预应力技术在道路桥梁施工中的应用探究

董国林

(山东格瑞特公路工程限公司，山东 烟台 264000)

大量工程实例表明，将预应力技术应用到道路桥梁施工中，具有节约材料、提升道路桥梁性能优越性、降低结构挠度、控制裂缝、提升道路桥梁使用寿命等优点。基于此，本文结合工程实例，从预应力管道设置、预应力钢绞线和锚具选择、预应力效应、孔道压浆施工四个方面分析预应力技术在道路桥梁施工中的具体应用。

1 工程概述

某道路桥梁工程总里程为415m，设计桥面宽度为14.5m，抗震设防烈度为8°，是该道路工程的主要组成部分，也是施工的重难点，为沥青混凝土结构，最高行车速度为80km/h。为有效提升整体质量水平，在施工中选择了预应力施工技术，纵向预应力钢束为钢绞线和锚具，钢绞线强度为1860MPa，锚具为YM15-7/YM15-8，穿孔钢筋为70mm和80mm的波纹管，选择双向成孔施工方法进行施工。

2 预应力技术的作用及应用途径

2.1提升桥梁主体结构的稳定性

为有效提升桥梁主体结构的稳定性和承载力，提升使用年限，必须着重加固桥梁基础构件的稳定性，并积极采用全新的技术和先进的科学手段，如采用加固法、粘贴钢板加固法等方法进行加固处理。

2.2提升桥梁稳固性

在道路桥梁施工建设中，需要科学合理地应用预应力技术，并采用高性能钢绞线来全面代替传统钢丝。此外，各项新技术、新工艺的应用，也为浇梁端湿接缝技术的优化改进奠定了坚实基础。比如：在连接桥面施工中，可把扁锚预应力钢绞线放在支负弯矩的位置，从而最大限度提升桥梁的稳固性。

2.3加强混凝土结构的安全性和稳定性

在该桥梁工程施工建设中，必须注重钢筋混凝土等基础架构施工质量，并在施工中进行全面监督控制，并在施工中，应当高效合理应用预应力技术，当混凝土浇筑完成后，尽量第一时间对受拉区域中的混凝土结构进行加压处理，以提升混凝土结构的抗压能力，避免因为受力不均匀而发生结构开裂，以确保整个工程的安全性和稳定性。

2.4进一步强化箱梁施工质量

在道路桥梁工程施工建筑中，将预应力技术合理地应用在混凝土箱梁施工中，可有效提升施工质量，现场施工人员要控制混凝土配置比例，在确保施工工序符合要求和行业标准的基础上，完善各项工艺和技术。

3 预应力技术在道路桥梁施工中的具体应用

3.1合理设置预应力管道

3.1.1波纹管选择

在根据该工程实际需求，在波纹管选择时根据现状的不同，大体上可以分为两大类，其一是圆形波纹管，代号为Y，其二扁形波纹管，代号是B，常用的预应力波纹管及其参考指标如表1所示：

表1 预应力波纹管及其参考指标表

为充分发挥预应力技术的优点和作用，在施工中所选择的塑料波纹管规格、型号、尺寸等参数都必须尽量满足设计标准。比如：内截面的面积必须超过预应力净截面积2倍以上。在进场前，需要对波纹管的外观、环刚度、横纵向荷载、强度、抗冲击性等参数进行综合分析，确保波纹管表体没有隔体破裂、气泡、硬块等质量缺陷。除此之外，还要确保波纹管内径、壁厚等相关尺寸也要符合设计标准。比如：波纹管的环刚度必须控制在6KN/以上，当荷载持续超过5min时，波纹管的变形量要小于管材总变形量的10%，预应力波纹管变形度计算公式为[1]：

公式(1)

在公式(1)中，Δd表示波纹管的实际变形度；dmax表示波纹管截面积的最大外径(mm)；dmin表示波纹管截面积的最小外径(mm)。

3.1.2波纹管安装

波纹管安装是预应力技术在道路桥梁施工中应用的关键，其安装质量直接决定了预应力技术的应用效果，因此，在具体安装中，可采用定位钢筋将其固定在模板设计的位置，确保在混凝土浇筑时不会发生变形和位移。如果发现钢束孔道和钢筋位置不一致，则要先尝试调整钢筋位置，严禁随意更改波纹管的坐标设计，同时还要严格控制钢筋间距，钢筋间距尽量控制在0.8m以下，而针对曲线管道或者扁平管道上的钢筋则要进行科学合理的加密处理，以确保波纹管安装的平顺性和稳固性。

3.2钢绞线和锚具施工

钢绞线是预应力施工技术的主要材料之一，和其他材料相比，钢绞线具有更强的经济性、稳定性、实用性。而且质量和相关参数也更加优越。当预应力管道设置好以后，就可以进行混凝土浇筑，先把锚具埋设到波纹管端头，通过千斤顶进行张拉，以稳固波纹管断面。在本工程预应力施工中，应用了两种锚具，一种是上拉端锚具，另一种是固定锚具，其中预应力锚具主要应用在预应力端面，通过提升拉力的方法，就可以达到提升桥梁结构稳定性的目的。因此，钢绞线和锚具性能和质量是否达标，直接决定了预应力施工质量，在选择钢绞线和锚具时要重点考虑摩擦阻锚固和机械锚固的性能，从而最大限度上提升预应力桥梁的施工质量。

