談橋梁工程施工中的預應力技術的應用

張乾吉

【摘要】預應力混凝土技術所具有的高抗裂能力、高抗?jié)B性能以及高剛度、高強度等特點使得預應力技術在我國路橋施工中得到廣泛的應用。隨著我國經濟的快速發(fā)展，現代公路交通建設工程越來越多，公路路橋施工中預應力技術在這樣的市場條件下得到了越來越多的應用。文中就路橋施工中預應力技術的應用進行了簡要論述。

【關鍵詞】：路橋施工?預應力技術?應用?混凝土

1引言

橋梁是一種架設于江河或者湖海之上，供行人與車輛來往交通的一種建筑物。到目前為止，橋梁建設已經成為社會經濟的發(fā)展代表之一。當前，科學技術發(fā)展推動這社會經濟迅速發(fā)展，對我國的建筑施工行業(yè)同樣提出了更高的要求。預應力技術是目前橋梁建設施工過程中最常使用的一種技術，其在橋梁施工的過程中有著十分重要的作用。因此，對其開展深入的探討有著重要的研究意義和價值。

2預應力技術在橋梁運用中的優(yōu)勢

預應力在橋梁建設中被廣泛應用，與其他技術相比具有明顯的優(yōu)勢。預應力屬于外界力，作用在橋梁的整體結構上，而非橋梁的某一部分，而且預應力在施工時，作為單獨的工序進行，與橋梁內部的其他材料之間沒有作用力，簡化了設計和施工工作。預應力具有獨特的抗滑、抗裂的特點，從而也具有防滲的特點。預應力能夠抵抗橋梁內部的張拉應力，從而保證橋梁的完整性和結構的穩(wěn)定性，增強橋梁的可靠度。從橋梁的后期維修方面來看，所有的橋

梁在設計使用年限內，都會有出現問題的可能，免不了要進行維修。在進行維修時，橋梁的主體結構，尤其是結構框架是不能進行改動的，只能對這些部位進行修繕?；炷羶炔夸摻Y構之間的作用力的修繕是橋梁維修的重點，隨著預應力的使用，在維修時，其優(yōu)勢就會明顯的顯現出來。在維修預應力橋梁時，維修人員可以忽略混凝土內部鋼結構的作用力，只考慮外部的預應力對橋體結構的作用，保證對橋梁整體的維護，減少對橋梁結構的改動，保證橋梁整體的完整性和可靠性。

3預應力技術在橋梁工程中的應用

在橋梁施工時，預應力技術的使用要根據工程的特征來進行設計，最終施工過程將預應力技術進行落實，確保橋梁的質量。

3.1預應力施工的管理

預應力技術是橋梁施工工序中重要的一部分，所以要對預應力混凝土施工進行嚴格的控制，同時還要對設計部分進行控制，對設計方案進行驗算，對預應力混凝土結構進行合理的規(guī)劃，確保預應力混凝土施工質量。對于預應力施工的管理一定要科學合理，在科學的管理基礎上，嚴格控制材料，根據施工設計的要求，對材料進行檢驗，保證材料質量的合格。

3.2預應力混凝土的設計

預應力混凝土的設計方案要結合橋梁的施工方案來進行，不僅要考慮到橋梁的承載能力和正常情況下的使用，還要考慮到在施工中對預應力材料的施工工藝和驗收方法。在進行施工驗收時，首先檢查的就是橋梁整體結構的安全情況，其次檢查結構材料的應力水平是否超過標準要求，這樣才能夠保證施工中預應力鋼筋處在受拉狀態(tài)，控制混凝土截面的拉應力和壓應力，使最終的施工效果達到設計要求。但是，在預應力混凝土設計方面，還要注意對荷載撓度計算的嚴格控制，將撓度參數嚴格控制在標準范圍內，絕對不可以超過標準范圍，這樣才能夠確保橋梁預應力混凝土的工程質量。

3.3預應力鋼筋張拉工藝

預應力筋的張拉包括兩個步驟，分別為預緊張拉和高應力張拉。在進行張拉時，要注意鋼絞線不能纏繞，預緊張拉的效果會直接關系到鋼絞線的張拉效果，所以要對預緊張拉進行嚴格控制。在進行預緊張拉時，要注意控制好預緊力的大小，力度不當有可能造成鋼絞線發(fā)生纏繞或者位置發(fā)生改變。一般情況下，預緊力控制在設計拉力的15%，可以保證鋼絞線的位置不發(fā)生改變。在進行預緊張拉后，不能立刻進行高應力張拉，必須先要測量橋梁構建

的尺寸，檢查灌漿孔和排氣孔是否符合標準。除此之外，還必須對孔道的位置、混凝土的澆筑質量進行檢驗，保證孔道內部暢通無堵塞等，這些小的問題若不注意，也會導數、至鋼絞線張拉失敗。同時，對于張拉過程中需要用到的儀表、設備等要進行統一的檢驗，保證設備工作正常，儀表讀數準確。

