市政路桥施工中预应力技术的应用研究

马法强

广州市第三市政工程有限公司 广东 广州 510000

在城市交通系统当中，市政路桥是其中难以忽视的部分，不仅能为城市化建设提供动力，还可以保证人民群众的顺利出行，而且在市政路桥工程中，通常情况下都会应用到预应力技术。在具体开展市政路桥施工建设工作期间，施工人员严格遵循施工载体的实际需求，合理的应用预应力技术，能够极大的提升构件刚度，降低裂缝问题产生的概率，为市政路桥的耐久度提供保障，有效优化工程建设质量。在市政路桥的整个施工过程中，通过预应力技术的作用能够使混凝土出现裂缝的时间有效延缓，也就是说混凝土的耐久性得到了增加。在保证市政路桥能够满足出行、运输等基本需求的同时，还能是使资源获得更加高效的利用，进而发挥更大的价值，促进路桥工程整体结构的稳定性，进而延长其使用寿命。

1 预应力技术在路桥工程中的应用价值

作为一种在工程结构中应用预先施加一定拉（压）应力的技术，预应力技术在路桥工程中得到了广泛的应用。其具有显著的优势，如提高结构的承载能力和抗震性，提高结构的持久性和耐久性，同时还能够提高结构的安全性。预应力技术可通过将一定的初始化拉力施加于混凝土杆件中，使得混凝土结构能够承受轴向压缩力和弯曲矩，并且保证结构在受力后不易出现横向变形，从而提升其承载能力和抗震性。此外，预应力技术还能够抵消混凝土结构在使用过程中所产生的张力，从而减轻混凝土结构的应力、提高强度和耐久性，延长使用寿命。除此之外，预应力技术能够提高路桥工程结构的安全性，降低开裂情况和水平位移，保证结构的稳定性和使用安全。这一方面得益于预应力技术能够将结构的压缩力有效地分散到整体中，另一方面也得益于结构的稳定性得到了提升。预应力技术在路桥工程中应用的价值具有非常显著的优势，不仅可以提高结构的承载能力和抗震性，提高结构的持久性和耐久性，也可以提高结构的安全性。预应力技术的应用将不断地推动路桥工程领域的发展，创造更多的社会和经济价值。未来，我们应持续推进预应力技术的发展，不断推陈出新，以适应路桥工程领域日益复杂的需求，助推经济社会的可持续发展。

2 在市政路桥施工中应用预应力技术的要点分析

2.1 施工前的技术准备

市政路桥预应力施工中最重要的一步是施工前的技术准备。在这一阶段中，需要进行材料供应、工艺准备和人员配备等各方面的准备工作，以保证施工质量和进度。首先，需要与供应商充分协商，确保材料的品质、数量能够满足需要。然后进行采购、检验、储存等各方面准备工作，以确保材料供应符合施工进度和要求。其次，需要根据设计要求对施工方案进行制定和方案评审，包括施工程序、检测方案、计算预应力等。在方案制定的同时需要考虑到现场实际的条件和特点，制定合理的质量控制方案，以确保施工进度和质量。最后，需要聘请专业的设计师、施工人员等，他们需要对预应力技术有深入的了解和认识，熟悉预应力施工的规范和要求，有丰富的实践经验。此外，还需要有质检人员负责现场的质量把关和监督，确保施工符合要求。正确认识和做好施工前技术准备工作是保证市政路桥预应力施工质量和进度的重要保障。只有在各方面准备工作充分的情况下，才能确保施工顺利进行，并达到预期的效果[1]。

2.2 预应力筋的加工和安装

预应力技术作为一种重要的施工技术，其核心在于预应力筋的加工和安装。在预应力施工的过程中，预应力筋是起到至关重要作用的。因此，在进行预应力筋加工和安装时，需要注意以下几个方面。首先，在加工预应力筋时，需要严格按照设计要求进行加工，保证预应力筋的长度、直径、弹性模量及表面光洁度等均符合设计要求。此外，在加工预应力筋时，也需要进行前标记和后标记，以防止发生姿态变化等问题。接着，在选择预应力筋的安装位置时，需要选择合适的混凝土块和布设方案。选定方案后，需要严谨布置预应力筋的位置，并按照设计要求将其置于正确的深度、间距。在进行定位和间隙控制时，需要注意测量精度和偏差控制。第三，在进行预应力筋的张拉时，也需要严格按照设计要求进行张拉，以控制其张拉力值和变形情况。需要注意预应力筋的张拉顺序和变形率等，以保证预应力效果的稳定性。第四，在选择接头时，需要保证接头材料的性能符合要求，强度和刚度等参数满足设计要求。同时，也需要特别注意接头与预应力筋、混凝土之间的黏结效果。最后，在加工和安装预应力筋的过程中，需要进行全过程的质量控制，确保加工和安装工作符合要求。需要记录代码和零件号，避免出现材料混乱和错误安装[2]。同时，还需要对加工和安装现场进行监测，保证各个步骤的及时性和正确性。合理加工和安装预应力筋对保证预应力施工的质量和效果至关重要，需要严格控制每个步骤，确保施工质量符合设计要求。

