解析公路桥梁施工中预应力技术的应用

陈伟利，武丽霞

（河北交通职业技术学院，河北 石家庄 050093）

近年来，通过系统性改革，基础设施建设方面发生了重大变化。其中，公路桥梁工程已经由原来的数量化建设，转型到了规模化和品质化建设阶段，根本上转变了公路桥梁的发展方式。随着这种转变，对中国公路桥梁施工工艺提出了新要求，一方面，需要在研发设计方面优化资源配置；另一方面，应该以公路桥梁施工项目为准，制订与其施工工艺配套的标准化管理方案。以预应力技术的应用为例，应该按照具体的立项项目，遵循施工建设产业链条的基本流程，严格设计施工方案、合理选用施工工艺、细致筛选施工材料、科学推进施工建设、配套实施施工质量控制等。下面以此为出发点对主题展开探讨。

1 预应力原理

预应力是指构件未受力之前，对其施加与受力方向相反的力，旨在通过预应力消除受力产生的破坏性影响，达到增强构件性能目标。比如，对破裂的抵抗性能、耐久性能、稳定性能的增强等。再如，在公路桥梁工程项目建设过程中，选用的混凝土结构容易产生裂缝问题，通过对预应力技术的应用，就能够利用其提升性能的功能，降低结构拉应力，限定压应力状态；同时可节约钢材（如高强度钢材）、规避路桥开裂病害等风险。

2 预应力技术分析

2.1 预应力筋张拉

从当前大数据分析结果和应用经验总结分析，公路桥梁施工中应用预应力技术，存在结构张拉不易控制的问题。导致该问题发生的原因，主要集中于预应力筋张拉技术施工应用方面。因此，作为关键施工部分，需要对预应力张拉技术加强分析。具体而言，该技术应用中需要做好方法区分，按照施工要求选择先张拉法或后张拉法；再根据施工工艺要求选用匹配的工具。以后张拉法为例，其中对锚具的选择，如机械锚固类锚具的选择就十分关键（或者选用摩阻锚固类锚具）。通常选择工具时应该遵循综合评估，如单根或多根钢绞线应用方面，宜以机械锚固类锚具为准。对于相对复杂的公路桥梁施工部分，根据实际需求。则宜选择施工操作难度相对较大的摩阻类锚具。由于当前公路桥梁施工中应用了“产业链思维”，在实际应用预应力筋张拉技术时，应该将张拉施工准备工作、施工安装工作、施工质量检测工作统一起来，实施系统性管理，化解应用难题。

2.2 预应力筋穿束

与预应力筋张拉技术相比，预应力筋穿束技术应用中的功能特性相对明显，比如，在施工漏浆方面的预防、混凝土浇筑中的性能控制、规避重复施工等。具体而言，将预应力筋穿束技术应用于公路桥梁施工时，一般会选择密封性能较佳的塑料波纹管，从而在混凝土浇筑施工中，将预应力筋完全插入孔道之内。结合施工经验看，在穿入过程中，往往以后穿法为准，旨在提升施工后混凝土的性能，比如刚度与强度的提升。由于公路桥梁施工中，预应力筋穿束技术应用十分普遍，应用经验相对丰富，因而通过严格控制张拉力，可以有效预防漏浆现象。现阶段，由于采用了预应力筋穿束技术，可以将波纹管安装施工、混凝土浇筑施工、钢筋安装施工等各个施工环节关联起来，通过协同合作方式，推进施工进度，规避重复施工与交叉施工产生的诸多弊端。因而在整体上提高了施工质量，降低了施工成本，有利于促进施工质量管理。

3 公路桥梁施工中预应力技术的应用

3.1 工程概况

以某公路桥梁施工项目为例，有2座中桥，长100 m；涵洞30道，共427 m，设计时速30 km/h；全长9.474 km。根据项目施工设计方案，需要应用预应力技术。其中，选用预应力混凝土变截面现浇连续箱梁，泄水孔设置在箱梁底板，通风孔设置于箱梁腹板（孔径8 cm，孔间距4 m，距梁底0.8 m）；缓冲垫块设置于梁端；跨径支点位置45 m、跨中的中心梁高分别为2.6 m、1.9 m；桥台、桥墩位置处的箱梁均配套设置横梁，跨径端横梁分别为30 m、35 m，厚度为1.5 m，中横梁1.8 m。

