道路桥梁的预应力施工技术解析

胡程昂

【摘要】随着国民经济和工程技术的不断发展，各种功能和类型的桥梁建筑在国内迅速崛起。而预应力技术作为桥梁工程质量的重要技术保证条件，在实践的应用和实施过程中，暴露出诸多问题和不足之处，如何制定科学的施工管理机制，采取有效的防范措施，必将成为未来桥梁建筑质量保障的关键所在，也是本文课题研究的中心內容。

【关键词】预应力；应用；措施

引言：

在现代化的交通系统建设中，道路桥梁具有不可替代的中坚作用，它的质量优劣将直接影响到整个系统的稳定和安全性。通过在桥梁结构中采用预应力技术，能够实现抵消拉应力的效果，进而有效避免了工程后期出现的裂缝和变形状况，同时也有助于提高整个混凝土的结构承载力，是一种极为高效而先进的工程建造技术。

1.预应力技术

所谓预应力，是指根据对建筑工程的内部物理作用力进行研究，分析出结构工程内承受压力较大的部位或区域，通过在上述位置设立相关的压力，从而实现和压力抵消的目的。预应力技术目前被广泛采用在以桥梁为主的大型工程设计内，通过实践证明，它对于预防工程中后期的结构变形和裂缝的发生效果显著，并且它还具备操作流程简易、成本低，以及使用寿命较长的特征，进而极大的促进了桥梁的机构稳定和质量安全。在目前桥梁结构界内具有代表性意义的预应力技术主要有：冷拔钢丝技术、预应力钢丝、预应力筋技术等。

2.预应力技术在道路桥梁施工中的应用意义

在实际工程建造过程中，由于各种原料性能和质量的限制，以及建筑结构的设计影响，普遍存在混凝土内部出现受力不均的现象，而若不及时采取规避和防范措施，将为工程后期出现裂缝和变形埋下隐患，甚至严重影响到整个工程的安全性。而通过在其中提前施加预应力的技术，能够极大的提高工程原料的刚性，实现和压力相抵消的目的，从而避免各种危险事故的发生。

其次，由于目前各种运输车辆自身结构和载运量的提高，一台运输车辆整体辎重最高可达240吨，如果数十台这样的车辆同时在道路桥梁中行驶，必将对桥梁承载力和稳定性形成严重的挑战。所以在各类道路桥梁的在建过程中，必须充分运用预应力的技术，它能够促使整个桥梁工程的承压力大大提升，从而保证了桥梁的质量性能安全。

最后，在现实生产中，大多数的道路桥梁工程都采取了混凝土结构，进行科学有效的原料配比是保证工程后期质量的重要保障。然而由于各种管理制度的疏漏或者原料质量的缺陷，它无法从根本上保证工程的质量。通过在其中实施预应力的作用，能够有效的提升各种原料的基础性能，保证各项指标满足设计要求，从而延长了道路桥梁的使用年限。

3.道路桥梁中的预应力施工技术的应用

在具体施工操作过程中，预应力的实施途径和形式：

3.1原料工艺中的应用

在桥梁张拉阶段，依照预应力筋的设计规范，在进行混凝土浇筑灌装，以及铺设钢管、锚垫板之前，添加预应力筋过程中，需保证连接的有效性和可靠性，这是该技术实施的前提保障。其次，在下料环节中，要保证预应力筋的表面清洁，以及清理钢绞线表层的油脂物，从而促使后者能够有效固定预应力筋。在实施粘结作业时，要进行准确的位置测量，保证其结构内部各种参数处于允许范围之内。再者，也要充分考虑钢绞线的自重因素，防止其对预应力筋张拉性能的破坏，提前采取防范措施，保证预应力筋达到预期的强度效果。

3.2弯矩构件的应用

在桥梁工程结构中，弯矩构件是一项极为重要紧固连接措施，但同时它也极易遭受压力的影响，从而发生变形和损坏，也使得整个工程的质量安全无法保证。尤其是对于那些跨度、高度和质量较大的大型工程，时常发生由于弯矩构件不合规的状况，引发结构压力集中囤积在该位置的现象，从而造成它的变形和断裂，这种现象严重的缩短了弯矩构件的使用寿命。通过运用在工程结构内使用预应力技术，使得弯矩构件强度将实现极大的提高，遭受集中压力的问题可以引刃而解。这也是保证桥梁工程稳定的关键环节。

3.3桥梁加固中的应用

从国内目前状况来看，道路桥梁在整个交通系统中发挥着举足轻重的作用。而在整个旧桥梁构成中，由于受到自然灾害、车辆辎重提升和使用年限的影响，已经无法达到承载要求，其中超过4/5的工程需要进行加固保障。而通过在其中应用和实施预应力技术，能够极为显著的提高桥梁强度和承载力。与此同时，还能够达到及早预防和避免混凝土结构裂缝、变形和断裂的现象发生，因此它具有广泛的应用前景。

4.预应力在道路桥梁施工中暴露的缺陷

4.1波纹管引发堵塞现象

它的症状多数表现在完成浇筑作业之后，波纹管发生堵塞的情况。而由此引发的后果是预应力钢绞线穿束受阻，或是张拉预应力作用下，工程的设计值和钢绞线的实际值两者之间发生较大偏差，最终将严重延滞工期进度，从而造成人力物力财力等资源的严重浪费。经过对无数的案例研究发现，引发波纹管堵塞的因素有很多类，主要有三类：其一，现场操作人员未按既定的规范标准进行波纹管安装作业，从而造成它严重偏离设计位置，接头无法固定牢靠，脱开漏浆；其二，由于现场施工人员违规，在安装波纹管过程中，无意踩踏波纹管造成其发生裂缝或断裂状况，从而致使混凝土或其他杂质渗入其中，引发堵塞现象。其三，也有极少数情是由于波纹管质量缺陷，引发的波纹管堵塞。

