談公路橋梁施工中預應力技術的應用

梁左生

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

隨著社會經濟的發(fā)展，公路橋梁的建設也越來越多，因此公路橋梁施工技術也發(fā)展的越來越快［1-3］。目前，預應力技術在公路橋梁施工中的應用越來越多，預應力技術的優(yōu)勢有很多，其在抗裂性能與抗?jié)B性能以及剛度和強度方面都具有優(yōu)越性［4-6］，因此得到了越來越廣泛的應用，奠定了其在公路橋梁建設中的重要地位。然而，預應力橋梁的施工也出現(xiàn)了很多相關問題，應當引起人們的關注。本文將對這一方面做詳細的敘述。

1 預應力技術的介紹

預應力技術最早開始于混凝土施工工程中，為了盡量減少鋼筋混凝土中粘結處的裂縫過早出現(xiàn)，設法在混凝土結構承受荷載之前，通過施加外力，使得混凝土構件產生的拉應力變小，甚至使得混凝土處于壓應力狀態(tài)，這樣便可以消除混凝土抗拉強度的不足，發(fā)揮其抗壓性能的優(yōu)勢。公路橋梁建設中，就是通過這種技術來生產預應力混凝土構件，延長混凝土構件受拉區(qū)的開裂問題，避免了使用較高強度混凝土與高強度的鋼材這種組合。且建筑的預應力混凝土因為內部裂紋較少而具有良好的抗?jié)B性能，還兼具強度高、剛度大的特點。不僅如此，預應力混凝土較小的自重有利于橋梁建筑的美觀設計，其使用壽命也相對于一般橋梁要長。

2 預應力技術在現(xiàn)代公路橋梁建設中的應用

1)多跨連續(xù)橋梁中預應力技術的應用。大型橋梁結構復雜，對于多跨橋梁，其橋梁結構承受不同彎矩作用，對于跨中部分，橋梁受到正彎矩作用，即橋梁的下部受拉;而對于支座部分，其上側部位受拉，承受負彎矩作用。一般混凝土結構的受剪能力和抗拉性能都比較差，因此，對于這種多跨橋梁的施工過程中，可以采用預應力技術來對混凝土進行加固處理，使得其跨中部位和支座部位的抗拉性能和受剪能力增強，這樣橋梁結構便會更加穩(wěn)定。

2)受彎構件中預應力技術的應用。一般混凝土的受彎和受拉性能較差，因此要改善其彎拉性能就不得不使用預應力技術，這樣可以發(fā)揮出其受壓性能的優(yōu)勢，彌補其抗彎拉性能上的不足。

3)混凝土路面預應力技術的應用。通過混凝土加預應力鋼筋來對混凝土路面產生一種約束，使得鋼筋混凝土中骨料與鋼筋之間的粘結力增強，進而使得混凝土路面可以延緩甚至不出現(xiàn)裂縫。目前，這項技術已經慢慢走向成熟階段。預應力混凝土技術是為了減小混凝土構件受到拉應力的作用，而更好發(fā)揮其抗壓性能的優(yōu)勢。然而，混凝土路面在長期受到車載活荷載的作用以及溫度應力對混凝土路面所形成的徐變作用，因此未來對于混凝土路面的預應力處理技術將會考慮得更多，通過施加縱向預應力來防止其橫向裂紋產生，施加橫向預應力防止其縱向裂紋產生。這是一個需要慢慢探索的問題，尤其是對于混凝土路面的轉彎處，其路面受到離心力作用，對于預應力的施加將會更加困難。

4)公路橋梁鋼筋混凝土構件中預應力技術的應用。早期混凝土的開裂是混凝土的通病，混凝土構件的開裂不僅僅影響構件的美觀，對其力學性能的影響也非常大，開裂后的混凝土的抗?jié)B性能變差，容易受到水環(huán)境的腐蝕，進而影響混凝土的強度和剛度。而在鋼筋混凝土結構中應用預應力技術，對于防止混凝土的早期開裂情況效果良好。橋梁結構的受力復雜，混凝土構件不僅僅會受到壓應力作用，還會受到拉應力、剪應力的共同作用，這樣對于混凝土構件的要求也越來越高。給受拉區(qū)混凝土施加一定壓力作用，即在鋼筋混凝土構件中對鋼筋部位進行受拉，這樣在混凝土構件受到拉應力作用時，就必須先抵消掉之前所受的預加應力作用，從而減小了混凝土構件的拉應力作用。只要其所受拉應力不是太大，就不會對混凝土結構構件產生破壞，使其產生裂縫。這就是預應力技術在鋼筋混凝土構件中的應用原理。

