探究预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用

樊伟

山西路桥第三工程有限公司 山西忻州 034000

社会经济的发展对于公路桥梁工程的施工建设也提出了更高的要求，无论是工程质量还是其使用性能，都与施工设备的完善、施工技术的创新、施工流程的改进以及施工人员的综合素养密切相关，且施工人员为确保公路桥梁施工的先进性与科学性，也更加追求施工技术上的优化与创新，现阶段预应力技术在公路桥梁工程中的应用已经推广开来，与钢筋混凝土的性能与质量密切相关，在工程建设中的重要地位越发突出，为此施工人员应当基于应用现状进行深入分析。

1 预应力技术概述

预应力技术主要是指在施工期间给结构预先施加压力从而达到抵消荷载量带来的拉应力进而避免结构被破坏的一种常用技术[1]，在混凝土结构中的应用最为常见，对延长受拉区混凝土开裂时间具有重要意义，且对提高公路桥梁结构的整体性能也具有重要意义，主要体现稳定性与耐久性明显提高等方面，且预应力技术在施工过程中的应用使得钢材使用量明显减少，这在一定程度上也降低了公路桥梁工程施工所花费的材料成本。预应力技术的应用对施工人员的技术要求相对较高，目前主要可以分为内部施加预应力及外部施加预应力这两种，前者是指通过机械法对混凝土内部进行施压，尽可能张拉预应力来控制压力效果，工程施工中常见电热法及后张法等等，而后者主要是指对外部混凝土的反力加以控制，以此来尽可能提高混凝土的受压能力，同样采用机械法，且近年来新技术的开发、新材料的应用以及新设备的配备使得预应技术的应用效果也得到极大提升，对于公路而言其工作性能得以改善，对于桥梁而言其跨度及使用年限也得以延长。

2 预应力技术的应用现状分析

虽然预应力技术得以优化发展，但在公路桥梁工程施工中的应用仍然会遇到许多现实问题，其中以波纹管堵塞最为常见，这一问题通常发生在混凝土浇灌过程中，而波纹管出现堵塞可能会导致后期预应力钢绞线穿束无法通过[2]，也有可能导致钢绞线实际伸长时与预算值之间存在较大的差异，进而致使工期延误，人力及材料等资源被大量消耗，成本较高，且部分施工方在安装波纹管时可能并未依据标准流程进行，导致其定位不精确，进而造成弯折扭曲以致堵塞，也有可能在浇筑过程中因振捣不充分或不规范，进而导致波纹管局部破裂或破损，致使混凝土水泥浆持续渗漏，进而造成堵塞，且施工质量与波纹管自身质量也存在密切的关系，除此之外，在公路桥梁施工过程中若拉伸时间不准确就会影响整体施工效果，而部分单位因追赶工期并未对预应力张力时间进行严格把控，致使工程投入使用后存在各种安全隐患，对于张拉度的控制亦有待加强，因张力偏差而导致工程质量不符合规定的情况比较常见，综上，虽然预应力技术得以推广应用且其优势更加突出，但对于施工过程中遇到的各种问题也应当予以高度关注。

3 预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用意义

预应力技术的应用时机较为确定，即在工程结构负荷外力之前的一段时间，施工人员需要对承受压力的工程部分进行加压处理，而这种压力就被称为预应力，而预应力作用的结构即被称为预应力结构。在具体施工过程中，以混凝土工程最为常见，其施工过程为对预应力的混凝土模块进行常规浇筑，从而有效避免混凝土构件由于外部荷载而产生的外力被预应力抵消[3]，由此可见，预应力技术在工程施工中的应用可以在一定程度上提高混凝土构件的承载力，从而使混凝土受拉区域可以承载更大的外界负荷。预应力结构具有抗疲劳的优点，这是因为其结构强度普遍较高，后期发生裂缝的可能性也相对更小，为此对于防止后期渗透也具有重要意义，除此之外，材料的使用率得以提高，工程结构的质量相对更小，且结构的强度也得到有效提升，无论是外形美观度还是使用寿命都得以优化。我国经济发展迅速，致使公路桥梁建设工程数量增多，预应力技术的应用因可以提高建设质量而得以推广，不仅可以促使建筑材料发挥出自身更好的性能，还可以减少公路桥梁工程在投入使用后的安全隐患，工程承载量得以提升、国民出行更加方便，由此可见，预应力技术对于公路桥梁工程施工而言其重要地位不可替代。

