预应力混凝土在路桥施工中的应用

卢广鑫

（石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄 050000）

1 引言

预应力混凝土是近年来在路桥施工建设工程技术方面的创新与发展，有效地弥补了原先钢筋混凝土施工技术的不足，为国家路桥施工建设提供了新动力。预应力混凝土技术支持下的路桥工程在抗裂性能、承载能力、强度、硬度、耐久度等方面都具有先进性，大大延长了路桥工程的使用寿命。对强化预应力混凝土在路桥施工中的应用具有重要意义。

2 预应力混凝土简介

普通钢筋混凝土的极限拉伸应变很小，只有0.000 1～0.001 5。在正常使用条件下，拉伸区内的混凝土会开裂。构件的刚性以及挠度都很小。所以为避免混凝土开裂，抗拉钢筋的应力只能达到30MPa。对于破裂的部件，当裂缝的宽度限制为0.2～0.3mm 时，抗拉钢筋的应力也就只能达到约200MPa。为了克服普通钢筋混凝土过早开裂以及钢筋不能完全发挥作用的问题，对混凝土的使用方法进行了创新，就是将预应力施加到混凝土上。即在结构或构件的拉伸区域中，在钢筋进行拉伸以后，将钢筋的拉伸力施加于混凝土上，这样就能使混凝土因为受到预压缩应力而产生一定的压缩形变。当构件受到应力时，首先要通过压缩变形抵消拉伸区域中混凝土的拉伸变形，然后，随着外力的加大，混凝土逐渐拉伸，从而延迟了裂纹的产生。预应力混凝土施工技术的目的是提高结构或构件的抗裂度、结构和构件的刚度、充分发挥高强钢材的作用和把散件拼成整体【1】。

3 预应力混凝土结构的施工特点

在进行预应力混凝土结构施工时，不能只考虑片面的影响因素，务必要将施工过程中的结构应力以及现场施工条件都考虑到，然后，根据所有的影响因素选择最适宜的施工方法。对于大跨度的预应力混凝土连续梁、T 形钢结构以及斜拉桥，通常会选择运用无支撑悬臂吊篮的施工方法，就是将混凝土放在两侧的平衡悬臂截面上，后段则依靠浇筑段的支撑，每个段都要经过浇筑、张紧以及连续加载（移动吊篮）等过程，并渐渐实现全桥的施工。自举系统的悬臂施工方法可以使这种桥梁类型的结构性能以及施工特性进行完美融合，并且使二者达到高度协调统一，最主要的是每个断面都能完全发挥预应力的作用，达到荷载平衡的目的。截面悬臂施工方法就是预应力混凝土桥梁施工技术发展的结果，同时，也是预应力等效荷载视图的直接体现。它为全球大跨度桥梁的快速发展开辟了一条崭新的途径【2】。

4 预应力混凝土在路桥施工中的优缺点分析

4.1 预应力混凝土在路桥施工中的优点

预应力混凝土在道路和桥梁建设中有许多优点。主要可以概括为以下6 点：

1）完善使用阶段的性能：在拉伸和挠曲构件中充分使用预应力，不仅仅会推迟裂纹的出现时间，还可以降低较高载荷水平下裂纹的扩展宽度。

2）减少甚至消除负载下的挠曲：可以在较大的空间中构建大跨度结构。

3）增强剪切能力：纵向预应力的应用可以推迟混凝土构件中对角裂缝的产生，增强剪切能力，最主要的是还可以加强卸荷后的恢复能力。一旦消除了混凝土构件上的载荷，预应力将完全封闭裂缝，进而就可以在很大程度上增强结构构件的弹性恢复能力。

4）提高抗疲劳性：预应力作用可以减小钢筋的应力循环幅值，混凝土结构的疲劳损伤通常由钢筋的疲劳度（而不是混凝土的疲劳度）控制。

5）减少结构重量：它可以充分发挥高强度钢的优势，用来减少结构重量。在普通的钢筋混凝土结构中，因裂缝以及挠度的影响，如果运用高强度钢，则无法完全发挥其强度。

6）结构的内力可以调节：预应力筋对混凝土结构的作用被用作反向载荷，以平衡全部以及部分外部载荷，所以，它可以作为一种调节结构的内力以及变形的方法【3】。

4.2 预应力混凝土在路桥施工中的缺点

我国对于预应力混凝土技术的使用越来越熟练，预应力混凝土被广泛应用于各个高等级公路的建设中。但就目前的预应力混凝土结构而言还是不够完善，依然存在很多缺陷。并且预应力混凝土在使用时工作步骤非常烦琐，对质量的要求也非常高，所以，对施工人员的专业素质与专业技术的要求也非常高。同时，在进行预应力混凝土施工时还需要应用很多的专业设备，例如，张紧机以及灌浆设备；预应力后拱不太容易控制，并且它与预应力混凝土蠕变是成正比例惯性的，预应力混凝土蠕变程度越大，后拱就越严重，甚至会影响结构的使用。最主要的是，因为预应力混凝土要比其他的混凝土价格高，在使用预应力混凝土施工时会增加施工成本。

