预应力在桥梁施工中的应用论述

李庆全

摘要：预应力施工技术在桥梁施工中具有广泛的应用，施工过程中应该考虑到预应力施工在施工技术、施工工艺中存在的问题，这样可以保证桥梁工程的施工质量。预应力技术在桥梁中的应用逐渐走向成熟，它从理论到实践不断研究，不断发展和创新，这使得预应力技术赢得了一定的市场。预应力技术在我国桥梁施工中的应用发展十分迅速, 与此同时预应力技术在桥梁工程中也暴露出一些问题，在桥梁的施工中，如果这些问题得不到解决或处理不当，都将会产生潜在的严重后果。为了保证公路桥梁的质量以及满足现代社会的交通运输需求，只有积极的探索研究，并且在实践中找到解决的方法，才能使预应力技术发挥它的更大的作用，本文笔者结合自身工作实践经验，从桥梁施工过程中预应力主要材料的选择、预应力技术在桥梁施工过程中存在的问题、碳纤维在预应力桥梁中的应用、预应力的施工工艺以及预应力桥梁施工技术分析等方面对预应力在桥梁施工中的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：桥梁施工预应力 应用

中图分类号：TU997 文献标识码： A

正文：

在我国的桥梁工程建设中，预应力技术凭借它本身的各种优点以及广泛应用已经显现出它必不可少的存在性。而正是因为它自身的多样的优越性，也加大了在桥梁工程建设中的难度系数，这就对桥梁工程建设者的施工技术提出了更高的要求。

1.桥梁施工过程中预应力主要材料的选择

在建筑工程的施工中,国内外现在都使用预应力材料,例如预应力钢筋、预应力钢绞线等,对于预应力的大小也有相应的分类,例如有些钢绞线分为普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线,相比较之下,低松弛钢绞线在大量的世界各地建筑工程中如大型的桥梁、高层大跨度钢结构建筑、核电站及高架公路等都有应用,这类材料的主要特点是经济、高效、施工方便,整个建筑构件轻而且美观。据统计,使用预应力钢绞线至少可节省钢材三分之一以上,成本大大降低。当然需要使用预应力钢绞线要从如下这些方面进行选择:钢绞线的性能参数:其中包括几何参数、断面形状、表面状态、断裂荷载、屈服荷载、松散性、伸长率、松弛等;钢绞线的标准参数:其中包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、延伸率、松弛性等。

2.预应力技术在桥梁施工过程中存在的问题

2.1 钢筋拉伸长量欠缺

首先是预应力钢筋预留管道不够通畅，可能使部分管道弯曲，导致预应力钢筋与管道内壁间产生过大摩擦力，张拉应力保持在一定范围的情况下，摩擦力变化导致预应力钢筋的平均张拉应力减小，使钢筋伸长量不足；其次是在桥梁的实际工程过程中，所采用的实际预应力钢筋的弹性模量与理论计算值存在着一定的出入，也会使得钢筋的拉长量出现不足的现象。

2.2 张拉前预应力混凝土出现裂隙

钢筋混凝土结构在使用荷载作用出现裂痕是十分常见的问题，对于部分预应力构件出现小幅度的裂隙也是在施工工程中被许可的。但施工人员也应该尽量较少预制构件出现裂隙的问题。干缩和温差常常会造成混凝土构件在张拉前就会有一些裂隙出现，这些裂缝一般会出现在构件表面或箍筋的位置等。这些裂隙一般宽度都比较小、分布也较为随机。

2.3 后张预应力结构张拉力控制问题

桥梁施工建设中，预应力施工作业常常规范度不足，尤其是张拉力控制不够严格，这些对预应力桥梁质量的好坏起着关键作用。通常情况下，张拉作业主要采用张拉力和预应力筋伸长量一起作用的方法。但很多的张拉人员都没有经过非常专业化的培训指导，一旦施工人员作业时出现马虎大意现象，就非常容易导致较大的误差出现，发生张拉力数值不稳定的现象。

2.4预应力技术中波纹管的堵塞问题

在实际的桥梁施工中，施工人员由于缺乏施工经验和过硬的技术，在桥梁的混凝土灌注中常常会出现技术操作不规范的现象，或是在施工中没有采取合理的保护性措施，这些都会导致预应力技术中波纹管的堵塞，直接影响张拉力在桥梁混凝土预应力实际操作中的施工效果，出现预应力钢绞线与实际长度不符的现象，在一定程度上会增加施工成本、延长施工工期。在桥梁的施工中，应该加强施工人员的专业技能培训，规范操作行为。

