討論路橋施工中預應力技術的應用

張立功 魏海燕

摘要：近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化建設進程的不斷加快，路橋工程建設數(shù)量也在不斷的增加，尤其是預應力技術的應用，為路橋施工提供了技術保障，它以其自身的高強度、高滲透以及高抗裂性能，成為當前路橋建設過程中不可獲的一項技術。本文將對預應力技術、路橋施工中的應用以及應當注意的問題進行研究，以期為我國路橋建設事業(yè)的發(fā)展做出一點貢獻。

關鍵詞：路橋；預應力技術；施工建設；應用；研究

中圖分類號：TU997 文獻標識碼： A

加強對路橋施工中的預應力施工技術的分析和研究，對于路橋工程的施工質量和安全具有十分重要的意義。路橋工程師民生工程，做好對路橋工程的施工，不僅僅可以促進經(jīng)濟的發(fā)展，同時還能夠很好地改善人民的生活。

一、預應力混凝土的基本概念

為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現(xiàn)裂縫，充分利用高強材料，最有效的措施是在結構構件承受外荷載作用之前，對其施加預應力。所謂預應力，是指為了改善結構或構件在各種使用條件下的工作性能和提高其強度而在使用前預先施加的永久性內應力。美國混凝土協(xié)會(ACI)將預應力混凝土定義為：“預應力混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內應力，用以全部或部分抵消外荷載應力的一種加筋混凝土”。這種預壓應力可以部分或全部抵消外荷載產(chǎn)生的拉應力，因而可推遲甚至避免裂縫的出現(xiàn)。如圖1所示簡支梁，承受外荷載之前，先在梁的受拉區(qū)施加一對偏心預壓力Np，從而在梁截面混凝土中產(chǎn)生預壓應力，如圖1(b)所示；而后，按荷載標準值Pk計算時，梁跨中截面應力如圖1(c)所示。將圖1(b)，(c)疊加得梁跨中截面應力分布如圖1(d)。顯然，通過人為控制Np的大小，可使梁截面受拉邊緣混凝土產(chǎn)生壓應力、零應力或很小的拉應力，以滿足不同的裂縫控制要求，從而改變了普通鋼筋混凝土構件原有的裂縫狀態(tài)，成為預應力混凝土受彎構件。

圖1 預應力混凝土受彎構件

其實，預應力的概念在日常生活中早有所運用。例如在工地上用磚鉗裝卸磚塊，被鉗住的一疊水平磚不會滑落；用鐵箍緊箍木桶，木桶盛水而不漏；旋緊自行車輪的鋼絲，使車輪受壓力后而鋼絲不折，等等。

二、路橋施工中預應力技術的作用

路橋施工對于技術要求比較高，預應力技術的使用有助于提高施工質量和施工水平，保障路橋施工順利進行。路橋施工中預應力技術作為核心技術，對路橋施工的作用主要體現(xiàn)在一下幾個方面：

（一）提高路橋構建對內應力的承受力

在路橋施工中需要運用大量的承彎構件，由于路橋施工中需要大量的混凝土磚塊，由于這些磚塊的配比不合適，導致構件的承受壓力逐漸增加，由于不能承受這些壓力，會出現(xiàn)一定的裂縫，造成一些施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)變形，當混凝土承受側面的壓力時，在混凝土內部會產(chǎn)生較大的應力，當應力超過混凝土的承受能力時，便會使混凝土產(chǎn)生裂縫，給工程的施工質量帶來不利的影響。為了更好地提高承彎構件的承受力，避免裂縫的出現(xiàn)，路橋施工中會采用預應力技術，對混凝土構件進行處理，可以提高承彎構件的剛度，提高其承受能力，減少裂縫的出現(xiàn)和延長構件的使用時間，一定程度上可以提高路橋施工質量。

（二）提高路橋承重構建的承受力

承重構件作為路橋施工的基礎部分，在整個施工中占據(jù)著十分重要的位置，如果承重構件的承受力不高，將會影響今后的路橋施工建設。承重構件需要承受整個路橋的重量，通過運用預應力技術可以提高承重構件的抗裂性和抗?jié)B性，提高承重構件的承受能力，尤其是能夠提高構件薄弱部分的承受力，進而提高整個構件的承受力。