5 路桥预应力混凝土结构施工常见问题及治理策略

5.1 波纹管孔道漏浆原因分析及处理

在制作预应力筋孔道时，大多数时候都会选择运用波纹管进行制作。因为波纹管制作简单，并且对施工技术的要求并不高，最主要的是在对各个型号的预应力筋束张拉时摩阻力最小。但就我国目前波纹管的制作工艺而言，我国大多数波纹管在制作时都会选择材质较好的钢材，并且因为制作技术的欠缺，制作出来的波纹管大多数都会存在薄厚不均匀的现象，且这样制作出来的波纹管，不管是刚度还是轻度都达不到要求，进而在安装以及浇筑混凝土时就极容易出现变形或是破损等现象，最后就会导致砂浆漏入孔道，造成预应力筋穿束困难。同时，还会加大预应力筋张拉时的摩阻力，并且因为砂浆的泄漏，还会导致预应力筋铸固在孔道内无法进行张拉作业。因为波纹管的刚度以及强度都较差，所以，在安装时还很容易产生弯折角或导致管轴线偏位，进而在使用波纹管时，就会因为长时间的弯曲而出现裂纹，甚至可能会炸开，造成漏浆的现象。

在遇到管道堵塞时，要通过科学的分析以及判断标注出堵塞的位置，然后在不接触梁主筋的情况下，运用冲击钻对管道进行钻孔，在钻孔完成后，就可以通过孔道将管道中的堵塞物清理干净。在进行清理时，采用的最主要的办法就是将钢绞线插入到管道内进行清理，这是因为钢绞线可以在管道内自由伸缩。在清理完成以后，还要利用性能较好的混凝土将钻孔的位置封合起来。为了尽量减少波纹管孔道漏浆现象的发生，可以运用以下3 种办法：

1）在开始施工前，对要使用的波纹管进行详细的检查，确保选择的波纹管质量合格。

2）在检查时，如果发现质量不合格的波纹管一定要及时处理，不可继续使用。

3）在进行混凝土浇筑时，要特别注意对波纹管的保护，避免在浇筑时损坏波纹管。

5.2 预应力筋在波纹管内的铸固和处理

现浇预应力混凝土连续箱梁的施工中每跨中的预应力筋多是曲线形，当一次浇筑混凝土的连续箱梁跨数超过2 跨时，首先要把预应力筋插入到波纹管内，然后在浇筑混凝土达到设计要求的强度后再进行张拉，同时，运用锚具锚固预应力筋。先穿进的预应力筋往往因为在进行穿进以及混凝土浇筑时技术不够娴熟，在混凝土浇筑作业中因波纹管漏浆被铸固，因此，在对结构的预应力筋进行张拉时，就做不到按照意愿进行拉动了，这种现象就是预应力筋在波纹管内铸固。预应力筋的铸固是分等级的，分等级最主要的依据就是对其张拉时拉动力大小的不同，主要可以分为2 类，分别是轻度以及重度。当拉力不超过预应力筋的摩阻力1.3 倍时，就叫轻度铸固。轻度铸固最主要的特点就是波纹管内有漏浆，并且漏浆的地方比较多，但每个地方的泄漏量并不大，并且只用有足够的拉力，预应力筋在波纹管内还是可以移动的；还有一种就是有的地方可能漏浆比较多，预应力筋以及波纹管已经黏结在一起了，但漏浆的量与整个孔道相比仍然不大，这时候只要有足够的拉力，预应力筋仍在孔道内还是可以移动的。重度铸固则是无论使用多大的拉力，预应力筋都不能在波纹管内自由移动。

在进行预应力张拉时，如果出现轻度铸固的情况，通常在运用预应力筋进行张拉施工之前，先不安装锚夹片，而是运用张拉千斤顶从两端分别交替张拉预应力筋，使预应力筋与波纹管分开，进而就可以达到使预应力筋在波纹管内自由移动的目的。在遇到严重铸固的情况下，首先要明确产生铸固的具体位置，然后将箱粱结构混凝土凿开进行清除，将波纹管内的灰浆都清除干净，清除完成以后，再将凿开的位置修复。

6 结语

通过上述分析不难发现，预应力混凝土在路桥施工中的优势很大，不仅仅有优越性，而且还有很强的应用性。只有进行详细的预应力混凝土技术应用分析，做好路桥施工准备工作，才能提高工程效率，缩短施工周期。