讨论路桥施工中预应力技术的应用

张立功 魏海燕

摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展和城市化建设进程的不断加快，路桥工程建设数量也在不断的增加，尤其是预应力技术的应用，为路桥施工提供了技术保障，它以其自身的高强度、高渗透以及高抗裂性能，成为当前路桥建设过程中不可获的一项技术。本文将对预应力技术、路桥施工中的应用以及应当注意的问题进行研究，以期为我国路桥建设事业的发展做出一点贡献。

关键词：路桥；预应力技术；施工建设；应用；研究

中图分类号：TU997 文献标识码： A

加强对路桥施工中的预应力施工技术的分析和研究，对于路桥工程的施工质量和安全具有十分重要的意义。路桥工程师民生工程，做好对路桥工程的施工，不仅仅可以促进经济的发展，同时还能够很好地改善人民的生活。

一、预应力混凝土的基本概念

为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现裂缝，充分利用高强材料，最有效的措施是在结构构件承受外荷载作用之前，对其施加预应力。所谓预应力，是指为了改善结构或构件在各种使用条件下的工作性能和提高其强度而在使用前预先施加的永久性内应力。美国混凝土协会(ACI)将预应力混凝土定义为：“预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可推迟甚至避免裂缝的出现。如图1所示简支梁，承受外荷载之前，先在梁的受拉区施加一对偏心预压力Np，从而在梁截面混凝土中产生预压应力，如图1(b)所示；而后，按荷载标准值Pk计算时，梁跨中截面应力如图1(c)所示。将图1(b)，(c)叠加得梁跨中截面应力分布如图1(d)。显然，通过人为控制Np的大小，可使梁截面受拉边缘混凝土产生压应力、零应力或很小的拉应力，以满足不同的裂缝控制要求，从而改变了普通钢筋混凝土构件原有的裂缝状态，成为预应力混凝土受弯构件。

图1 预应力混凝土受弯构件

其实，预应力的概念在日常生活中早有所运用。例如在工地上用砖钳装卸砖块，被钳住的一叠水平砖不会滑落；用铁箍紧箍木桶，木桶盛水而不漏；旋紧自行车轮的钢丝，使车轮受压力后而钢丝不折，等等。

二、路桥施工中预应力技术的作用

路桥施工对于技术要求比较高，预应力技术的使用有助于提高施工质量和施工水平，保障路桥施工顺利进行。路桥施工中预应力技术作为核心技术，对路桥施工的作用主要体现在一下几个方面：

（一）提高路桥构建对内应力的承受力

在路桥施工中需要运用大量的承弯构件，由于路桥施工中需要大量的混凝土砖块，由于这些砖块的配比不合适，导致构件的承受压力逐渐增加，由于不能承受这些压力，会出现一定的裂缝，造成一些施工环节出现变形，当混凝土承受侧面的压力时，在混凝土内部会产生较大的应力，当应力超过混凝土的承受能力时，便会使混凝土产生裂缝，给工程的施工质量带来不利的影响。为了更好地提高承弯构件的承受力，避免裂缝的出现，路桥施工中会采用预应力技术，对混凝土构件进行处理，可以提高承弯构件的刚度，提高其承受能力，减少裂缝的出现和延长构件的使用时间，一定程度上可以提高路桥施工质量。

（二）提高路桥承重构建的承受力

承重构件作为路桥施工的基础部分，在整个施工中占据着十分重要的位置，如果承重构件的承受力不高，将会影响今后的路桥施工建设。承重构件需要承受整个路桥的重量，通过运用预应力技术可以提高承重构件的抗裂性和抗渗性，提高承重构件的承受能力，尤其是能够提高构件薄弱部分的承受力，进而提高整个构件的承受力。

（三）延长路桥的使用寿命

路桥作为重要的交通运输工程，在整个经济建设和城市建设中发挥着十分重要的作用，但是由于路桥承受的压力过大，其使用寿命往往较短，严重影响了交通正常运行。通过预应力技术的运用可以有效的提高路桥的使用寿命，延长使用时间。在路桥施工中采用预应力技术有助于改善桥面的刚度和强度，提高桥面的承受力与抗变形的能力，减少路桥桥面出现的裂缝等等问题，保证路桥工程的施工质量。另外通过预应力技术对路桥工程桥面的处理，一定程度上可以降低桥面厚度、延长桥面的长度、减少桥面接缝数量、提高桥面耐久性进而减少钢筋用量的作用。

