公路桥梁施工中预应力技术应用张学成

公路桥梁施工中预应力技术应用张学成

张学成

云南省公路工程监理咨询有限公司

摘要：近年来，随着我国交通运输体系的不断完善，公路桥梁施工对施工技术也有了更高水平的要求，但公路桥梁施工具有规模大、工期长、环境复杂的特征，在不影响工期情况下安全、高质量完成施工存在一定的困难。为此，在业界同仁以及国家共同努力下，预应力技术应运而生，为公路桥梁施工质量与进度提供保障，并降低施工中材料的应用，有效的避免了一直以来频繁出现的主体开裂或渗漏问题，受到了公路桥梁施工的广泛欢迎。为此，文章结合案例对公路桥桥梁施工中预应力技术的具体应用进行了分析，并探究具体操作中的关键点，以便实际施工中有效控制。

关键词：公路桥梁施工；预应力技术；具体应用

武定至倘甸至寻甸高速公路是滇中城市经济圈高速公路环线的重要组成部分，也是北京至昆明高速公路（G5）和银川至昆明高速公路（G85）的横向连接线。是规划中的滇中城市经济圈高速公路环线曲靖—陆良—泸西—弥勒—华宁—通海—峨山—易门—武定—禄劝—寻甸—沾益—曲靖的重要组成路段，也是实现滇中城市经济圈高速公路网规划，形成滇中城市经济圈高速公路环线重要工程。而其中木板河特大桥是主桥为90m+4×160m+90m的预应力混凝土连续刚构桥。该桥为本项目建设的控制性工程，采用纵横竖三向预应力系统。

一、公路桥梁施工中预应力技术的具体应用

在整个公路桥梁工程项目中，桥梁工程的规模较大，施工中涉及到的不稳定因素较多，而且结构与公路相比更为复杂，尤其是多跨桥梁工程，整体都会受到正弯矩的影响，所以下部侧部位置的受拉情况十分严重，但是通常施工中使用的混凝土结构抗拉性能、受剪能力都较差，根本无法满足桥梁的需要。因此，例如案例工程的大型桥梁工程通常会选择预应力施工技术，在具体应用中通过科学合理的加固，提升桥梁结构的抗拉性能与稳定性，从而也使桥梁跨中部位以及支撑部位的性能有所提升，可以长时间承受弯矩带来的影响[1]。

在传统公路桥梁施工技术体系中，钢筋混凝土结构也是工程的主要结构，但是这种结构存在一个通病，则是混凝土结构开裂，这种问题的出现不单纯会影响工程的外观，裂缝还改变了结构的力学性能，从而导致结构整体性能变差；而且裂缝出现后混凝土结构整体完整性被破坏，抗渗能力下降，一旦出现大量降雨，就会对结构造成破坏，从而出现质量问题，威胁着工程的运营。但是在钢筋混凝土构件中应用预应力技术，能够有效的缓解上述问题，预防混凝土构件裂缝的出现。桥梁内部结构的受力情况较为复杂，构件之间的位置变化以及尺寸变化都会导致其压应力发生变化，很多处于特殊位置的构件会长时间的受到压应力、拉应力、剪应力的共同作用[2]。由此可以看出，公路桥梁结构中，混凝土构件必须具有高强度以及高能力，才能应对产生的多种作用力，通过预应力技术减小对混凝土构件的拉应力作用，为混凝土结构做出基本的保护，这样只要控制拉应力处于处理范围内，混凝土构件则不会因外界压应力的增加而出现裂缝。

二、公路桥梁施工预应力技术应用中的注意事项

公路桥梁工程是我国基础设施建设的重要内容，同时也是一项利民惠民工程，为民众的出行提供了便利条件。因此，在预应力施工过程中，要注意对技术要点、工程细节的处理，从而为工程质量提供坚实的保障。

一是，钢绞线的数量要合理的进行控制，并保障位置正确。在施工中，钢绞线的位置确定必须依照设计图纸的要求，而且质量要达到标准。但是在数量上，由于其数量的不同，钢绞线产生的作用力不同，现场施工中要严格按照设计文件中的数量要求控制，不得随意更换甚至降低材料标准。以木板河特大桥为例：纵向预应力顶板束和下弯束采用单孔17根钢绞线，合拢束采用单孔23、27根钢绞线；横向预应力采用单孔4根钢绞线；而竖向预应力部分采用3根钢绞线，部分采用精轧螺纹钢的形式。

