桥梁工程中预应力技术的应用研究

摘 要：在我国经济建设与城市化建设稳步推进的背景下，桥梁工程数量每年呈稳定增长态势，对其质量要求也愈加严格，需大力应用现代化的施工技术，其中预应力技术有助于强化桥梁抗裂能力，优化构件受力性能。本文以桥梁工程施工建设预应力技术应用易出现的问题为切入点，重点分析了预应力技术具体应用流程，进一步探讨了技术质量优化手段。

关键词：桥梁工程；预应力技术；张拉力控制；预埋件安装文章编号：2095-4085（2024）02-0052-03

0 引言

预应力技术应用在桥梁工程施工建设中，是通过在构件内预埋预应力孔道，之后浇筑混凝土，当混凝土结构弹性模量和强度都合乎工程设计要求后，以张拉预应力筋的方式向混凝土施加压力。预应力技术有助于在原有的基础上强化结构性能，规避结构裂缝，减少不必要的资源使用，促使桥梁工程承载力与跨度都得到明显提升。

1 桥梁工程施工建设预应力技术应用易出现的问题

1.1 波纹管堵塞

波纹管堵塞是预应力技术应用在桥梁工程施工建设中出现的最为普遍的一种问题类型。开展桥梁浇筑施工作业，波纹管道会流入一定的混凝土材料，引发管道堵塞问题。当波纹管道堵塞，之前设定好的预应力钢筋将难以从管道中顺利通过，造成钢绞线和钢索的拉长值受限［1］。引起这一问题的根本原因在于，施工人员没有严格遵守管道安装标准规范要求，使得管道存在位移以及连接点松动状况，最终混凝土流入波纹管道中。

1.2 张拉力控制

在桥梁工程施工建设中应用预应力技术，施工核心在于把控预应力结构的张拉力，若预应力工序不合乎规范要求，将导致张拉力控制不过关，后期容易出现张拉力失衡以及预制构件裂缝等质量问题。在桥梁工程正式开展施工作业之前，设计人员需仔细计算好预应力筋与预应力结构伸长量，明确桥梁张拉力各参数，为后续开展张拉力控制工作提供便利。但是当桥梁张拉力控制存在一定的误差，难以得到准确的预应力筋伸长量，则只能通过模量取值法来得到相关数值。而且在张拉力控制时，钢筋混凝土结构承受荷载不断增加，预应力构件易出现裂缝，且还会继续扩大。

1.3 孔道压浆

预应力技术在桥梁施工孔道灌浆过程中应用，容易遇到一些质量问题。在进行灌浆作业时，配制的浆液和预留孔不符合质量要求，这将导致储罐泄漏和质量不稳定问题。当浆液制备的水灰比不等于规定值时，孔隙不能处于饱和状态，导致浆液内部孔隙变大。再加上施工人员施工技术应用不规范，难以满足质量标准要求。

2 桥梁工程中预应力技术具体应用

2.1 妥善处理锚固锚具

当前时期的桥梁工程需契合低碳环保目标，要最大程度上延长使用生命周期，预应力技术有助于实现这一目标。在桥梁工程钢绞线布置时，需合理应用预应力技术，具体位置为桥墩顶端位置的导向槽、锚固一侧横梁与横肋等，保证张力和拉力代表负荷大小利用得当［2］。布置锚垫板时，施工人员应按照桥梁工程施工设计图纸要求，持续调整锚固上方的横梁方向与位置，直至合乎规范要求。在工程施工建设应用预应力技术过程中，应持续关注弯曲位置的曲率半径，确保其处于准确无误的状态下，同时注意监测桥墩顶部的导槽和横肋是否被控制处于稳定平滑状态。

2.2 加固处理路桥受弯结构

应用预应力技术于桥梁工程，还需加固处理路桥受弯结构。由专门的施工人员负责桥梁结构检查作业，每间隔一定的时间期限就要有针对性地开展保养维护和加固处理，进而强化桥梁的承载能力和使用性能，从而延长其使用生命周期。在预应力技术的支持下，桥梁整体结构的稳定性和牢固性都会得到明显增强。预应力技术相比于其他桥梁施工技术来说，应用操作流程较为简便，尤其可以强化碳纤维材料应力，所以将其应用在桥梁受弯曲结构中，会有着更加突出的表现。当桥梁工程受弯曲结构处于偏高应力下，易被碳纤维预应力构件所影响，造成弯曲结构受损。所以，需在碳纤维材料中添加恰当的预应力，强化受弯曲结构稳定性，发挥出最大效能。