3.2 施工准备

首先，通过分析施工方案和施工工艺，确定应用预应力钢筋束及其设置位置后，选择了标准强度为1 860 MPa的Φs15-15.2钢绞线，制孔以塑料波纹管为准；其中的锚具选择了与群锚张拉体系相一致的类型；采用了钻孔灌柱桩基础，桥墩桩基为1.8 m，共用4根；固定墩的设置以1.5 m桩基为准，共用4根。其次，由于该项目沿线地表存在道路、池塘、花圃、村道、果园、村庄、农田，地貌类型相对复杂，包括了坡残积台地、冲海积洼地、冲洪积台地、台间坳谷等。因此，在对地面不同道路里程的地面高程进行测量后，根据勘查结果分析，认为在该项目中应用预应力技术，对于材料的选择极为关键，而且，需要做好各项资源配置。所以，按照当前施工产业链条，确定了按施工设计方案，严格选择材料、实施材料进场检验与堆放后的随机抽检制度。同时在材料堆放区域进行了环境设置，以此预防外部环境接触预应力材料后产生的损伤问题。

3.3 技术应用

3.3.1 钢绞线的应用

以该项目为准，在应用预应力张拉技术过程中，一方面，以专业张拉设备为准，严格按照操作规范使用；另一方面，由于预应力技术应用中存在多重影响因素，因此，根据实际项目施工中的预应力技术应用管理需求，配套设置了质量控制管理方案。具体操作中先按照钢绞索的应用流程，设置了针对施工流程的施工质量评估表，能够满足其材料监管、监督管理、质量控制、安全管理需求；再按照钢绞线使用流程，进行了“空间位置定位”“穿束”“下料”“张拉”等施工操作。由于张拉施工中需要保证受力的均衡性，在本项目施工中，针对钢绞线两段的受力均衡问题，应用了预应用力张拉法。在预紧张拉施工环节，保障了其平衡状态，规避了缠绕现象的发生；在张拉施工环节，通过专业设备操作，实现了钢绞线的总预应力合成。对于粘结段的处理以压浆工艺为准，本项目中主要以手动压浆机进行压浆作业，在保证压浆均匀的基础上，节省了压浆时间。

3.3.2 多跨连续梁应用

连续梁属于多余约束结构，本项目中有2座中桥，根据实际施工需要配套设计了多跨连续梁方案，具体施工中关联到“抗弯承载力”和“抗剪承载力”问题，由于施工中存在承载力方面的不达标问题，配套应用了加固处理方案，具体如下。

首先，在受弯构件应用部位，使用了预应力技术，加强了受弯构件的承载力。其次，通过预应用力混凝土浇筑施工，确保了结构方面的抗剪承载力；为了化解施工承载力偏差问题，同时采用碳纤维材料进行了黏贴加固，从而保障了正弯矩区和负弯矩区的承载力。另外，由于多跨连续梁方面的预应力应用相对复杂，因此，应该做好技术配套应用。比如，对于混凝土连续梁施工关键技术的指标化管理，以及在总结构上安装钢束时的张拉次序等。以本次施工为例，其中就严格按照工艺要求采用了如下张拉次序，分别通过“第一批钢束—纵梁钢束—横梁剩余钢束”完成了安装施工。再如，施工挂篮的选型、应用。以本项目为例，根据箱梁长度与现场施工情况，采用了现场安装方式，行走选择了“后锚自锚式结构”，对于杆件之间的联结则以焊接方式为准。其中，主体结构包括了底模架、横梁、主桁、行走系统、悬吊系统及模板。

4 结束语

目前公路桥梁施工中对预应力技术的应用需求较大，由于现阶段公路桥梁施工中，存在“遇山开洞，过水架桥”的实际需要。因此，为了节约材料、优化施工工艺、增强公路桥梁安全性能、延长使用寿命、提升项目产品整体质量，有必要运用“产业链思维”，加强对预应力技术的研发设计投入。从而借助提高公路桥梁预应力技术研发能力，间接促进中国在公路桥梁工程项目方面的“工业设计能力”，为中国在全球同行业市场的业务拓展提供生产要素方面的优势，进而提升核心竞争力。