3.3预应力效应分析

3.3.1计算预应力张拉伸长量

预应力道路桥梁施工建设中，预应力筋张拉伸长量的计算公式为：

公式(2)

从公式(2)中：ΔL表示预应力筋的张拉伸长量(mm)；Pp表示施工中预应力筋张拉的平均值(N)；L表示在预应力筋的总拉升长度(mm)；Ap表示预应力筋的截面积(mm2)；Ep表示预应力筋的弹性模量(N/mm2)。其中Pp的计算公式为：

(公式)(3)

公式(3)中，Pp表示施工中预应力筋张拉的平均值(N)；p表示张拉力(N)；x表示张拉端孔道长度(m)；θ表示张拉端到截面曲线孔道切线的夹角；k表示孔道单位偏差对照对张拉摩擦的影响程度；μ表示预应力筋和张拉孔道内部的摩擦系数。在具体张拉过程中，要根据先对各项参数进行合理选择，计算出张拉力，才能有效提升预应力张拉施工的总体质量。

3.3.2合理确定参数

在预应力张拉前，需要进行全面的孔道摩擦阻试验，以确定k值和μ值，根据试验结果进行合理调整。在张拉力计算时，必须确保各项参数的统一性，比如：孔道和和预应力筋长度二者并无直接的连续，需要根据公式1°=π/180进行角度和弧度计算转换[2]。同时，两段同时张拉和单端张拉伸长量的计算方法和公式也各不相同，在进行预应力筋两段张拉时要以桥梁跨中为分界线，并充分分析双倍预应力筋伸长量的值。但在进行单端张拉时，则要采用分段计算求和的方法。

3.3.3预应力筋张拉施工

当桥梁纵向顶板、底板、腹板等部位混凝土结构强度达到设计强度8～10天后，才能进行张拉施工。具体张拉顺序为：按照分批、分阶段进行逐次分析。具体张拉时要严格控制应力对混凝土结构的影响，在钢绞线校核时，其张拉伸长量要控制作在理论伸长量±6%之内。

3.4孔道压浆施工

当预应力筋张拉锚结束48h以后才能进行孔道压浆施工，选择C40以上的混凝土进行注浆，确保孔道中混凝土浇筑的密实性，避免孔道中预应力筋法发生锈蚀而影响桥梁工程整体结构的稳定性和使用年限[3]。在具体压浆时，所添加的外加剂和减水剂率需要控制在20%以上，具体而言可以使用复合型钙矾石作为混凝土膨胀剂。压浆施工必须从最低点开始，并确保压浆的连续性和匀速性，并打开排气控制，确保孔道中的空气能顺利排出。

4 预应力技术应用时的注意事项

4.1避免管道发生堵塞

在混凝土浇筑时，为避免发生管道堵塞问题，在浇筑时要尽量避开梁体主筋位置，并用冲击钻做开孔处理，并及时清理波纹管中的水泥浆块，确保钢绞线可以顺利穿过波纹管。当预应力筋张拉完成后，要使用高一等级的混凝土对孔洞进行封堵，常用措施有以下几种：

第一种，在下料前要全方位细致检查，如果发现波纹管被破坏或者存在缺陷要及时更换。

第二种，在混凝土浇筑前，全面检查安装位置，确保其满足设计标准。

第三种，在混凝土浇筑前，对波纹管进行防护处理，避免破坏波纹管结构。

4.2合理控制裂缝

在任何涉及到混凝土的工程，都需要对裂缝进行全面防治和处理，就本工程而言，在施工昼夜温差比较大，需要对构件内外温度进行全面控制，如果温度过高，则需要应用地水化热的水泥材料，并布置相应的冷却管[4]。而如果温度过低，则要对预制构件进行保温处理，并严格控制拆模时间，待混凝土强度达设计强度后，才能拆除模板。并进行全面养护，才能有效避免温度裂缝对桥梁工程的影响。

4.3按照相关规范进行张拉

在预应力筋张拉前，要进行模块试验，并根据相应的规范和标准对各项数据进行计算，确保各项施工都能达到施工工艺规范的要求后，才能进行张拉操作。如果有一个条件不满足，则不能进行张拉操作，在张拉前还要对张拉设备进行全面检查，发现问题及时处理，同时现场施工人员要做好技术和安全交底工作，避免发生不规范情况。

5 结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析预应力技术在道路桥梁施工中的具体应用。结果表明，把预应力技术应用到道路桥梁施工中，可大幅度提升桥梁工程的稳定性、安全性、经济性。但在具体施工建设中，容易发生混凝土变形开裂、板面和孔道轴线角度不合理、波纹管堵塞、张拉不合理等问题。需要进行全面计算和验算，并选择正确的施工工艺和材料，才能发挥出预应力技术应有的作用和价值。