2.3 预埋件安装

预埋件安装是桥梁工程施工建设的关键阶段，在此环节应用预应力技术，要着重把控技术应用要点。

第一，在和梁顶相隔0.7m处，纵桥向间距2.5m位置上安装直径为8cm的通气管，紧贴腹板梁端模板，同时在其上方加设螺旋筋。

第二，安装梁底泄水孔，直径同样控制在8cm，处于纵桥向与边墩梁端的1.5m和6.5m处各安装一排泄水孔，中墩梁端1.25m与11.25m位置则设置2排泄水孔，横桥向各箱室下方也设置2个泄水孔。在安装泄水孔时，需确保底模和管材处于紧贴状态下，顶口和设计底板顶面不保持一致，应当高出10cm，顶口被塑料胶布严密封住，且在上方加设一层螺旋筋（如表1）。

第三， 当底部腹板钢筋和预应力安装正确后，内部模板安装作业才可正式开始。内模应采用厚度为1.5cm的厚胶合板，并应预先分段完成。每个节段的长度应控制在4～5m的范围内，便于后续吊装作业。在正式吊装过程中，应在腹板钢筋梁端位置上进行内模顶高程测量，同时在模板拼缝位置上粘贴一层胶带，确保接缝足够密实。内模应尽可能采取顶支设方式，准确计算出主次龙骨。

第四，安装顶板钢筋和预应力。箱梁应当选择应用二次浇筑工艺，首次浇筑底腹板，再次浇筑顶板，顶板钢筋和预应力安装工序等同于腹板安装。

2.4 预应力施工工艺

预应力技术深化落实在桥梁工程施工建设中，需确保预应力施工工艺应用得当，质量过关。

第一，做好张拉施工准备工作。张拉操作应在智能张拉设备的帮助下完成，在正式操作之前需要提前校准设备。所用高压油表的精度应高于1.5级，设备校准扮演着十分关键的角色。同时应绘制完整的张力关系曲线，以指导后续桥梁工程的现场张力操作。张紧设备所囊括的测力装置和压力试验机的误差应小于2%，压力表常用读数应小于刻度盘的75%［3］。所使用的预应力张拉器具处于长期维护和校验状态下。在工程所用到的全部预应力钢绞线张拉之前，需依照钢束张拉吨位计算与复核张拉伸长量。

第二，进入到张拉作业环节。腹板内模拆除时机为砼强度为2.5MPa时，砼强度与弹性模量都100%合乎设计强度，并且龄期超过一星期后才可实施张拉作业。桥梁工程张拉作业应当采取对称方式，先将腹板束张拉，之后再张拉顶板束。预应力张拉则秉承着先长后短、先中后边、左右平衡对称基本准则，张拉施工过程中主要采取应力控制，辅助一定的伸长值校核方法。施工张拉的依据为工程理论伸长值以及控制压力表读数，张拉每一束预应力筋，都要及时做好记录。预应力钢束设计张拉控制力计算公式为P=con×Ay×n×103，其中P为预应力钢束锚外控制张拉力；con为预应力钢束锚外张拉控制应力；Ay是每根钢束的截面面积；n则为同时张拉的钢束具体根数。

第三，预应力钢筋束张拉合格后，需要在48h内进行预应力管道灌浆作业。水泥浆水灰比应控制在0.4以下，灌浆作业需要一次性完成，由此才能获得饱满密实的浆液。此环节需第一时间对孔道进行全面处理，将之前封锚和封端所用到的钢绞线切除，选择使用砂轮切割机完成此项工作。之后，锚头封堵选择使用早强半干砂浆，用薄膜全面仔细包裹好外端位置，只在外裸露一个压浆孔，压浆工序开展作业时机为砂浆强度为20MPa时。压浆通道要始终保持在畅通状态下，并且在其上方安装排气嘴与压浆嘴，管道被清水全面清洗。抽真空作业需借助真空泵机组，全面检查管道密封状态，最终得到真空度为-0.08至-0.1MPa之间的管道。进行浆液拌制时，浆体搅拌需遵守配合比要求，拌制时间至少为3min。在压浆作业过程中，真空泵保持连续作业状态下，且带有负压，当管道被浆液全部填充后，依次打开排气阀，当排气孔对外排出的原浆稠度等同于桥梁工程施工设计要求后，将排气孔关闭，同时向内继续施加0.5～0.7MPa气压，施加时间不能少于5min。