二是，控制好张拉时间。在施工过程中，利用预应力技术提升混凝土结构的整体强度，通常会加入适量的早强剂，但是混凝土需要经过一段时间的沉淀，其强度与弹性才会增加，但是这项内容需要的时间不同，弹性的提升速度通常高于强度，这就导致在早期阶段混凝土发生变形的频率较高；但如果强度提升速度过快，混凝土结构弹性较差，其就会出现裂缝问题。所以，必须采取有效的措施将混凝土强度与弹性性能的提升控制在相对平衡的状态，从而避免对结构质量造成影响。木板河特大桥设计上要求，混凝土浇筑完成后10天进行预应力张拉，经过实际施工中，混凝土性能的调试以及实际数据的收集、整理、分析，最终确定，混凝土浇筑完成7天后，混凝土性能最适合进行预应力张拉。

三是，控制好施工中预应力筋与波纹管的质量以及安装质量。在整个工程的预应力体系中，预应力筋与波纹管是两项重要组成内容，对结构发挥的作用也不可替代，所以无论是自身质量还是安装质量都必须做好控制。其中质量控制的关键点在于：施工前，要检查预应力筋与波纹管是否存在质量问题；灌浆施工过程中必须按照流程与质量标准进行，尽量降低外力对预应力筋与波纹管的影响，从而避免出现变形，并且要做好防渗漏保护；在正式安装前，要再一次确定预应力筋与波纹管的外形不存在任何问题，从而进行精准定位，将构件安装到准确的位置上，并做好固定，避免在作用力条件下出现位移或下沉问题。预应力管道的位置是梁体钢筋安装中的关键控制点，在安装工作开始前，要编制各断面处预应力管道的方面控制要素，按50cm间距计算各束钢绞线的中心位置并按计算结果设置定位网（曲线位置应当适当加密），采用Ф12钢筋焊接成#字形框架，并与主筋骨架固定，控制波纹管的位置。

四是，预应力张拉的要求。由于预应力结构复杂，且影响预应力张拉质量的因素较多，故预应力筋张拉采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，实际伸长量与计算伸长量差值控在±6%以内。另外，不同位置钢绞线的张拉顺序也不尽相同。以木板河特大桥为例，张拉时，先纵向、后横向、再竖向。纵向预应力采用千斤顶张拉，张拉顺序为先顶板束，后腹板束，左右对称张拉；横预应力钢束为扁形锚具锚固，以0#梁段中心向两侧逐束单向张拉；竖向预应力钢束在安装前均按设计张拉力采用千斤顶由各个梁段内侧向外侧与桥轴线对称单向张拉。张拉时采用分级张拉。

五是，伸长值的计算。理论伸长值与实际伸长值的准确计算，可以为精确复核张拉质量打下基础。由于刚构桥结构的复杂性，导致预应力系统有时不是直线布置，计算理论伸长值时需注意预应力筋与孔道壁的摩擦，以及孔道每米局部偏差对摩擦的影响。所以，计算时根据预应力管道的布置分段计算。而计算实际伸长值时，要通过等效计算消除管道内钢绞线未绷紧带来的计算误差。例如张拉力分为0-15%P-30%P-100%P，则钢绞线的实际总伸长量为：。（：“15%P→30%P”阶段的伸长值；：“30%P→P”阶段的伸长值；：锚具回缩量为；：张拉千斤顶内预应力筋工作长度伸长量为），这里为了消除管道内钢绞线未绷紧带来的计算误差，将“0-15%P”阶段的伸长量等效为“15%P→30%P”阶段的伸长量也就是。

结束语

综上所述，为了提升我国交通运输体系的质量与技术含量，在公路桥梁施工过程中应着重注意预应力施工中的关键点，并积极的进行技术探究，完善施工技术体系，保障工程质量。而预应力技术虽然改进我国公路桥梁施工的诸多技术内容，但仍有发展空间，也希望同行业者不断努力，提升预应力技术水平，从而实现公路桥梁工程事业的长足发展。

参考文献：

[1]马明玉.公路桥梁结构病害与预应力加固技术简析[J].山西建筑，2013，21（25）：193-194.

[2]李健.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].建筑机械化，2017，29（5）：44-45.

[3]滕智雄.市政公路桥梁工程中的预应力张拉施工要点分析[J].建筑技术开发，2018，32（11）：40-41.