对公路桥梁施工中预应力技术问题分析

黎继雄(中铁九局 广州分公司，广东 广州 510802)

0 前言

预应力技术是公路桥梁领域一种重要的施工技术，其在路桥工程中的应用起始于二十世纪五十年代中期。作为一种重要的路桥工程施工技术，预应力技术发展极为迅速，同时在大量的工程实践中形成了关于预应力技术理论计算、施工规 范、施工流程、试验检测以及质量管理等方面的体系，并不断完善。预应力技术措施可以运用于多跨连续梁、受弯构件等，也可以用于路桥工程的加固施工，同时也适应于路桥工程的边坡或山体锚固、顶推施工等，应用前景极为广泛。

1 预应力技术的优势

预应力在公路桥梁中的运用并不仅仅局限于公路桥梁的主体结构，在边坡锚固等方面的应用也为公路建设节约了大量的施工材料。减轻自重，增强公路桥梁结构的抗渗、抗裂、抗滑作用，降低其主拉应力，提升结构刚度，具有便捷施工、设计安全等特点。因此，预应力在公路桥梁建设中有着非常重要的运用价值。

2 预应力在公路桥梁施工中的应用

2.1 预应力钢绞线的选择

近几年，国内外选择预应力钢材主要是预应力的钢筋、冷拉钢丝、低松弛钢绞线等。其中，低松弛钢绞线的最新一代具有经济、使用方便、建筑美观等优点，已在桥梁、核电站等大型建筑上得到很好运用，也越来越受到国内外大型施工企业的重视。相比其他钢材，预应力钢绞线的使用可节约1/3左右材料，其经济、社会效益也逐渐凸现出来。选择预应力钢绞线主要考虑性能参数（几何参数、伸长率、松弛情况等），在标准方面，考虑规格、尺寸、延伸率等。

2.2 预应力锚具选择

选择预应力锚具，主要考虑机械锚固与摩阻锚固两方面。机械锚固是用机械加工的方式形成一个适合在预应力钢材端部使用的锚碇工作条件，并加以锚固;摩阻锚固主要是将预应力钢材形成锚旋作用将其“挤紧”，这一类型品种繁多，应用也相对广泛，穿索较方便，但损失较大，在连接方面不够便捷。

2.3 预应力效应分析

在预应力混凝土施工实践中，首先假定预应力钢筋的分布图，然后对整体所能承受的极限状态进行应力分析，详细检查各截面应力的具体状态，当其不能满足施工实际要求时，应当改变钢筋的分布，以求设计出能够满足应力的有效分布图，即预应力筋、锚具和体系设计都取决于效应的分析。在损失方面主要包括瞬间损失与后期损失两种。

2.4 预应力技术在路桥钢筋混凝土结构中应用

混凝土裂缝是常见的质量通病，尤其是在大型公路桥梁施工中极容易出现混凝土裂缝。将预应力技术应用到钢筋混凝土当中，可以避免出现裂缝，而且效果显著。预应力的集中应用是在公路桥梁混凝土的构建和结构使用之前，将受拉区的混凝土施压，在进行混凝土钢筋的张拉后，钢筋通过自身的回缩，让受拉区能预先感受到钢筋施加的压力。

2.5预应力技术在混凝土路面的应用

公路桥梁预应力技术在混凝土路面的应用，其原理大致和钢筋混凝土结构中的应用相似，都是依靠预应力钢筋的配置对路面混凝土进行相关约束，使得路面延缓出现裂缝，甚至不出现裂缝。运用好混凝土路面的预应力技术，前期准备工作必不可少，路面交通荷载力、温度、湿度、摩擦约束等都要进行深入探讨，防止在施工期间出现收缩裂缝。这一技术在目前项目建设中已日趋成熟。

3 公路桥梁预应力技术存在的问题

3.1 预应力张拉的时间问题

近几年，为了提高混凝土预应力的早期强度，大多采用添加早强剂的方式，在混凝土浇注3d之后，开始张拉，张拉后等待混凝土到达一定强度。若混凝土强度增加过快，弹性模量增加过于缓慢，就会使预应力的损失有所增加，使桥梁承载能力不足，从而出现较多的裂缝。另外，采用早期强度的混凝土做检测试块来代替实际强度，也存在一些问题。实践证明，早期使用早强剂的混凝土都不能达到实际标准。

3.2 预应力钢筋管道堵塞问题

由于施工人员的技术经验不足，在混凝土浇筑中很容易出现野蛮作业的情况，或者是没有做好及时的保护措施，都有可能造成预应力钢筋的管道出现堵塞，使张拉预应力的钢筋不能够顺利通过，从而影响张拉的实际效果，导致预应力钢筋的实际伸长值与理论值出现较大差别，这也会给路桥的成本、工期等造成相当大的麻烦。所以，避免预应力堵管不仅要求严格按照安装管道的相应规范来实施，对管道内部做好精确定位，防止管道出现弯折、扭曲等现象;在现场施工中，也应尽量避免野蛮作业，安排专业人员进行跟班;对于孔道的施工，要控制好抽芯时间。

3.3 张拉力控制问题

由于预应力施工技术起步相对较晚，公路桥梁预应力施工没有较为明确的规范，张拉控制不够严谨。大多工程都采用1.5级油压进行计量，且施工人员也没有进行相关专业培训，对于张拉的控制忽高忽低，导致实际误差较大。尤其是进行多束张拉的时段，由于对张拉的控制不够周全，各束张拉力不同，也会对预应力钢筋混凝土结构产生严重影响。因此，要加强施工人员的专业技术培训，提升整体设备条件，规范施工。

在后张法预应力钢绞线的张拉过程中，主要受到管道弯曲、管道偏差引起的摩擦力的影响。在钢绞线张拉时，钢绞线顺着管壁滑移，和张拉方向产生的摩擦力相反，这样使得每一段的伸长值都有所不一，其理论计算法为:

式中：△L——预应力筋理论伸长值，mm；

PP——预应力筋分段平均张拉力，N；

L——预应力筋分段长度，mm；

AP——预应力筋截面面积，mm2；

EP——弹性模量，MPa；

p——预应力筋张拉端的张拉力，N；

K——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

μ——预应力筋和孔道避的摩擦系数；

θ——张拉端到截面曲线部分切线的夹角之和，（°）。

在分段进行计算时：

PZ=Pq×e-(KL+μθ)

式中：PZ——分段的终点力，N；

Pq——分段的起点力，N。

其他同上。

3.4 收缩徐变过大

在公路桥梁预应力施工中，由于混凝土路面收缩徐变过大引起的预应力损失会对工程质量产生严重影响，因此，施工中不能过多使用外加剂来增加和易性，应尽量采用强度高、水灰比小的混凝土，通过高质量的收缩与低徐变量来控制工程质量。

4 结语

总而言之，预应力技术是公路桥梁领域一种重要的施工技术，其在公路桥梁建设事业中的重要性是不言而喻的。在我国，预应力混凝土的结构是量大面广的中、小型路桥工程的首选。在公路桥梁建设实践中不断完善预应力技术施工体系，规范预应力技术施工工艺，并做好施工质量控制工作，对于进一步促进我国的公路桥梁建设具有极为重要的现实意义，应当引起我们的足够重视。