预应力施工技术在市政桥梁工程中的应用研究

金志健　沈子军

摘 要：随着城市化水平的不断提高，市政建设规模不断加大，对桥梁工程提出了更高的要求。而预应力主要是为提高构件刚度，增加构件的耐久性，确保工程结构的整体质量和使用寿命，在市政桥梁工程的应用越来越广泛。但不可忽视的是，在施工过程中，预应力施工技术受到多方面因素的制约，不仅影响了工程施工质量和进度，而且对工程整体质量和施工效益产生极为不利影响，须引起足够重视。因而，对预应力施工技术进行深入分析，具有十分重要的现实意义。文章主要是研究预应力施工技术在市政桥梁工程中的应用。

关键词：预应力施工技术；市政桥梁工程；应用

前言

预应力常用于混凝土结构，是在混凝土结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷載产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚[1]。近几年来，我国市政工程建设规模的壮大，桥梁工程质量要求越来越高，预应力在市政桥梁工程中的应用成为必然选择。而预应力施工技术是提高市政桥梁工程施工质量和安全水平的关键，因而对预应力施工技术在市政桥梁工程中应用情况进行研究，十分有必要。

1 预应力施工技术在市政桥梁工程中的应用

1.1 桥梁结构加固方面

现代桥梁工程为顺应不断增大的交通运输承载需要，满足桥梁寿命延长的要求，须对桥梁结构进行必要加固。桥梁构件加固时，为达到降低混凝土施工初始应变程度的目的，须将预应力施加在结构构件上。这样，桥梁承压部位将产生拉应力，并在受拉区域形成压应力，从而减少在结构构件初弯矩作用下的压应变和拉应变，使钢筋加固作用能力得以提高。

1.2 桥梁弯矩构件方面

通常情况下，桥梁弯矩构件主要使用碳纤维材料进行加固，碳纤维材料具有高强度的突出优势，且可通过简单和方便的施工就能促成。但值得注意的问题是，受弯构件加固前，由于钢筋结构已存在一定的初始内力，具备初始拉应力和内应变，一旦受压部位混凝土的应变达到最大值，受弯构件的承载力便趋向极限。因此，为减缓混凝土应变水平，须在钢筋混凝土结构中的受弯构件上应用预应力施工技术，以确保受弯构件保持足够的承载力。

1.3 钢混结构中的多跨连续梁方面

市政桥梁钢混结构中的多跨梁主要为正弯矩和负弯矩两个区域。其中，正弯矩主要位于桥梁跨中部位，而负弯矩主要位于桥梁支座部位。加固多跨连续梁，主要是为了应付正弯矩区域抗弯承载力不足等情况。一般是利用碳纤维进行粘贴加固，使其预应力水平得到切实提高，从而促进连续梁的抗剪和抗弯能力的提高。

2 预应力施工技术在市政桥梁工程中的完善

2.1 预应力材料方面

预应力材料的安装方面，主要包括：（1）SBG塑料波纹管方面，主要是将纹管和连接管连接起来，为避免漏浆，应将连接口封死。应在钢筋基本稳固成型之后进行安装，并根据底模的设计坐标，将钢筋水平固定的支撑架焊接好，确保坐标准确无误后，安放波纹管。（2）高强度松弛钢绞线方面，应事先检查好钢绞线的质量保证书，保证钢绞线钢号、规格、生产工艺与实际相符，确保安装的质量。（3）锚具的检查方面，应包括外观质量、尺寸及硬度等方面。检查硬度时，可随机抽取6套锚具组成3个预应力筋锚，试验其静载锚固性能，确保锚具的硬度与公路桥梁施工技术规范相符[2]。但试验过程中，若存在一个试件不合格，则需要进一步实验，以双倍的抽取量进行试验，若再发现不合格试件，则说明该批锚具质量不达标。（4）预埋件的安装方面，应事先检查锚垫板和螺旋筋等的位置和角度是否符合相关标准，确保焊接牢固，并对锚垫板和钢束设计端部进行严格控制，确保其垂直，且孔道严格对中，杜绝错位现象的出现。

