預應力技術在路橋工程施工的應用

張愛武

山西省交通規(guī)劃勘察設計院有限公司，中國·山西 太原 030006

1 概述

預應力砼結構，是在結構承受荷載之前預先對其施加壓力，使其在外荷載作用時，受拉區(qū)砼產生壓應力，用以抵消或減小歪荷載的拉應力，結構在正常使用的情況下不產生裂縫或裂的較少。預應力技術包括先張和后張力。在橋梁施工中采取該技術能確保施工質量。與普通的結構相比，預應力砼結構具有以下優(yōu)點：

（1）節(jié)省材料的基礎上大大提升了構件的剛度。

（2）在減小橋墩間距的基礎上提高了結構的耐久性，杜絕了裂縫發(fā)生。

（3）可以用于大型構件的拼裝施工，增強了結構的整體性。

該技術的優(yōu)點符合現(xiàn)代工程綠色節(jié)能的要求，是今后梁施工的發(fā)展方向。該技術應用于路梁受彎構件、砼施工等方面時，首先要做好施工設計工作；其次是遵循路梁工程整體施工設計方案，合理設置預應力砼荷載；最后需要明確其施工強度，將該技術參數控制在設計范圍內，確保施工質量。

2 預應力技術在路橋施工中應用

2.1 應用在鋼筋砼多跨連續(xù)梁中

多跨連續(xù)梁內存在兩種彎矩區(qū)：正彎矩區(qū)和負彎矩區(qū)。位于支座處的彎矩值為負值，而位于跨中部的彎矩值為正值。如果實際使用過程中，抗彎承載力和抗剪切力不滿足要求的梁就需要進行必要的加固處理，可用粘貼碳纖維進行加固的方法來解決跨中正彎矩區(qū)抗彎承載力不足的問題，這種方法施工起來比較容易，但所加縱筋的錨固問題解決起來比較麻煩。

橋梁工程中的受彎構件在正式使用前需要采取措施對其進行加固處理，而該技術在受彎構件中有著重要應用，可保證受彎構件側承載力滿足施工要求。同時，考慮到實際施工操作要求，通常優(yōu)先選用碳纖維材料作為預應力材料，因碳纖維材料強度高且便于施工，能增強受彎構件的承載力，確保構件強度、安全性。

2.2 在砼空心梁板中的應用

2.2.1 空心板的澆筑

如圖1所示，按設計要求拌和砼，砼運輸車運到現(xiàn)場后，人工以滑槽把砼土轉入模內。澆筑砼前，清理干凈模板內雜物，使之不得有滯水、施工碎屑和其他附著物質。未經檢查批準不得在結構任何部分澆筑砼；在澆筑時對砼表面操作應仔細周到，使砂漿緊貼模板，以使砼表面光滑、無水囊、氣囊或蜂窩，同時澆筑時溫度應維持在10～32℃。砼的澆筑必須連續(xù)進行如因故必須間斷，間斷時間應不小于前層砼的初凝時間或重塑時間，否則返工。澆筑期間，設置專人檢查模板穩(wěn)固情況，當發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時，必須及時處理；砼初凝至達到拆模強度之前，模板不得振動。

圖1 砼空心板預制場

圖2 砼空心板的澆筑

砼的振搗采用插入式振動棒，振動棒可使在距振搗點至少0.5m 以內的砼產生25mm 坍落度的可見效應并配備2 套處于良好狀態(tài)的振動棒，以便可隨時替補。振動棒要垂直地插入砼內，并要插至前一層砼，以保證新澆砼與現(xiàn)澆砼結合良好，插至深度一般為50～100mm；振動棒插入砼或拔出時速度要慢；振動棒移動間距不得超過有效振動半徑的1.5 倍。模板角落以及振搗器不能達到的地方，以保證砼密實及其表面平滑；砼振搗密實的標志是砼停止下沉、不冒氣泡、泛漿、表面平坦。砼搗實后1.5h～24h，不得受到振動。

2.2.2 施工要求

該技術在梁板工程施工中的應用主要是用鋼絞線開展砼空心板作業(yè)，并利用鋼絞線材料松弛度低、強度高等優(yōu)勢，確保砼空心板的施工質量。將該技術應用于砼空心板時，要加強對空心板的施工質量控制，一般砼空心板最大跨徑控制在30～35m 以內，選擇材料要符合空心板施工要求，且應使用剛度較小的鋼絞線。

2.3 在簡支梁的應用

T 型砼簡支梁在T 型梁施工中，主要使用材料是鋼絞線，同樣是利用其松弛度低、強度高的特點，進行簡支T 梁施工。簡支T 梁的跨徑一般在20～50m 范圍內。在砼簡支T 梁施工中，常用現(xiàn)澆梁端濕接縫技術。該技術能提高預應力鋼絞線的應用效果，但需要把扁錨預應力鋼絞線合理安設在負彎矩區(qū)內，以此與橋面連接。

2.4 在砼箱梁中的應用

對于砼箱梁預應力施工，需要設計人員做好施工方案設計，針對路梁工程施工的要求，合理地控制砼配合比，確保砼強度。同時，還需做好砼施工檢測、施工技術交底與施工監(jiān)督，加強施工質量控制，遵循施工設計標準，從而高效完成鋼筋焊接與下料。