4 预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用分析

4.1 加强混凝土结构强度

预应力技术对于公路桥梁工程施工而言其重要地位毋庸置疑，主要体现在混凝土结构工程之中，预应力技术的合理应用可以充分发挥材料本身的性能，进而达到提高混凝土结构强度的目的，同时也确保了材料应力验算符合行业技术标准及工程施工规范，且混凝土受拉区预先产生了应压力，这对于减少裂缝等质量问题亦具有重要意义，直接影响到工程的整体建设质量及投入后的使用寿命长短。

4.2 预应力钢绞线的选择

公路桥梁施工过程中必然涉及到预应力钢绞线的选择，其优点较为突出，不仅可以减少钢材使用量，还可以达到加固工程的效果，为此其社会及经济效益无可比拟，且实践经验表明，低松弛应力钢丝以及预应力钢绞丝等均具有较为显著的开发及利用价值，其中以低松弛钢绞线技术最具代表意义，可提高工作效率及工程质量，且施工较为便捷，通常需要依据钢绞线表面形状、几何参数及多种性能来选择预应力钢绞线，同时还需要综合考虑其品种、规格及造价等多方面因素。

4.3 箱梁及空心板的优化

分析预应力技术在混凝土箱梁中应用可知，主要是参照标准比例并对混凝土配比加以优化调整，从而提高混凝土结构的承载力，即提高混凝土结构的整体强度，从而确保混凝土力学指标符合工程标准，且施工人员需要严格按照设计图进行施工，同时还需要对钢筋焊接及下料等工艺予以高度关注，而混凝土空心板则是一种横截面为多道圆孔的建筑材料[4]，其重量普遍较轻且便于运输及安全，为此在公路桥梁工程施工中的应较为常见，且当公路桥梁的跨径处于16～25米间时，可以采用先张法与后张法相结合的方法，前者需要借助单根低松弛度的钢绞线，而后者则需要借助扁锚或群锚加以处理。

4.4 在受弯构件中的应用

预应力技术在受弯构件中的应用也较为常见，受弯构件指的是截面上通常有弯矩及剪力共同作用且轴力忽略不计的构件[5]，其受力特点为上部受压、下部受拉，且依据其受力特点可知，通常需要在受拉侧配置受力钢筋并称做主筋，同时还需在其他部位配备数量不等的构造钢筋。预应力技术的应用不仅可以平衡外荷载及反向荷载，同时还可以有效调整其结构内力并减少结构变形，为此在对受弯构件进行加固处理之前，结构本身就已经具备初始内力，而混凝土结构也早已具备压应变及拉应变，联合预应力技术可以起到保护作用，通过增加高强度的碳纤维来达到加固的目的，以此提高材料性能并尽可能减少构件损坏等问题的发生，其抗弯性能也得到了明显的提升。

4.5 提高钢筋穿索的水平

施工过程中需要对预应力筋的长度进行严格控制，确保其工作长度达标，通过墩顶导向槽并以跨中转向位置来进行穿索施工，同时确保箱梁中的十二根钢绞线均能够顺利通过，为此穿梭时其技术难度相对较大，而施工人员则需要采取单根穿索的方式进行施工，且穿索过程中应当避免内部钢绞线互相缠绕，以此来确保施工效果符合工程标准，除此之外，在穿梭开始之前需要对其涉及到的钢绞线以及毛板孔进行编号处理，确保其对应合理以精确钢绞线的位置。