2.5 做好支撑架体

支撑架在预应力桥梁的形成过程中起着辅助作用，特别是在现浇带有拱度的预应力连续箱梁桥中，具有突出的性能表现。在混凝土箱梁施工准备阶段，要根据桥梁工程的实际需要，进行预压基础的换填加固和预压支护作业，尽量避免桥梁工程支护系统出现非弹性变形和基础沉降质量差的问题。根据工程施工建设以及预应力技术应用要求，采取5级加载的方式，确保前一级荷载足够稳定后才可继续施加下级荷载。并且在箱梁每个跨底模纵向支点处、1/4跨、1/2跨以及3/4跨位置作为沉降观测点。进行预压作业时，需同步监测地基和排架沉降量，确保其合乎标准规范要求后，则可进入到下一环节卸载作业。要对盘扣式支撑架做加密处理，美化预应力桥梁形态，进一步提升其质量。

3 预应力技术应用质量优化手段

3.1 注意把控管道注浆质量

注意把控管道注浆质量是优化预应力技术应用质量的关键。未应用压力表之前需做好校准处理工作，在灌浆作业过程中，设备的清洗处理要及时，防止影响灌浆质量。使用高压水枪清洗管道，之后由高压气体吹干，在压浆时，施工人员应密切关注出浆状态，出浆表现出流畅且稳定，并且稠度和盛浆筒浆体一致时，则压浆泵和另一侧阀门都可关闭。压浆过程中，水泥强度不能高于30MPa，水灰比的调整可借助于减水剂，泌水率控制在2%，可以在1d期限内初浆被全部吸收。为了保证水泥浆能够满足桥梁工程根本施工要求，还应当在其中添加适量的膨胀剂，膨胀率要保持在15%以上，拌和时间不能少于5min，由此得到的水泥浆其粘稠度才更加均匀化。压浆时的浆体温度应集中保持在5～30℃区间范围内，自上至下进行孔道压浆［4］。

3.2 强化预应力结构张拉力控制

优化预应力技术在桥梁工程中应用的质量，需重点强化预应力结构张拉力控制。施工人员需预先仔细计算好预应力施工所需张拉力，得到一个准确数值，以此为基础，有针对性地调整工程施工计划。因为张拉力控制成效是否过关，关乎桥梁工程的最终施工质量，所以要着重把控张拉力数值，按照预应力伸长值实时更新调整预应力筋张拉力控制要求，误差控制不能高于6%。预应力结构张拉力控制的基础数据为预应力筋伸长值，为了能够最大程度上确保该数值无误，需在原有的基础上进一步推动预应力张拉力控制流程趋于完善，尽可能降低误差。

3.3 把控预应力筋定位

桥梁工程应用预应力技术离不开预应力筋的支撑，它是衡量技术应用效果的基本工具。在科学的范围内定位预应力筋有助于最大限度地发挥预应力技术的优势。施工人员应根据预应力技术应用设计方案，合理确定预应力筋铺设具体数量和实际位置。所选择的预应力位置应具备足够坚固和光滑性能，同时预应力结构中的锚板也应要与预应力筋保持垂直状态。在混凝土浇筑作业过程中，预应力筋会面临一定的位移风险，所以需提前将结构中的承压板固定，准确无误地标记出预应力钢筋和预应力梁体连接的边线位置，使用钢筋将其捆扎在一起。之后预应力筋被钢绞线缓慢升起，被妥善安装在承压板与钢筋梁上方。此外，施工人员还需仔细核对波纹管各参数，全面清除波纹管道内部的折角与毛刺等不良物质，波纹管道定位无误后再将预应力筋固定，确保其不会出现上下起伏状况。

4 结语

综上所述，预应力技术作为桥梁工程施工建设中的关键技术手段，其应用成效将直接决定桥梁最终的施工质量。将此技术应用在桥梁工程中，主要集中在妥善处理锚固锚具、加固处理路桥受弯结构、预埋件安装、预应力施工工艺以及做好支撑架体，将预应力技术所具有的优势最大化发挥出来，以推动我国桥梁建设水平不断提升。

参考文献：

［1］龙泓宇.预应力技术在桥梁工程建设中的应用及质量控制研究［J］.城市建设理论研究（电子版），2022（33）：127-129.

［2］刘思平.市政桥梁工程中预应力施工技术的应用研究［J］.城市建设理论研究（电子版），2022（25）：76-78.

［3］程梦琦.预应力技术在桥梁工程中的应用［J］.建设科技，2022（12）：99-102.

［4］胡仲川.桥梁工程施工中预应力技术的应用［J］.工程建设与设计，2020（14）：185-186.

作者简介：李维平（1990—），男，汉族，湖南桃源人，本科，工程师。研究方向：道路桥梁与隧道。