3 碳纤维在预应力桥梁中的应用

3.1 在受弯构件中的应用碳纤维有较高的强度，在桥梁施工中十分常用。此外，碳纤维在施工过程中的使用也比较简单易行，因此碳纤维片材常常用于对钢筋混凝土受弯构件的加固过程。由于在对受弯构件进行加固之前，结构中已经存在一些先前的内力，混凝土也已经具有了初始的压应变和拉应变现象。当受压区混凝土的压应变达到了压应变的最大极限值时，受弯构件同样会达到最大的极限承载力。

3.2 在加固施工中的应用桥梁加固的方法一般包括以下几种，一是对构件的补强来达到加固的目的，二是对结构性能的优化，从而提高桥梁的实际承载能力，从而延长桥梁的使用年限，使桥梁的实际使用功能更加的适应现代交通运输的需求。值得注意的是实际上卸载是为了使加固施工时混凝土的初始应变量有所降低。此时，我们可以预先对构件施加预应力来达到减小构件的拉应变和压应变值得目的，同时能够有效的提高构件在极限承载力下的应变增量，使加固钢筋的实际作用得到充分的发挥。

3.3 在钢筋混凝土多跨连续梁中应用多跨连续梁包括正弯矩区和负弯矩区两个区域。一般情况下，在支座处的为负弯矩，在跨中处的为正弯矩。当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不能达到施工的要求值时，就需要适当的加固处理。如果跨中正弯矩区的抗弯承载力不能满足实际需要时，施工人员可以采用粘贴碳纤维的方法提高抗弯承载力，碳纤维的加固施工方法较为容易。随着预应力技术在桥梁工程中应用的愈加频繁，在一些施工过程中出现的质量问题也有所增加。特别应该注意的是在预应力张拉施工的过程中，由于施工的工艺比较繁琐，需要施工人员具有较强的专业知识。

4预应力的施工工艺

4.1 预应力筋的下料与处理

桥梁施工中，由于在张拉完成后，锚垫板与钢管中要灌入浆料形成粘结段，使预应力筋得到固定。因此在下料的的过程中，要注意把将粘结段的钢绞线进行清洗，除去污垢杂质等，主要是去掉 PE 层以及所含的油脂。此外，粘结段长度和位置也要进行合理的控制。也要提前注意到穿束过程中，钢绞线下垂现象对施工过程的影响以及张拉伸长的影响，从而确保两端粘结段的粘结力不会相差过大。

4.2 预应力筋张拉工艺

预应力筋的张拉包括两个基本过程，一是预紧张拉，二是高应力张拉。在桥梁的实际施工过程中，采用了相互对应的限制钢绞线位置的施工方法，有效的避免了施工过程中产生的预应力筋的缠绕现象，但也要注意应该及时的避免钢绞线在张拉过程中产生缠绕。预紧张拉的目的就是为了有效的避免产生张拉缠绕现象。预紧张拉的质量会直接的影响到整个钢绞线张拉的最终效果。在桥梁的施工过程中，由于钢绞线比较长，下垂量也十分大，预紧张拉必须要在保证两端对称的情况下进行，只有这样才能使得钢绞线的两端粘结长度的差值不会过大。

4.3 真空灌浆工艺

施工中常用压力灌浆方法，即在孔道一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生一定真空度，然后用灌浆泵把浆料填满预应力筋预埋孔道和预应力筋间的空隙。这种灌浆方法可以解决后张预应力混凝土结构中出现的一些问题，比如预应力筋常常被腐蚀的问题。预应力筋失去保护的原因在于，后张预应力筋通常是以非水平的状态存在，而且常常是多跨度的弯曲状态。要注意到，在高应力状态下，预应力筋十分容易被腐蚀掉，此时的腐蚀部位就会造成断面缺损的问题。

5．预应力桥梁施工技术分析

5.1.支架布置

支架的施工顺序为：基础处理-按间距、步距放样布设-支架安装。安装时从桥梁的纵向一端向另一端进行，水平杆由下向上进行。支架搭设时应与桥梁墩身联结，确保支架的整体稳定。施工过程中加强对支架的观测，要有详细的记录，并对观测数据进行详细分析，特别是数据有突变时，要认真对待，仔细分析，必要时进行重新验算。

5.2.模板的制作及安装

模板的制作对于箱梁的性能有重要决定作用，箱梁在线型和无缝性等方面的表现很大程度上取决于模板。因此，模板的制作及安置就需要遵循一定的技术性要求。一般来说，高架桥的底模采用分块拼装的形式而且材料宜选用高强度的覆膜竹胶板。拼装工作通常是直接在支架上满铺，这样可以减少拼接过程中缝隙的数量。在模板安装的过程中，模板的线性控制对于工艺质量有重要影响，为此，木板之间链接通常会采用楔口咬合联结的形式，采取这种形式的好处就在于能够防止浇筑过程中的模板变形和漏浆，从而保证箱梁在拆模以后仍然能够顺直而均匀。

