公路桥梁施工中预应力技术应用分析

2022-06-28李建华

大科技 2022年24期

李建华

（芒市交通运输局，云南芒市 678400）

0 引言

在当前我国路桥事业发展进程中，通过对预应力技术的科学应用往往能够有效提升公路桥梁工程的施工质量。近年来，随着我国预应力技术应用的逐步成熟，为合理规避公路桥梁工程项目施工中的常见问题，可通过预应力技术来对相关问题进行解决，借以达到提升路桥工程施工安全、在一定程度上减轻自重、节约建设成本，并尽可能减少裂缝。

1 公路桥梁工程中预应力技术的优势

1.1 高效节能

预应力技术的应用具有高效性以及节能性的优势，其高效、节能的优势主要体现在以下两个方面：①在进行降低荷载设计的过程中采用高强度的材料进行施工，明显在自重比的降低方面相较传统材料占据上风，可实现对于施工用料的有效降低，另外，有效增强了桥梁的抗裂能力以及抗疲劳能力，在一定程度上使得后期维护以及修缮的费用得到了有效降低，不仅节约了原材料，满足了当前国家倡导的绿色、低碳建设理念，同时还有效为施工单位节约了建设成本。②通过对预应力技术进行应用还能有效提升建筑材料的可塑性，使其在路桥工程项目外观的设计方面能够发挥其主要功用，保证公路桥梁工程建设项目的外部形象能够与周遭的施工大环境相得益彰，实现建筑的协调之美。同时，这一技术的应用范围往往没有过多的局限性，预应力技术不仅适用于不同构造的建筑工程，而且还能在不同结构的建筑体系中进行突破和创新，具有一定的创新性，确保了工程施工高效进行[1]。

1.2 有效提升建筑构件的稳定性

在路桥工程建设的过程中应用预应力技术可对构件的稳定性起到提升的作用。由于在施工中势必会运用大量的建筑构件来进行操作，而建筑构件间往往会由于受到不良操作导致连接不稳，致使工程整体的稳定性大打折扣。通过利用预应力技术往往能够有效增强构件与构件之间的拉力，有效避免连接失误现象，对混凝土裂缝现象也能起到规避作用。一般混凝土的裂缝现象往往存在于跨度较大且建筑构造较长的公路桥梁工程项目的施工中，由于我国当前的诸多交通建设工程往往具备跨度大且长度长的特征，为此，在当前我国公路桥梁工程项目的建设中预应力技术往往得到了广泛的应用。这一技术能够促进混凝土构件预应力的提升，使其即使出现裂缝依然能够进行快速修复，为钢筋混凝土构件的稳定性提供了有效的技术保障[2]。

2 公路桥梁施工中预应力技术的应用

2.1 预应力钢绞线的应用

预应力钢材的选择在预应力技术的应用中是一项十分重要的工序，预应力钢材质量的高低往往直接决定了公路桥梁工程建设质量的优劣。一般情况下，在大型公路桥梁工程的施工中会经常用到冷拉钢丝以及低驰钢丝等钢材质建筑材料，由于低驰钢绞线不仅造价低而且外形美观，因此，属于较为常用的预应力钢建筑材料[3]。

2.2 预应力锚具的应用

在机械锚固环节与摩阻锚固施工环节之中往往会设计到针对预应力锚具的选择和应用，正确精准的选择往往能够有效提升公路桥梁建设的施工品质。在进行摩阻锚固时，往往需要通过对加工预应力钢材，使之发挥其锚旋作用达到紧实状态；而进行机械锚固环节时，则应结合具体的施工现场进行操作，通过建设出良好的锚定作业环境，来完成锚固作业。选用适应工程具体施工环境的预应力锚具往往能够有效促进施工环节的合理推进。