（三）延長路橋的使用壽命

路橋作為重要的交通運輸工程，在整個經(jīng)濟建設和城市建設中發(fā)揮著十分重要的作用，但是由于路橋承受的壓力過大，其使用壽命往往較短，嚴重影響了交通正常運行。通過預應力技術的運用可以有效的提高路橋的使用壽命，延長使用時間。在路橋施工中采用預應力技術有助于改善橋面的剛度和強度，提高橋面的承受力與抗變形的能力，減少路橋橋面出現(xiàn)的裂縫等等問題，保證路橋工程的施工質量。另外通過預應力技術對路橋工程橋面的處理，一定程度上可以降低橋面厚度、延長橋面的長度、減少橋面接縫數(shù)量、提高橋面耐久性進而減少鋼筋用量的作用。

三、預應力技術在路橋工程施工中的應用

1選擇預應力鋼絞線

預應力鋼絞線是由多根冷拉鋼絲在絞線機上成螺旋形捻制，并經(jīng)消除應力而成。鋼絞線的整根破斷力大，柔性好，施工方便，具有廣闊的發(fā)展前景。預應力鋼絞線按捻制結構不同可分為：1×2鋼絞線、1×3鋼絞線和1×7鋼絞線等。 因其具有實用、經(jīng)濟高效、便于施工以及在使用過程中可以讓建筑構件達到美觀輕薄的特點而大量使用，特別是在一些重要的橋梁工程上，其使用程度更是廣泛。在預應力鋼材的適應選擇上應該注重以下幾個方面：鋼絞線的幾何參數(shù)、表面狀態(tài)、其松散程度、斷裂荷載度以及伸長率的參數(shù)等，鋼絞線的標準選擇上應該注意鋼材的品種規(guī)格、尺寸、其延伸率和松弛性等。近年來，預應力鋼絞線在國標的基礎上有了新發(fā)展。天津鋼線鋼纜集團公司等單位將φ17.8鋼絞線強度提高至2000MPa，并研制出1×7-φ21．6鋼絞線新產(chǎn)品，強度為1860MPa，正在研制的還有1x19-φ28．6大直徑鋼絞線，以適應市場需要。

2選擇預應力錨具

鋼絞線通常采用預應力卡片錨具固結，其基本原理是：利用夾片與鋼絞線在錨環(huán)錐孔內嚙合夾持住鋼絞線，鋼絞線加力后被鎖定在錨具上，將拉力傳給整個構件。一個錨環(huán)可設多個孔，每個孔錨固一根鋼絞線，一個錨環(huán)可錨固多根鋼絞線，如圖2所示。有關預應力錨具的詳細技術，可查《橋梁施工常用數(shù)據(jù)手冊》或有關廠家產(chǎn)品資料。

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圖 2夾片式預應力錨具的結構和工作原理圖

(a)單根鋼絞線錨固；（b）多根鋼絞線錨固

懸索橋主索如用鋼絞線，根據(jù)主索的排列，一般可設計成3～7根鋼絞線為一束排列。錨具是鋼絞線固結傳力的關鍵構件，而夾片又是錨具的核心，它的材質、齒形、熱處理工藝是非常關鍵的。在使用過程中，由于振動等原因，夾片可能退出，造成事故。因此，使用預應力夾片錨具時，應在錨環(huán)下部專設一個定位板，用螺釘固定，以保證安全。

3加固工程中預應力技術的應用

體外預應力技術是預應力技術的一個分支。與普通的預應力混凝土技術相比，體外預應力作用于構件的外部，通過張拉端、錨固端以及預應力筋轉向節(jié)點將預應力施加給構件。該技術主要應用于已經(jīng)竣工的結構的加固、改造。目前，體外預應力技術已廣泛應用于公路橋梁的加固、改造工程中。通過大量的試驗以及工程實踐表明，體外預應力技術是目前較為先進、可靠的加固技術，可以較大的提高被加固構件的承載力，并有效改善其受力性能。

4受彎結構中預應力技術的應用

具有施工簡單和高強度特點的碳纖維在路橋建設工程中被廣泛的使用。混凝土的應變增量決定碳纖維的最終盈利，比如說，一旦初始應變大的時候，碳纖維的應力較小的構件就被破壞了，碳纖維強度高的特點也就無法發(fā)揮出來。因此，可以在粘貼碳纖維片材的時候一邊對其施加以預應力，使得碳纖維片材附有初始拉應力，進而達到提高碳纖維的應力，避免被破壞，將其的高強度特點充分的發(fā)揮出來。

四、結語

總之，在路橋工程建設中，預應力技術以其具有良好的抗裂能力、高抗?jié)B性以及具有高剛度、高強度等特點而得以廣泛的運用，在現(xiàn)代路橋工程建設中占有重要的地位。因此，在工作實踐中不斷加強對路橋施工中預應力技術應用的分析和討論具有非常重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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[2]徐棟編著.橋梁體外預應力設計技術.人民交通出版社.2008.10.

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