三、预应力技术在路桥工程施工中的应用

1选择预应力钢绞线

预应力钢绞线是由多根冷拉钢丝在绞线机上成螺旋形捻制，并经消除应力而成。钢绞线的整根破断力大，柔性好，施工方便，具有广阔的发展前景。预应力钢绞线按捻制结构不同可分为：1×2钢绞线、1×3钢绞线和1×7钢绞线等。 因其具有实用、经济高效、便于施工以及在使用过程中可以让建筑构件达到美观轻薄的特点而大量使用，特别是在一些重要的桥梁工程上，其使用程度更是广泛。在预应力钢材的适应选择上应该注重以下几个方面：钢绞线的几何参数、表面状态、其松散程度、断裂荷载度以及伸长率的参数等，钢绞线的标准选择上应该注意钢材的品种规格、尺寸、其延伸率和松弛性等。近年来，预应力钢绞线在国标的基础上有了新发展。天津钢线钢缆集团公司等单位将φ17.8钢绞线强度提高至2000MPa，并研制出1×7-φ21．6钢绞线新产品，强度为1860MPa，正在研制的还有1x19-φ28．6大直径钢绞线，以适应市场需要。

2选择预应力锚具

钢绞线通常采用预应力卡片锚具固结，其基本原理是：利用夹片与钢绞线在锚环锥孔内啮合夹持住钢绞线，钢绞线加力后被锁定在锚具上，将拉力传给整个构件。一个锚环可设多个孔，每个孔锚固一根钢绞线，一个锚环可锚固多根钢绞线，如图2所示。有关预应力锚具的详细技术，可查《桥梁施工常用数据手册》或有关厂家产品资料。

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图 2夹片式预应力锚具的结构和工作原理图

(a)单根钢绞线锚固；（b）多根钢绞线锚固

悬索桥主索如用钢绞线，根据主索的排列，一般可设计成3～7根钢绞线为一束排列。锚具是钢绞线固结传力的关键构件，而夹片又是锚具的核心，它的材质、齿形、热处理工艺是非常关键的。在使用过程中，由于振动等原因，夹片可能退出，造成事故。因此，使用预应力夹片锚具时，应在锚环下部专设一个定位板，用螺钉固定，以保证安全。

3加固工程中预应力技术的应用

体外预应力技术是预应力技术的一个分支。与普通的预应力混凝土技术相比，体外预应力作用于构件的外部，通过张拉端、锚固端以及预应力筋转向节点将预应力施加给构件。该技术主要应用于已经竣工的结构的加固、改造。目前，体外预应力技术已广泛应用于公路桥梁的加固、改造工程中。通过大量的试验以及工程实践表明，体外预应力技术是目前较为先进、可靠的加固技术，可以较大的提高被加固构件的承载力，并有效改善其受力性能。

4受弯结构中预应力技术的应用

具有施工简单和高强度特点的碳纤维在路桥建设工程中被广泛的使用。混凝土的应变增量决定碳纤维的最终盈利，比如说，一旦初始应变大的时候，碳纤维的应力较小的构件就被破坏了，碳纤维强度高的特点也就无法发挥出来。因此，可以在粘贴碳纤维片材的时候一边对其施加以预应力，使得碳纤维片材附有初始拉应力，进而达到提高碳纤维的应力，避免被破坏，将其的高强度特点充分的发挥出来。

四、结语

总之，在路桥工程建设中，预应力技术以其具有良好的抗裂能力、高抗渗性以及具有高刚度、高强度等特点而得以广泛的运用，在现代路桥工程建设中占有重要的地位。因此，在工作实践中不断加强对路桥施工中预应力技术应用的分析和讨论具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]刘锡军.混凝土结构设计.中南大学出版社.2010.08.

[2]徐栋编著.桥梁体外预应力设计技术.人民交通出版社.2008.10.

[3]杨晓翔.公路桥梁施工中预应力技术应用[J].中国高新技