2.3 预应力技术在路桥钢筋混凝土结构中的应用

在大型路桥钢筋混凝土结构建设的过程中，往往会受到诸多内部因素以及外部因素干预，例如；气温的变化以及承重的增大等，于是致使钢筋混凝土裂缝现象出现。为有效规避这一问题，在路桥钢筋混凝土架构建设的过程中往往会应用预应力技术，尤其是在钢筋混凝土架构正式投入应用前。预应力技术应用不仅能够对混凝土结构进行试压操作，对其进行有效的张拉，使其提前对钢筋压力得到有效感知，而且在路桥钢筋混凝土的结构中合理利用预应力技术往往还能起到对混凝土裂缝病害的预防。通常情况下，碳纤维材料在预应力技术的应用中非常普遍，在我国近两年持续强调碳达峰以及碳中和的大环境下，碳纤维材料的应用被各大建筑单位广泛应用，这一材料不仅质量较轻，同时还兼具强度较高的属性，对于施工中原材料的重量问题能够起到很好的解决作用，另外，在钢筋混凝土结构进行施工的初始阶段，为有效提升加固作业质量，在进行加固的过程中往往需要粘贴碳纤维片来对拉应变和压应变进行增加，从而提升结构内部原始内力、有效加固结构，大大降低了钢筋混凝土结构的裂缝现象，有效提升结构的稳定性。这一原理往往同样被应用在混凝土路面建筑中，以下不再赘述。

2.4 公路桥梁钢筋混凝土浇筑中预应力技术的应用

混凝土结构的建设在当前路桥工程建设的过程中仍旧是建设的主旋律，混凝土的裂缝病害在施工中以及工程的最终使用中比较常见，为对其进行良好的规避，在进行路桥钢筋混凝土浇筑时应当合理应用预应力技术。其作用机制往往在于，由于钢筋的回缩力比较好，会将回缩力传递到受拉位置，于是这一部分的混凝土结构收到压力，其内部结构的受拉区域就会发挥其主要功用，此时，混凝土结构具备的预应力可以起到对外界压力的防御效果，这有力学特征的应用往往能够减少混凝土浇筑中裂缝病害的产生。值得注意的是，在公路桥梁混凝土结构工程施工完毕后，应对其结构的荷载、形式、承载力、刚性以及稳定性等方面进行验收，以混凝土底板拆除为例，在建设中针对底模进行拆除时，混凝土的强度应满足以下要求，详见表1。

表1 底模拆除时的混凝土强度要求

3 公路桥梁施工中预应力技术应用的主要问题

3.1 锚具的尺寸问题

在桥梁工程项目建设的过程中，绝大多数施工单位都能够按照规定的标准进行施工，不过在某些具有一定技术争议的施工部分，不同的施工方采用的应对处理方式则不尽相同，在锚具尺寸的处理方面就存在一定的分歧，极少数过分追逐经济效益的施工单位往往在板梁结构和预应力箱梁底板的具体应用中采取减小界面尺寸的处理方式进行操作。如此一来，由于技术发展的成熟度不够往往会出现钢绞线受力不均的现象，加上扁孔自身较小的基本属性，不仅导致了孔道压浆的顺畅度受到影响，同时，使得压浆的密度和质量受到影响。

3.2 预应力孔道压浆的质量问题

预应力技术在施工过程中的应用会涉及预应力孔道压浆的质量问题，在预应力孔道压浆时有效应用这一技术，不仅能够对预应力筋起到良好的保护作用，避免预应力筋出现锈蚀现象，而且还能使得桥梁结构与预应力筋共同协作，使得结构更具稳定性。然而在实际的应用中，往往存在预应力孔道压浆的质量达不到相关部门规定标准这一现象，压浆密实度不够且漏灌、漏浆的现象时有发生，严重威胁着桥梁的稳定运行。

3.3 实际混凝土强度

在近现代的路桥工程建设中，通常会用到掺加早强剂的方式来对预应力混凝土的强度进行提升，一般在进行浇注混凝土之后，张拉预应力即开始进行操作。加强混凝土的强度需要足够的时间作为加强前提，一般情况下，强度的增长要比弹性模量的增长要快一些，由于上述情况的出现，往往会导致混凝土在早期出现较大的形变，于是提前张拉预应力就会造成预应力损失现象的加剧，从而影响到桥梁梁体的荷载力，一旦桥梁梁体结构荷载力不足往往就会产生裂缝的病害现象。另外，一小部分的测量工程人员在施工现场进行测算时没有利用实际混凝土强度进行计算，于是导致了相关指标出现误差，为施工带来不利影响，甚至有可能造成未来事故路段的产生。