4.2张拉前出现裂缝

在受到桥梁干缩作用和温度差异等多重因素的作用下，钢筋混凝土结构出现裂缝的几率将大大增加，尤其是针对一些规模较大的钢筋结构，经常出现还没有进行张拉作用时就已经出现了裂缝，在此种情形下，预应力将没有任何效果。不过对于在道路桥梁工程中，还没有进行张拉作用就出现的裂缝，它们多数呈不规则状态分布，细密无序，但多与短边呈平行状态。

4.3预应力管道堵塞

在现实的工程制作过程中，经常发生由于防护措施的缺失而造成预应力管道堵塞现象，引发预应力钢筋的中断或故障状况，从而无法保证张拉效果的高效发挥。简言之，就是由于预应力钢筋的实际拉伸值和理论值两者存在较大的偏差，一旦由于钢筋绞线被阻塞，预应力作用将根本无法发挥，甚至导致钢绞线的中断。所以，归纳得出，若想有效解决预应力钢筋堵塞情形的发生，不仅要保证在管道安装过程中，严格执行既定的设计规范，确保安装位置和尺寸的高度精确，另外还要极力避免各种扭曲现象的发生。

5.预应力技术改进措施

5.1管道堵塞问题的处理

（1）由于出现预应力管道堵塞的原因有很多种，因此防范措施也各不相同。但大致需做好如下几点保障：第一，对管道的质量做好严格把关，确保其稳定可靠。第二，在安装过程中要严格执行既定的规范和实施计划，进行精确的位置和尺寸测量，对于管道弯曲的部位，必须采取圆滑型的加工处理，保证钢材的延伸性能。对于接头要进行特殊的密封措施，期间不留任何缝隙，防止各类杂质的渗入。第三，施工作业中，人员动作须谨慎适度，避免由于剧烈的踩踏导致管道出现裂痕现象。

（2）在避免孔道堵塞的问题上，要准确把握抽芯和混凝土凝固的时间差上，即要选择最在混凝土即将凝固的关键时刻，选择拔芯。即使一旦由于操作失误出现了堵塞现象，要立即抽取大量的水进行冲洗处理，加快混凝土溶解速度，从而使孔道重新回归畅通状态。

5.2防止裂缝的措施

从根本上来讲，表层温度是造成结构出现裂缝的主要原因，因此做好构件的温度控制是避免裂缝的关键所在。在实际操作过程中，需尽量维持较长时间的薄壁构件贴膜状态，保证预制构件和台座两者之间有隔离剂保护，最大限度降低他们相互影响程度。

5.3安全施工保证质量的措施

在进行道路桥梁施工作业之前，需进行严格而必要的安全施工培训，要求所有参与作业的人员熟悉施工计划和方案，严格遵守各项安全操作规程，进行定期的安全检查，依照设计流程作业，善于做好阶段验收，有序推进工作的进展。在进行张拉作业之前，所有参与作业的现场人员要对本职工作有全面的认识，熟悉图纸的布置规划，了解现场的各种现实条件，才能开展下一步工作。

6.工程实例分析

6.1桥梁概况

本桥为三跨式连续梁桥，桥长90m，每跨30m。箱梁构造。箱梁混凝土等级为C50，箱梁顶板宽970cm，底板宽560cm，主梁高160cm，底板厚30cm，顶板30～60cm，顶板两侧翼缘悬臂厚30～70cm，桥墩采用实心矩形截面，宽度为220cm，厚度为200cm，见图1。

图1桥梁横断面图

6.2仿真模拟计算

6.2.1建立模型。采用有限元三维仿真软件模拟连续梁桥的施工过程，建立模型如图2。悬臂法施工工序如图3。

图2有限元模型

图3悬臂法施工工序示意图

6.2.2模拟分析的内容。①模拟悬臂梁施工的各个阶段，进行正装和倒装计算与分析。②通过模拟得到控制标高的变形情况。③通过模拟得到控制点的应力变化情况。

6.3工程监测

（1）变形监测。在悬臂法施工过程中，预应力梁会产生竖向和横向变形，变形监控是控制桥梁线形的重要依据，主要通过监测控制点挠度变化的方式实现变形控制。监测的顺序为：通过测量数据与理论数值进行对比，根据对此进行调整，再测量并反复循环，让整个体系满足规定的要求。

（2）应力监测。在桥墩、桥台、主梁、横隔梁的控制点上设置压力計，对不同时段的压力值进行应力监测。通过理论计算与实测结果进行对比分析，判断是否进行下一步施工。

6.4结果对比

通过对悬臂梁施工的整个过程的数值模拟分析和现场的监测数据结果对比，发现监测数据基本一致。

7.结束语

道路桥梁在国内交通系统中占据着越来越重要的地位，而随着经济和技术的发展，道路桥梁的质量问题也引起政府职能部门和专业人士的关注，如何有效通过技术改进促进质量的安全，成为建筑界必须重视的一项关键问题。预应力作为一种新型混凝土结构的防变形防裂缝措施，如何高效科学发挥其作用，服务于工程建筑和人民生产生活，将成为未来建筑业质量稳定的风向标。

参考文献：

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