3.4預應力效應分析

預應力效應分析非常重要，在進行分析時，一定要注意對結構的每一部分截面進行檢查，如果這些截面的應力沒有符合標準要求，就要對改動鋼束的布局，進行多次的嘗試，直到每個截面的應力符合標準要求為止。所以，預應力錨具、預應力鋼筋以及預應力系統的設計最后都要通過預應力來決定其效用。此外，預應力的損失計算通常包括瞬時的損失計算和后期的損失計算。瞬時的損失計算主要是計算在錨固之前鋼束錨產生的損失數值，但是在后張預應力混凝土技術中，還考慮了預留孔和鋼束之間的摩擦阻力的損失，兩種技術中考慮的計算范圍不一致。后期的損失計算主要是計算鋼束錨在國定之后產生的應力損失。造成后期應力損失的原因有混凝土收縮、鋼束松弛和后期預應力束張拉導致預應力減小的損失等。

3.5施工技術的管理

在進行橋梁工程施工時，要注意灌漿和封錨兩個施工工序的操作規(guī)范，要嚴格按照施工標準進行。進行預應力混凝土灌漿時，預應力鋼筋處在高應力的狀態(tài)，還要對永久性的施工工序采取保護措施，所以在施工過程中，要在預應力鋼筋張拉完成后，及時進行灌漿。在灌漿時，混凝土要分布均勻，密實飽滿，混凝土中水和水泥的比例要符合要求。在灌漿前，模板內要保持干凈，并且在灌漿前灑水，使模板保持濕潤。

4預應力施工技術的最主要問題

應用預應力于公路橋梁工程的施工時，特別容易被一些外界因素干擾，所以在施工過程中碰到問題是難以避免的，甚至可能影響到公路橋梁工程的施工進程。在預應力施工技術應用于公路橋梁工程中可能會遇到如下問題：預應力結構中張拉前的縫隙問題、預應力鋼筋孔道的堵塞問題、公路橋梁工程施工中預應力會受到后張預應力結構中的張拉力控制問題、波紋管堵塞的影響，預應力超長束的張拉工藝問題等。公路橋梁工程中的預應力超長束張拉工藝問題是指在公路橋梁施工過程中為了保證施工連續(xù)梁中每跨預應力束的張拉應兩端對稱，而波紋管堵塞會造成預應力的鋼絞線無法予以通過，從而影響到張拉的預應力鋼絞線伸長情況。在公路橋梁工程預應力施工中的后張預應力結構中，要對張拉力情況作具體控制。另外在實際工程中，具體控制的方式應根據每束張拉力的不同進行相關調整。

4.1結構混凝土張拉有關的問題

為了提升預應力的混凝土強度，當前采用最廣泛的方式就是通過向使用的混凝土加入早強劑的方法，在張拉預應力之前向混凝土澆注3d后進行結構混凝土張拉。但是該方法最大的弊端是強度模量和增長彈性之間的增長不同步。具體表現為增長強度較快，增長彈性模量很慢進而造成無法保證增長混凝土強度的時間。由于過早地張拉預應力增加預應力的損失，致使混凝土變形率增大，橋梁的承載力降低，甚至使橋梁出現了裂縫。另外使用當場試塊檢測出的早期的等級替代當場實際的混凝土強度結構，仍然會造成偏差。實際的測量結果表明出現事故的混凝土強度都低于當時測試得出的強度。

4.2結構張拉力控制

就目前而言，部分預應力的施工對施工工藝的要求不夠規(guī)范，尤其沒有對張拉力進行嚴格的控制，從而造成了預應力橋梁質量的不穩(wěn)定。通常情況下張拉力是主要的，預應力中的伸長筋量控制張拉工藝的使用，使用伸長檢驗張拉力的大小。由于通常計量張拉力采取1.4級的油壓，個別時候，張拉千斤頂時還沒有計量標明，直接造成了無法準確測量張拉力。另外部分工作人員沒有經過特殊培訓在工作時不夠專注，嚴重的還會把表讀錯，導致了較大誤差的產生。另外在大量束張拉的過程中，每束的張拉力是不同的，彈性的模量的取值很混亂，很難保證對于預應力筋伸長值的測試是完全準確的，實際操作時難以將伸長量的誤差控制在6%范圍之內。

5提高預應力體系的耐久性成為新的發(fā)展主題

我國預應力技術的研究與發(fā)展每一時期主題不同。在20世紀80年代末、90年代初，主題為提高預應力鋼材的生產質量，特別是高強預應力鋼絲與預應力鋼絞線的質量。經過幾年的努力，幾大主要生產廠分別引進了國外的生產線與生產技術，預應力鋼材的質量得到了控制與保證。由于預應力工程的增多，特別是高速公路的迅速建設發(fā)展，錨具需求量大，生產廠家迅速增多。但有些錨具生產廠工藝落后，原材料來源也較雜，此階段生產的錨具質量良莠不齊，錨具靜載組裝件試驗結果反映的問題較多。隨著市場競爭的激烈，生產工藝的改進，工程質量監(jiān)督的嚴格、市場準入制度的引入，最近幾年，錨具質量已得到普遍提高，錨具檢測合格率較高，施工現場張拉出現滑絲等現象已不多見。最近2年，提高預應力體系的耐久性成為新的發(fā)展主題。