3 預應力技術的施工準備

3.1 構件檢查與孔道清理

要想保證該技術能達到預期的效果，需要對構件進行檢查，保證預應力構件的尺寸與設計的預應力筋長度相符。在進行預應力穿束前，需要清理孔道，確保灌漿孔和排氣孔滿足要求。構件的檢查與孔道的清理是為預應力不受損。

3.2 張拉方向和方式的確定

張拉方向以及張拉方式是預應力施工需要確定的重要內容，它按現(xiàn)場施工條件而定，一般是雙側張拉，但在條件受限制時也可考慮單側張拉。但注意的是，單側張拉不是全部在同側，而是在構件的兩側分別進行單側張拉。在施工前，要確定張拉方向以及張拉方式能保證施工的有序進行，在保證工程質量的基礎上提高施工效率。

4 預應力在橋梁中的應用難點

4.1 確定鋼絞線空間位置

在橋梁工程施工中，因張拉鋼絞線的反向壓力會受到預應力的影響，故鋼絞線的空間位置會出現(xiàn)偏移，不僅會造成經濟損失，還會出現(xiàn)事故。因此，該技術應用中，施工人員須按照施工圖操作。在墩頂導向槽和轉向橫肋施工時，確保曲率半徑的準確性，并保證導向槽和橫肋的端部始終光滑，精準確定鋼絞線的空間位置。確保錨固端橫梁處錨墊板的預埋位置，并使其方向符合GB，才能保證橋梁結構更好地承受局部應力[1]。

4.2 張拉

張拉力是橋梁工程張拉施工過程中所產生的力。要想控制張拉力，就需要同時控制張拉力和預應力。要以張拉力為控制核心，以預應力筋伸長量作為控制張拉力的標準，以此實現(xiàn)張拉力的有效控制。張拉力的計算，理想條件下是以1.5級油壓作為計算標準，但在實際施工中要根據具體情況權衡選擇，要充分考慮各種誤差因素，如操作失誤、其他客觀因素等，特別要注意操作失誤所造成的計量偏差。張拉又可以進一步細分為單束張拉法和多束張拉法。單束張拉相對容易控制，出現(xiàn)誤差的概率?。欢嗍鴱埨虼嬖诙鄠€彈性模量，加之每套模量具有不確定性，一般最后產生的張拉力容易出現(xiàn)偏差。因此，在張拉控制中應優(yōu)先采用單束張拉法[2]。

4.3 張拉工藝、工序

張拉程序：支立、安裝內?！壴喜夸摻睢┎y管并定位固定→支立、安裝側?！惭b端頭模板→檢測、校正模板→綁扎剩余鋼筋→灌注砼→砼養(yǎng)護→拆模→穿預應力鋼絞線→張拉、壓漿→封端。

二次張拉是預應力張拉中的重要環(huán)節(jié)，進行二次張拉其目的是縮短生產臺座的周期，加快施工進度，目前普遍使用。二次張拉就是在砼達到設計強度的60%時，先進行部分預應力的張拉，方便結構移除，為下一個構件的生產提供空間與器具，但移除的構件不能直接使用，而需放置養(yǎng)護，當達到設計強度以后再進行后續(xù)的張拉。在二次張拉時，為減少預應力筋與孔道間的摩擦力，要防止預應力加載中對構件造成損害，且要保證張拉線處于構件的受壓區(qū)域，還需計算出預應力損失值，并在張拉過程中計入施工設計與計算中。根據構件長度與場地條件，鋼筋的雙側張拉要在預應力鋼筋25m長度以內進行。如果構件長度大于25m，則可考慮進行單側張拉。

4.4 灌漿

橋梁工程下層孔道的灌漿孔與板面的灌漿孔相比，更需要做好固定，以確保灌漿孔飽滿。在作業(yè)時，需要防止孔道與預應力錨具、振動棒接觸，以防砼位移。在完成澆筑施工3d 后再進行張拉，以確保砼的強度。為避免出現(xiàn)預應力損傷，要嚴格控制砼強度的增長時間，確保其與彈性模量的增加成正比，避免砼出現(xiàn)裂縫。同時，還要合理控制早強劑的使用時間，進而確保張拉作業(yè)滿足標準要求[3]。

4.5 壓漿

整個張拉完成以后，須盡快對局部有黏結段的區(qū)域壓漿，從而提高整個黏結段的黏結力。在壓漿時要注意手動壓漿機的操作。用手動壓漿機壓漿可以更好地確保壓漿的穩(wěn)定、均勻，并能縮短壓漿時間。當壓漿區(qū)域處于較為密實、飽滿的狀態(tài)時，可利用黏結段的黏結力大于實際設計的張拉力這一特點進行操作。

5 結語

在橋梁工程施工中采用預應力技術，確能提高路橋施工質量。為避免出現(xiàn)施工質量問題，需要做好預應力技術施工過程中的質量控制，及時總結經驗，針對施工中的存在的問題，采取有效的措施加以解決，以推動這項技術的進一步發(fā)展與大力推廣和應用。