间需严格控制张拉力筋与预应力筋伸长量，其中张拉力的确定需采用精确的计量方式，但部分施工单位未对千斤顶进行准确计量便实施张力，导致张力应力产生较大误差。同时，部分张拉施工人员专业技术水平偏低，施工操作不规范，进而导致施工期间产生较大误差。另外，张拉预应力筋束期间，每束张拉力存在差异，张拉力大小极易产生变化，导致施工技术人员无法准确计算预应力伸长值。为解决此类问题，施工单位需对张拉施工人员开展教育培训，聘请专家为其讲解张拉施工技术操作规范。施工人员使用千斤顶前需预先标注计量，张拉预应力筋束期间需确定每束张拉力值，以降低测量难度。

3.4 预应力结构裂隙

预应力结构承受应力偏大，部分构件术在应力长期作用下产生裂隙。另外，受温度差及干缩等因素影响，部分预应力结构张拉前也可产生裂隙。为解决此类问题，开展预应力施工期间需妥善保护预应力结构，可通过适量洒水等方式保持表面湿润，并通过增加覆盖物等措施控制预应力结构温度，以避免裂隙形成。

4 道路桥梁施工中预应力技术质量管理措施

4.1 控制张拉时间，合理使用过钢绞线

预应力技术涉及多个操作环节，可对道路桥梁工程整体质量产生较大影响，为此需切实加强质量管理。预应力施工期间，预应力锚杆属于重点设备，可影响结构预应力的实际效果及效果持续总时间。为确保预应力早强符合相关标准要求，施工人员可在制作施工材料的过程中加入适量早强剂，待早强强度达标后方可进行拉伸施工操作。同时，部分道路桥梁工程钢绞线使用不规范，导致预应力混凝土截面积未达到相关标准要求，使用期间极易产生钢绞线断裂等问题。为此，施工人员需严格依据操作规范使用钢绞线，确保波纹管处于正常形态，精确固定各个控制点，严格预防砂浆等进入管道内部，以确保施工顺利完成。

4.2 其他质量管理措施

为确保预应力施工质量，施工单位需制定严格的质量管理措施，明确施工技术标准及操作流程，并对施工人员进行培训指导，以提高其施工操作能力。同时，需重点加强施工现场监督管理，重点检查预应力通道，及时清理通道内部阻塞物。焊接施工期间，严格禁止钢丝搭接预应力筋，并能并对预应力筋采取有效的保护措施。为提升水泥浆的整体流动性，提升施工材料利用率，施工人员需严格控制水泥、外加剂与水的配比，灌浆前妥善清除管道内的杂物与积水，以确保施工质量。另外，施工管理人员需切实转变管理理念，提高对预应力施工的重视程度，积极建立责任明晰的管理体系，加强施工各环节的监督管理，发现问题及时整改与处罚，使全体人员树立质量控制意识，以确保工程质量符合相关标准要求。