2.2 预应力损失及曲线孔道竖向偏差控制方面

预应力钢筋和管道壁的摩擦、钢筋和台座温差等，均能造成预应力的损失。因而，在预应力混凝土受弯构件设计时，应根据外荷载和承载的具体情况，计算出张拉控制应力，作为预应力损失估算的依据。但受施工规范行为的影响，是预应力损失估算过程中，往往与实际情况不一致，从而对预应力管道的安装质量产生不利影响。对此，应严格控制预应力材料和预应力施工程序质量，并规范施工组织，同时控制好桥梁梁体的混凝土龄期，防止过早张拉现象的出现。或者以减少混凝土收缩和徐变的方式，达到减少预应力损失的目的。[3]而在孔道竖向偏差的控制，应在编制施工计划时，对曲线预应力筋坐标高度和波纹管钢筋之间的关系进行具体分析。若两者间相碰，则须重新调整钢筋的规格和排列方式，而不需要考虑波纹管坐标高度。这种方法对桥梁跨中的曲线孔道竖向偏差同样适用，但须注意的是，处理桥梁跨中的曲线孔道竖向偏差，须避免波纹管。同时，应详细绘制预应力筋曲线坐标图、跨中钢筋预应力孔道排列详图等，为施工监理提供科学依据。此外，以钢筋支托定位的方法，在箍筋上将金属小波纹管焊接上，其距离应控制在1m左右，混凝土浇筑完成后，波纹管的位置应保持不变。

2.3 预应力张拉控制方面

预应力张拉前，应确保预应力的构件尺寸符合质量标准，并根据混凝土构件的强度和设计要求张拉力筋，混凝土构件的强度应控制在75%以上。通过压水法、压气法、通孔气法等，将强度为15MPa以上的砂浆接缝块体拼装构件，并预留出孔道。将预埋板和锚具的焊渣和混凝土残渣清除干净，为预应力张拉质量提供保障。做好预应力张拉前的质量控制后，应根据编号的排序和相关应力控制标准进行张拉。[4]张拉工序包括：（1）以分段的形式进行张拉，并使腹板和底板两端形成对称关系，逐渐减少钢绞丝的松弛状态，将锚具、千斤顶、孔道轴线控制在同一直线上。（2）对钢绞线初始应力的设计值进行控制，要在钢绞线上做好标记，以便对钢绞线稳定性和伸长量进行检查。若伸长量与设计值存在较大偏差，则应中止张拉，找出偏差存在的原因，并进行纠正。伸长量达到标准之后，要封闭锚具和解除千斤顶。（3）孔道压浆，并连续压浆集中的孔道，如果压浆被迫中断，则应用压力水将压浆孔道冲洗干净，再继续压浆。

3 结束语

除此上述措施之外，市政桥梁预应力施工过程中，还应采取必要的安全保障措施，确保预应力施工质量和安全。尤其需要注意的是，要全面提高施工人员的安全意识，将安全管理贯穿于桥梁工程预应力施工全过程，坚决杜绝违章操作行为的发生，从源头上控制施工安全事故的发生。总而言之，预应力施工技术不仅能够提高市政桥梁整体质量，确保桥梁结构的使用寿命，而且能够降低施工成本，实现施工效益的最大化，具有十分重要的应用价值。

参考文献

[1]郭正兴，罗斌.大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用-大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述[J].施工技术，2011，40（9）：101-108.

[2]吴正华，王韶辉.钢筋混凝土建筑框架结构施工质量控制-以后张法预应力施工技术为例[J].中国科技博览，2010（32）：443-444.

[3]张国敏.预应力施工技术在现代商业建筑中的应用-以厦门国际银行大厦为例[J].科技视界，2012（25）：256-257+81.

[4]王同元.重载铁路后张法预应力混凝土简支T梁预制的预应力施工技术[J].科技与生活，2012（3）：128-129.