探讨路桥施工中预应力技术的应用

■陈川峰，王立生 ■江苏省交通工程集团有限公司，江苏 镇江 212143

目前国家对路桥工程的建设越来越重视，对路桥工程的施工质量要求也不断提高，为保证工程施工质量，对我国公路基础建设进一步进行完善，施工单位都在积极努力使用新的施工技术。预应力技术的出现和应用，全面提高了工程的施工质量，确保了路桥工程的顺利开展，提升了施工单位的施工水平以及竞争力。

1 预应力技术在路桥施工中的应用范围

1．1 混凝土路面中预应力技术的应用

在路桥工程施工中，混凝土路面的施工非常重要，对施工技术的要求也比较高。在我国交通事业的不断发展下，路桥工程的施工规模不断增加，对预应力技术的使用也日渐广泛。通过利用预应力钢筋可以对混凝土路面产生束缚作用，防止混凝土路面出现横向的收缩裂缝，保证施工时施加纵向预应力不会使混凝土路面产生裂缝。

1．2 混凝土连续梁中预应力技术的应用

在混凝土连续桥梁施工中，预应力的应用也非常多，根据不同的主筋配置情况可以将混凝土连续梁分为预应力混凝土连续梁和钢筋混凝土连续梁。一般对于高度在25m以上的跨径大中等跨径连续梁多使用预应力混凝土技术［1］。通常情况下，混凝土连续梁主要分为正弯区域和负弯区域，其中跨中位置为正弯区域、支座位置为负弯区域，当抗剪承压力和抗弯承压力不符合设计标准时，需要采取适当的处理措施来进行加固。当跨中正弯区域抗弯承载力不达标时，可以使用碳纤维材料进行粘贴，进而达到加固处理的目的。

1．3 预应力技术在路桥加固中的使用

在公路路桥施工过程中，对桥梁进行加固和处理是非常重要的，通过提高薄弱构件、改变结构可以显著提高桥梁的受压能力，增加道路的使用年限。预应力可以将加固钢筋的应力充分发挥出来，降低混凝土受力的影响。在路桥工程中常用的加固方法有体外预应力加固、改变结构加固、桥面补强层加固、粘贴碳纤维布加固等方式。

1．4 预应力技术在受弯构件中的使用

在科学技术的不断发展，预应力技术也得以发展和改善，各种新型材料被逐渐应用。在加固道路桥梁前，由于桥梁结构内部自身已经具有初始内力，在受到压应力和拉应力的影响后，桥梁的承载压力会随之发生变化。一旦桥梁的最大可承受力超出了外界的压力就会产生危险，此时需要采取相应的处理措施进行解决。例如可以使用碳纤维材料来进行加固。在初始应力变化比较大时，碳纤维材料的应力较小，很容易被破坏，影响碳纤维材料优势的发挥，此时就需要对碳纤维材料施加预应力，提高碳纤维材料的应力，从而将碳纤维材料的高强度优势充分发挥出来。

2 工程实例

某大桥为钢筋混凝土T型梁桥，在船体的撞击下已经出现贯通裂缝，主钢筋已经生锈。在对其进行加固时，首先要将松散的混凝土凿除，然后使用钢丝刷进行清锈处理，并浇筑C40混凝土将其修补完整后，然后再施加体外预应力进行加固，加固后桥梁的承载能力会提升到15级。T型主梁的翼缘厚度为12cm，翼缘宽度为178cm，梁肋宽度为18cm，钢筋总面积为44．28cm2，使用C25混凝土进行浇筑。体外索的布置图见图1。

图1 体外索的布置图

转向块的距离L2为840cm，支点距转向块L3的距离为180cm，端锚固定点距砖向块L1的距离为150cm，中心轴距上边缘为19．15cm，中心轴距梁的下边缘距离为60．86cm，h2为中心轴和转向块之间的距离，h1为中心轴和端锚固点间的距离。各个T型梁都均配置了四根无粘结预应力钢绞线，一共由16根。为了保证每片梁都可以均匀受力，需要分两段进行二次张拉，对张拉端和固定端进行交叉布置。