2.3 预应力张拉

预应力张拉是预应力技术中的一个重要步骤，在混凝土强度达到设计要求之前，需要通过预应力张拉来产生压应力和黏结作用。在这一过程中，需要注意以下几个方面：首先，需要按照设计要求确定预应力张拉的顺序和张拉的力值大小。通常情况下，预应力张拉的顺序是自下往上、自内部往外部；同时，预应力张拉的力值大小必须符合设计要求，以保证施工质量和工程安全。其次，在进行预应力张拉时，需要控制预应力筋的变形情况，以确保预应力效果的稳定性。同时，也需要注意预应力筋在张拉过程中的变形速率和变形量，以避免过度变形。第三，还需要注意预应力张拉的时间，具体可以参考混凝土的强度发展规律和膨胀变形情况，确定最佳的张拉时机。在张拉前，需要对预应力筋和预应力锚具的状态进行检查，确保其良好的工作状态，以避免出现安全事故。最后，在进行预应力张拉时，还需要特别注意操作人员的安全，采取必要的安全措施，以防止发生人身伤害[3]。预应力张拉是预应力技术中的一个重要环节，需要严格按照设计要求进行操作，并注意控制预应力筋的变形情况和变形速率等参数，以确保预应力效果的稳定性。

2.4 粘结固化和割缝

粘结固化和割缝是预应力技术中的两个非常重要的步骤，在预应力筋张拉完成后必须进行。这两个步骤都对预应力体系的稳定性、安全性以及美观性都有着不可忽视的影响，需要严格按照设计要求进行操作。其中，粘结固化的作用是增强混凝土与预应力筋之间的黏结，从而使两者能够更好地发挥协同作用。在进行粘结固化时，需要控制温度和湿度，使其保持在适宜的范围内。通常情况下，混凝土表面的温度应保持在5℃以上，且湿度应保持在50%以上。而割缝的目的是为了消除混凝土的初始应力，防止表面开裂。同时，割缝也能够分离不同的构件，使其能够自由膨胀和收缩。在进行割缝时，需要控制切割角度、深度和方向，以确保割缝的平整度和美观度。割缝的时间通常是在混凝土强度等达到设计要求后，但在混凝土还未完全凝固前进行，以确保割缝的效果。需要特别注意的是，粘结固化和割缝的操作都需要非常细心和谨慎，任何一个瑕疵都可能影响整个预应力体系的稳定性和安全性，从而导致非常严重的后果。因此，在进行这两个步骤时，需要严格按照施工图纸和技术要求进行操作，同时还需要进行充分的监测和质量控制，以确保施工质量的合格性。粘结固化和割缝作为预应力技术中的两个关键步骤，需要严格按照设计要求和技术规范进行操作，并注意控制温度、湿度、割缝角度和深度等参数，以确保施工质量的合格性和工程安全的稳定性[4]。

2.5 检测和验收

预应力结构的检测和验收是预应力技术中的最后一个环节，也是非常关键的一步。它的主要作用是确保预应力结构符合设计要求和规范标准，达到预期的安全性、耐久性和可靠性要求。在进行检测和验收时，需要注意以下几个方面：首先，需要进行各种物理性能测试和结构性能测试，以评估预应力结构的性能表现，包括轴向力和应力变形等指标。具体的测试方式和方法需要根据预应力结构的类型和设计要求而定。其次，需要检查预应力构件和连接处的粘接质量，包括钢筋、混凝土以及连接装置等。特别需要注意的是，预应力筋与混凝土之间的黏结情况，以确认其牢固稳定。第三，还需要进行施工质量的审核和检查，包括预应力筋及接头的加工和安装质量，张拉力值的准确性和稳定性，粘结固化和割缝等操作是否符合要求等[5]。最后，进行验收时还需要对工程结构的外观和美观度进行评估，以确保预应力结构与设计要求一致，具备较高的美观性和实用性。