3 預應力技術在公路橋梁結構應用中的施工流程

1)預應力鋼絞線的選擇。目前，國內在公路橋梁建筑施工中的預應力鋼絞線的選擇比較多樣化，使用最多的預應力鋼絞線為普通的預應力鋼絞線和低松弛預應力鋼絞線，這兩種預應力鋼絞線的彈性變形較小，并且施工方便、構件美觀，因此被大量采用。使用預應力鋼絞線可以有效的節(jié)省鋼材的使用，且構件的結構更加穩(wěn)定。選擇預應力鋼絞線時，除了從經濟效益方面考慮外，還應當考慮以下的因素:選用鋼絞線的性能和鋼絞線的標準。其中鋼絞線的性能包括屈服荷載、松弛程度、伸長率等等參數(shù);鋼絞線的標準包括荷載品種、延伸率、松弛尺寸等等。2)預應力錨具的選擇。目前，國內所使用的預應力錨具方式主要有兩種。其一為機械錨固，這種錨固方式是通過機械加工的形式，在預應力絞線的端部制作一個錨釘，通過錨釘來連接剛強度的鋼筋或者是以鋼絲線來固定住預應力絞線，這種錨固的特點是連接比較方便，預應力絞線的預應力損失比較小;另一種錨具為摩阻錨固，這種錨具是通過摩擦阻力來進行錨固預應力鋼絞線，將錨具制作成楔形來增大與鋼絞線之間的摩擦力進行錨固，這種錨固方式的優(yōu)點在于應用的范圍廣泛，不足之處便是不利于鉸接，且預應力的損失較大。3)預應力體系的設計。公路橋梁建筑施工時，通常采用的預應力體系有兩種，一種是XYM體系，另一種是OVM體系。一般結構構件預應力體系的設計均采用頂板縱向、鋼筋平豎彎曲結合一起而形成的體系。頂板上通過集中錨固承受縱向的荷載作用，鋼筋布置在地面處進行錨固。預應力體系的布束特點有:a.保證最大力臂的預應力輸出，盡可能減少預應力的損失;b.頂板受到的錨固荷載作用很大，對于頂板上鉸接點的焊接質量要嚴格保證;c.整個體系的豎向鋼筋不能交叉，這樣既能保證美觀，又能使結構更趨于穩(wěn)定。4)預應力效應分析。預應力結構體系的設計通常是根據(jù)經驗作為依據(jù)，通過對預應力的布束分析其結構穩(wěn)定，分析時要求對每處截面的應力狀態(tài)進行嚴格核算，如果某處的約束不能滿足結構需求，則需要重新布束。對于預應力效應的分析最主要是分析鋼絞線的預應力損失問題。鋼絞線的預應力損失包含兩個方面，瞬間損失和后期損失。瞬間損失的預應力為鉸接和錨固過程中鋼絞線的預應力損失;后期損失為鋼絞線錨固后期造成的預應力損失，其中包括鋼絞線的收縮、徐變已經松弛造成的預應力損失。

4 公路橋梁施工時預應力技術應用的質量控制措施

對于預應力技術的質量控制主要包括以下幾個方面:1)預埋階段。這一階段控制著鋼絞線的形狀質量。為了保證混凝土構件的張拉在設計范圍之內，后期收縮變形與徐變在可控范圍，需要對張拉預埋階段實施質量控制。2)鋼筋密集部位混凝土的振搗。錨具和預應力的管道一般設置在鋼筋密布區(qū)域，這一區(qū)域中混凝土的振搗就會比較困難。振搗若不密實，混凝土的孔隙就會很多，嚴重影響混凝土的性能。為了避免這種情況的出現(xiàn)，一般在混凝土振搗過程中，鋼筋排布過于緊湊以至于振動棒不能進入的部位，就需要實施人工振搗，以保證混凝土孔隙在規(guī)范要求范圍之內。但是嚴禁使用鋼筋棒對一些需人工振搗部位亂戳亂插，這樣可能會導致鋼筋受損影響其抗拉性能。3)鋼筋面筋的綁扎。對于預應力鋼筋的綁扎一定要注意其穩(wěn)定性。預應力筋應通過穿筋定位，梁柱節(jié)點處以及張拉的端部位置一定要保證綁扎質量。4)壓漿質量的保證?；炷恋恼駬v完成之后，接下來的壓漿工作也同樣重要，壓漿過程中，一定不能加水，否則會導致混凝土的流動，應嚴格根據(jù)規(guī)范要求控制外加劑、水泥以及漿水的用量。壓漿之前，須保證預應力管道處無其余雜物。

5 結語

預應力技術的發(fā)展離不開當前橋梁工程的興建以及土木工程的發(fā)展。但是預應力技術的操作流程復雜，應當嚴格參照其施工工藝進行施工。只有明確其操作流程、施工工藝，抓好每一道工序，嚴格控制每一次施工質量，這樣才能推進預應力技術的進一步發(fā)展，推動我國的現(xiàn)代化建設。

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