4.6 多跨连续梁中的应用

连续梁通常用来指含有多余约束的结构，而常见的多跨连续梁的支座都是较为固定的，而多跨梁则通常是指两跨以上的结构，其本质为超静定结构，具有内力小、刚性大以及抗震性能相对较好等优点，但应用过程中容易发生变形以及不均匀沉降，进而导致其附加内力增加，且多跨度连续梁可以分为负矩面积与正矩面积，而桥梁的加固则是其施工的重点所在，预应力技术的应用有利于结构的加固，加固时应当充分考虑周围环境并以此来应对各种突发事件，且在加固过程中可选用的加固技术也较为多样，除体外预应力加固法以外，还包括粘贴钢板加固法以及桥面补墙加固法等方法，其加固效果也不尽相同。

5 预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用管理分析

首先，明确工程管理重点。预应力混凝土结构的性能及质量得到了充分保障，为此预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用得以推广，施工人员应当明确施工管理的重点所在，对相关工程材料加以严格控制，并以此作为工程施工顺利进行的重要前提，且预应力混凝土结构对钢筋的要求相对较高，无论是钢筋的选择还是后续的运输、存放及管理都应当得到更多的关注，以此来确保施工材料本身的质量，除此之外，施工技术与施工工艺管理工作都应得到高度关注，以此确保工程能够按时完成，并尽可能减少裂缝等质量问题的发生。预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用应当以完善流程与机制为首要前提，同时还要针对既定工艺及技术明确其标准化要求，除此之外还应当充分考虑施工人员的综合素养、施工设备的完善情况以及施工现场的管理秩序，同时强调特殊环境因素对于预应力施工的影响，除此之外还也应当设置明确的质量目标，从而确保工程各环节的施工质量以及衔接过渡更加自然，强调人的积极作用，不断提高施工人员的安全防范意识，建立长期培训与考核机制，着力于提升施工人员的执行能力与创新能力。

其次，明确质量控制要点。预应力钢筋在预埋阶段应确保其曲型不变，这就要求各控制点的高程定位更加精确，且施工工序一定要按照标准流程进行，即先后顺序不可颠倒，一旦有异常情况发生应当立即停止并予以相应的补救措施；就预应力钢筋在张拉以及灌浆阶段的施工质量而言，施工人员应当确保张拉应力满足原本的设计要求，同时确保其伸长值变化在规定范围之内，除此之外，还需要关注灌浆剂量，只有准确无误才能确保该工序能够顺利进行；对于工程中各类管道接口及外露的管道口而言，施工人员都必须予以严密封堵，以此来防止异物进入，同时也可以避免因漏浆而导致管道堵塞；就普通钢筋的安装而言，施工人员应当加强对成品的保护，避免钢筋外皮或管套破损，且在进行焊接时应当尽可能远离预应力钢筋，必要时应当采取相应保护措施；就施工用水量而言，施工人员应当加以严格控制，且在搅拌过程中，对于水泥、外加剂以及施工用水等用量而言都应当按照比例进行调配，且未经均匀搅拌的材料不可随意投入使用，若发现管道内残留水分则可采用空压机进行排空处理。

6 结语

预应力技术主要应用于公路桥梁工程接受外部荷载之前，其应用范围相对较广且发展速度相对较快，这门技术不仅可以提高工程质量，还可以带来巨大的经济效益，通过减少裂缝等质量问题的发生来确保国民的出行安全，虽然在实际应用过程中还存在一些问题，但经相关技术人员的不断探索已尽可能减少其负面影响，在一定程度上促使我国公路桥梁建设事业的快速发展。为此本文对预应力技术进行概述以提高普通群众的整体认识水平，分析预应力技术的应用现状以总结各种问题，阐述该技术在公路桥梁工程施工中的重要作用，并分别从加强混凝土结构强度、预应力钢绞线选择、箱梁及空心板优化、受弯构件优化、钢筋穿梭水平提升以及多跨连续梁中的应用的方面进行详细分析，分别从工程管理要点及质量控制要点这两方面提出相应的改进建议，希望以此来确保我国公路桥梁工程建设能够高质量、高效率的开展，并以此促进我国国民经济的稳定发展。