图1 预应力结构数据测试工程示意图

3 在市政路桥施工中应用预应力技术的创新路径

3.1 材料创新

传统预应力材料主要包括钢筋、钢绞线和预应力混凝土等，它们在市政路桥施工中应用广泛。然而，这些材料存在许多问题，如腐蚀、老化、疲劳等，影响了施工质量和工程寿命。因此，针对这些问题，需要进行材料创新，开发新型材料来提高防腐性能和可靠性。一种可以探索的新型预应力材料是碳纤维增强聚合物（CFRP）材料。CFRP材料具有重量轻、强度高、导电性低、无磁性、耐热、耐腐蚀和不易老化等优点，在预应力施工中具有广泛的应用前景。与传统预应力材料相比，CFRP材料具有更好的耐腐蚀性能，可以延长工程寿命。此外，还可以探索开发其他新型预应力材料，如玻璃纤维增强聚合物（GFRP）材料和无铅钢材料等。这些材料在预应力施工中也具有一定的应用潜力，可以改善传统预应力材料存在的问题，提高施工质量和工程寿命。总之，在市政路桥施工中应用新型预应力材料的创新能够提高材料的防腐性能和耐久性，降低维护成本，对于提高工程质量和提高交通安全具有重要的意义。

3.2 施工工艺创新

在传统预应力施工过程中，一些常见的问题，如施工难度大、工期长、材料浪费等一直困扰着工程建设者。为了解决这些问题，需要以创新为主导，探索新的施工工艺，并不断提升设计与施工的水平。一种可能的解决方案是采用预制预应力构件的施工技术。这种工艺先将预应力构件在工厂里预制好，并在现场组装，以此来缩短施工时间、降低浪费、并提升工程质量。另一种可行的方案是采用注浆法预应力，通过将预应力杆注入混凝土中，并通过灌浆管进行灌浆，可以形成预应力的理论应力分布状态。相较于传统施工方法，注浆法预应力具有操作简单、材料节省、并且施工速度较快等优点，同时能够确保预应力的通常较为充分，从而提高构件的施工质量。在工程建设中，采用新颖的施工技术、材料、设计理念等，将实现真正的魅力工程。因此，需要不断探索和创新，才能为市政路桥施工带来更为明显的改进和进步，为工程建设注入源源不断的生命活力[6]。

3.3 监测技术创新

为确保预应力构件的质量和安全性，传统预应力施工过程中需要对构件进行监测，并及时发现并解决问题。然而，传统监测技术精度不够高、无法智能化等问题，使得监测难以取得理想效果。为此，需要进行监测技术创新，探索高精度、智能化的监测技术，以提高预应力构件的质量和安全性。如开发更高精度的传感器、建立智能化监测系统、研发小型化监测设备等。科技的力量不断推动监测技术创新发展，将持续推进预应力施工质量和效率的提高。

3.4 设计理念创新

在传统预应力设计过程中，环保和节能等理念往往被忽视，这导致预应力构件在使用过程中可能会给环境和能源带来不必要的负担。因此，为了解决这一问题，必须创新设计理念，注重环保和节能。其中，生态设计可以是一种有效的解决方案。通过采用环保材料、注重节约能源、强调生态平衡等方式，生态设计可以使预应力构件不仅满足机械性能和安全性能，而且关注环境影响。例如，在预应力桥梁设计中，可以采用生态桥梁技术，如增加植被绿化面积，利用雨水收集与利用系统等，既能提高桥梁建设的环境友好性，又能降低桥梁的运用成本。除此之外，智能化设计也是一种创新的设计理念。通过集成感知技术、自主决策技术、自适应控制技术等，智能化设计能够实现预应力构件在使用过程中的自我适应、自我检测、自我修复。例如，在高铁预应力桥梁设计中，可以采用智能预应力控制技术，实现桥梁的智能化控制、监测及报警等功能，充分提高了桥梁的安全性、稳定性及可靠性。

4 结束语

总而言之，将预应力技术应用在市政路桥工程之中，不仅能够大幅提升路桥结构的轻便程度，还能够高效管理与控制路桥主拉应力，为路桥整体结构的抗裂性能提供保障。在实际应用预应力技术期间，施工建设人员需要严格依照标准规范落实有关操作，综合考虑施工建设要求，选择有效的施工建设方法，保证可以达成理想的施工建设效果。