3 施工过程

(1)粘贴碳纤维和钻孔。在对T型梁腹板进行钻孔时，要注意不要钻到受力钢筋，为了提高混凝土的局部抗压能力，在洞口四周使用30cm×30cm的碳纤维进行粘贴。

(2)预应力张拉和穿索。首先将编号标签粘贴在钢绞线上，然后将钢绞线逐根从钢栓孔洞中穿过，并将钢绞线调整到最佳位置，将夹片外螺母和锚杯安装好，安排张拉配件和千斤顶就位，最后张拉预应力。

在张拉过程中，主要使用张拉力进行控制，并利用伸长值进行校验。初应力时将千斤顶活塞的伸长量为I1，在张拉到20%时，然后再量出千斤顶活塞的伸长量I2。根据这两者的差值将钢索的伸长量推算出来。张拉力在达到100%时，再对千斤顶活塞的伸长量I3进行量取，钢索的实际张拉伸长量为I3和I1的差值。要求推算伸长量和实际张拉伸长量的差值误差在+10%以内。

4 桥梁加固后进行试验分析

对桥梁进行加固后，使用两辆载重汽车在现场进场荷载试验，汽车的后轴为155KN，前轴为55KN，对主梁的钢筋、跨中挠度、混凝土应力进行了分析，并对加固效果进行了确定。试验结果如表1所示。

表1 主梁跨中桥度比较

根据上表中的数据可以看出，主梁跨中挠度为5．43mm，达到了桥梁规范中要求的静活荷载挠度低于(1/600)L的相关要求。校验系数达到了0．6～0．9旧桥的鉴定要求。结构抗弯刚度良好，满足了汽车通行的使用要求。

5 施工注意事项

5．1 转向块和钢销栓的设计要求

在本加固工程中，转向块和钢销栓是主要构件，在使用时要求要满足以下几个要求:

(1)在对体外索进行预应力张拉后，在索力的影响下，销栓会对混凝土内部产生挤压力，销栓的强度、大小要和混凝土的强度以及混凝土洞口的大小相一致，保证其达到混凝土局部承压的要求。

(2)转向块要达到张锚体系传力和锚固的基本要求，为了保证传递预应力的有效性，要使用钢板焊接成转向块。

(3)销栓要具有良好的抗变形能力、抗剪承载力和抗弯承载力，尽量降低销栓的弯曲变形和剪切变形，保证安装好锚环后可以和预应力索的方向协调。

(4)在索力的影响下，锚环会对钢栓产生挤压力，因此需要在锚下栓的表面加工出一个合理的平面，要求此平面可以保证锚具受力的稳定性和体外索的垂直性。

5．2 避免出现松套的情况

在加固过程中，使用单孔夹片式锚具，设计控制索力为120KN和100KN，张拉吨位比较小。考虑到桥梁会长时间受到比较大的振动荷载影响，当产生疲劳作用时，会使锚具中的夹片边松，出现锚具失锚的情况。为了避免出现这类情况，使用防松套进行防护。此外，在锚具夹片和防松套之间放入弹簧垫圈，确保夹片可以均匀受力，并降低振动影响。

5．3 保护张锚体系

本工程体外预应力索为无粘结钢绞线，使用塑料护套和外裹油脂的方法可以对预应力索起到良好的保护效果，并且具有良好的耐久性。本工程主要使用玻璃丝布包缠油脂的方法对使用放松套和张锚体系两端的锚具进行保护。

6 结论

随着预应力技术的不断成熟和完善，为路桥工程施工带来了极大的便利，解决了施工中遇到的一些难题。在实际应用过程中，工作人员要注意根据工程的实际情况选择合理的处理方式，严格按照规范施工，保证工程的施工质量。

［1］何饶．浅谈公路桥梁施工中预应力的应用及存在问题［J］．科技风，2008，(21):8-10．

［2］田丰源．如何解决路桥工程施工预应力应用中存在的问题［J］．硅谷，2009，(24):20-23．