5.1 后張有粘結預應力孔道灌漿料專用外加劑得到研制與應用

預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度直接影響后張有粘結預應力構件的耐久性。在20世紀80年代中期和90年代初期，歐洲幾座后張預應力混凝土橋梁的倒塌暴露了因灌漿不密實、漏漿、水泥漿水灰比太大等導致結構承載力降低以致整體結構破壞的問題。江蘇省建筑科學研究院和東南大學預應力工程研究所共同研制開發(fā)了JM-HF預應力孔道灌漿專用外加劑，并于2002年底通過鑒定。其主要性能指標如下：水灰比約為0.36;靜止2h的泌水率幾乎為零;不收縮;流錐小于18s;硬化后的漿體強度可達50MPa。灌漿試件剖管及實際工程應用表明，采用JM-HF專用灌漿外加劑，能保證孔道灌漿質量。

5.2 預應力孔道灌漿技術有了創(chuàng)新

這主要表現為采用真空輔助壓漿的預應力孔道灌漿技術。在南京長江二橋橋塔的上部拉索錨固段，小曲率半徑的環(huán)向預應力孔道首次采用了香港VSL公司的真空輔助壓漿技術，既提高了孔道中水泥漿體的密實度，也提高了后張預應力混凝土構件的耐久性。

5.3 體外預應力技術得到進一步研究與推廣應用

對比體內預留孔道灌漿的有粘結預應力技術，采用體外預應力技術的最大優(yōu)勢為可隨時控制、調校索的應力，檢查索的腐蝕。日本預應力混凝土橋梁中體外預應力索的應用正逐漸擴大，國內正開始應用。在大跨度空間預應力鋼結構中，體外預應力技術也已有一定的應用量。體外預應力技術主要研究熱點在索體和錨固系統、轉向裝置，以及錨下應力分析等。體外索的預應力索體類型有高密度塑料管內穿入普通光面鋼絞線、環(huán)氧噴涂鋼絞線或環(huán)氧噴涂無粘結鋼絞線，管內灌入水泥漿或油脂;鍍鋅鋼絞線索外包PE，擠塑成型;環(huán)氧噴涂無粘結鋼絞線成品索等。

6橋梁預應力技術與房屋預應力技術交叉互補發(fā)展

（1）斜拉橋預應力斜拉索的掛索技術有助于房屋大跨空間預應力鋼結構預應力拉索的掛索。

（2）懸索橋的承重索帶有穩(wěn)定索的貓道新技術有助于與市政工程大跨徑預應力索桁架管道橋的技術互補。

（3）斜拉橋鋼箱梁橋節(jié)段安裝施工利用預應力鋼索與同步控制千斤頂整體提升技術與大跨空間鋼結構屋蓋安裝的整體提升及整體水平滑移有相似和互補之處。

（4）預應力混凝土簡支梁橋和連續(xù)梁橋的連續(xù)頂推或牽引安裝技術與舊城改造中的已建房屋的移樓技術也有相似和互補之處，預應力鋼絞線束可作牽引索，多臺千斤頂需同步控制。

預應力作為一種手段，給予結構和施工新的生命力。國際交流的加快，境外建筑設計師和工程承包商不斷進入國內建設市場，使預應力技術發(fā)展更快，應用對象更多，應用量更大。

7小結

預應力技術在橋梁工程中使用廣泛，發(fā)展快速，是橋梁工程中優(yōu)先使用的一種技術。預應力技術能夠增強橋梁自身的抗裂性能，減輕橋梁結構自重，增加橋梁跨度，提升橋梁的承載能力，延長使用壽命等，預應力技術對于橋梁的意義非常重要。但是預應力技術在施工上具有一定的難度，在施工上還存在一些問題，需要非常專業(yè)的操作才能完成。所以，在預應力施工中，必須注意各個環(huán)節(jié)的施工流程，確保每一道工序都嚴格按照規(guī)范進行。經過不斷

研究和經驗的積累，預應力施工技術的問題一定會得到解決，使我國的橋梁建設水平大幅提高。

參考文獻

[1]李剛.路橋施工中預應力技術的應用[J].中國房地產業(yè)，2013，（3）：95-95.

[2]楊海平.預應力和部分預應力混凝土構件的比較[J].水電站設計，2009，（3）：77-80.

[3]周益宏，孫勇.關于城市橋梁建設預應力施工控制探討[J].華東科技：學術版，2013，（3）：137.