5.3.预应力施工

预应力施工主要包含波纹管施工和钢绞线施工两个方面，波纹管和钢绞线施工有着不同的工艺要求，因此，需要分别加以注意。

5.3.1波纹管的连接与安装

两段同型号波纹管在进行连接时需要使用大一号的同型产品作为接头管，且接头长短需要控制在300毫米以内，这样方可承受住混凝土的压力从而防止波纹管接缝处发生漏浆现象。波纹管在链接好以后需要在箱梁模板底部安装。在安装过程中，应该以箱梁底模板为基准，并根据预应力筋曲线确定管底坐标。在箍筋上标上不同坐标点的高度和曲线位置以后，用间距50cm的φ12“＃”字定位钢筋将波纹管牢固固定于钢筋骨架上。在这个过程中，需要注意的细节是：避免挤压、过度弯曲和电焊火花烧穿波纹管。按照完毕以后，必须进行细致检查，以确保波纹管的安装符合工艺要求并且接头完好、固定牢靠、管壁无开裂。另外，针对孔道较长的波纹管，还需要在一些特定部位设排气孔以保障注浆的均匀性。

5.3.2预应力束的制作与安装

1）预应力束的制作

钢铰线进场时，经抽检送验合格后方可使用。钢铰线束的下料长度要综合考虑设计的孔道长度、锚夹具厚度、工具锚厚度、千斤顶长度、长度富余量、安装穿束器等。切断时必需采用砂轮切割机，切口要平齐、丝头不散，严禁电（气）焊切割。

2）穿束方法

钢绞线穿束可分为整束穿和单根穿，连续梁钢绞线束一般采用整束穿，穿束工作一般由人工和卷扬机相互配合完成。直线束、短束一般采用人穿束；对于特长束、特重束、曲线束一般采用卷扬机。一般先用单根钢丝穿入波纹管，然后通过钢丝将卷扬机钢丝绳拖入波纹管。穿入速度一般控制在5～10m/min。在预应力钢材布置完后，必须做好电（气）焊等用电设备的使用防护工作，防止电弧或火花造成预应力钢材强度变低。

5.3.3张拉控制

由于实际的管道摩阻、锚口及喇叭口摩阻与设计并不完全相符，可根据摩阻试验得到相关系数计算调整张拉力。但预应力值超过设计值过多时，其抗裂度随之升高，致使预应力筋在承受使用荷载时处于过高的应力状态，时间一长很容易产生应力裂纹，严重危害结构的使用安全。

1）张拉前机具的检查及校验

张拉前需保证油泵油量充足，保持千斤顶与油泵以及高压油管两端连接器的清洁无杂物，确认千斤顶及油泵无漏油现象。由于张拉装置存在内摩擦，压力表显示的张拉力值与设计值必然会存在误差，因此千斤顶及压力表在使用前需要进行配套标定。张拉要用精密压力表（精度0.4级），检定周期为每周一次，千斤顶检定周期不得超过一个月且不超过200次张拉作业。

2）孔道摩阻系数的实测

预应力筋的设计张拉控制力一般指的是锚下控制力，它包括了预计的预应力损失值，但不包括锚头摩阻损失。因此在进行预应力张拉施工时，实际张拉控制应力必须加上锚头摩阻损失。针对锚头及孔道的摩阻损失应请具有资质的检测方检测。当实测的孔道摩阻系数与设计摩阻系数存在偏差时，应及时与监理及设计单位联系，以便调整张拉应力及相应的设计伸长量。

3）张拉过程的控制

张拉时一般采用张拉力控制、伸长值做校核进行“双控”。张拉时预应力筋的实际伸长值与理论伸长值的允许偏差为±6%。预应力筋张拉顺序要严格按照设计要求进行，当设计无具体要求时，应按规范给出的先纵向、再竖向、后横向的顺序进行预应力的张拉，且保证竖向和横向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉不大于三个悬浇梁段。张拉施工要满足混凝土的强度和龄期要求，防止混凝土初始弹性模量不足，引起桥梁内部应力增大。

6.结语

预应力技术在我国桥梁施工中的应用发展十分迅速，由于其具有传统施工技术不具备的优势而被人们广泛关注，同时也要注意由于预应力技术发展时间较短，因此还存在着一些问题。桥梁施工中，施工工作人员要按照操作规范来保证施工质量。同时选择适宜的张拉工艺，来保障孔道和锚具的质量，使得桥梁施工质量稳定，桥梁使用寿命延长。

参考文献

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