3.4 后张预应力结构与张拉力控制

预应力桥梁在建设中一旦没有做好后张预应力结构与张拉力的科学控制，势必会影响到桥梁总体的建设质量。在具体的实践中，进行张拉作业的过程应对张拉力以及预应力筋伸长量这两个方面进行同时控制，并且要坚持以张拉力作为主要控制内容，要保持张拉力和伸长量的指标以及效果的一致性。在进行这一操作时，张拉施工人员的综合素质显得尤为重要，专业的张拉人员在这一过程中能够做到高质量完成操作，然而经验不足、专业能力不够的张拉施工人员往往极易在施工的过程中出现一系列地操作失误，进而引发张拉力出现高低不均的现象。在多束张拉的过程中往往更容易操作失误。

4 公路桥梁施工过程中预应力技术的问题及改进措施

4.1 张拉前的裂缝问题

遇到温差较大的施工环境往往会导致预应力构件产生裂缝问题，在钢筋混凝土构件的施工中，裂缝这一病害现象十分常见。为此，面对张拉前的裂缝问题相关的施工人员不仅要对预制施工现场的实际状况进行全方位地勘查和了解，与此同时，还应对构件的质量进行有效控制，于是对于施工人员的专业素质提出了较高的要求，要求施工人员应具备专业的业务能力，针对混凝土张拉前的裂缝病害做好有效的规避和管控。

4.2 后张预应力结构张拉力控制的问题

一旦在张拉作业的过程中没有按照相关部门规定的标准进行操作，势必会影响到张拉力控制的精准度，对桥梁质量的建设产生威胁。通常来讲，张拉作业会同时对预应力伸长量以及张拉力进行控制，将张拉力作为控制中心，以伸长的具体数值来对张拉力进行校对以及核准。在进行后张预应力结构张拉力的控制时，一般会用到15 级油压来对张拉力进行有效计量，不过在实际操作的过程中，由于受到千斤顶未经计量标定就开始张拉以及相关张拉施工人员的专业度不够等一系列因素的影响，往往会导致在具体的张拉力计量中存在一定的偏差。一旦遇到张拉较多的现象，而每束张拉力又不尽相同，于是导致弹性取值的模糊以及预应力筋伸长值的不确定性，进而导致后张预应力结构张拉力无法在规定的标准实现标准化控制。面对这一问题，应从施工人员的专业性方面着手，在提升施工团队总体施工水平的基础上，有效保证后张预应力计算指标的精准度，从而实现对其质量的有效管控。

4.3 预应力效应的控制

针对路桥工程项目建设中预应力技术的合理化控制这一层面来讲，针对预应力效应的有效控制是一项十分重要的内容，良好的管控往往能够对项目质量起到有效的提升作用，为有效提高管控效果应从以下3 点入手进行管控：①有关施工团队以及其中的施工、设计人员应结合过往经验以及项目本身的实际状况来进行有效的合理化设计，尤其是针对预应力钢束分布图的拟定，应当进行多方会审，有效保证设计图纸的可行性。②针对桥梁总体结构的模面应全面检查，在保证预应力技术管理体系有效建立的前提下，加强对相关设计以及施工人员的有效管理，只有以人为本，从人的角度出发，才能真正做到对预应力效应实现真正意义的科学控制。③在施工中，一旦出现预应力与路桥工程结构荷载力之间存在巨大差异的情况，为保证其分布的合理性，应及时对预应力钢束的布局状况来做出合理调整，同时，还应再次检查横面预应力的实际情况。

4.4 预应力钢筋孔道的堵塞问题

孔道的堵塞问题在路桥工程建设预应力技术应用的过程中十分常见，一旦出现这一现象往往会直接影响到工程的建设周期以及质量等等，有效保证预应力孔道的顺畅性应从以下两个方面出发。一方面，应针对阻塞部位通过坐标定位等方式进行精准定位，并选用慢速钻孔的方式进行处理，从而绕开主筋，为施工的灵活性进行托底，同时，还能使得钢绞线能够自由伸长；另一方面，处理堵塞现象过后应对孔口进行科学化封堵，从而提高孔道的使用率，为工程的稳定性提供一定的保障。