路桥项目施工中预应力技术的应用研究

朱树芳

（中铁四局集团有限公司市政工程分公司，安徽 合肥 230022）

1 路桥项目施工中预应力技术

1.1 预应力技术概念

预应力技术就是在道桥施工工程中，通过构建预应力构件，以混凝土构件产生的预应力平衡荷载产生的压应力的技术。从字面意思上理解，“预应力”就是提前将受力单位受到的力，通过架构构件的形式，提前将钢结构受到的负载进行抵消或部分抵消。以路桥工程为例，路桥工程的荷载越高，那么路桥工程是越安全稳定的，但是如果承受不住荷载，那么路桥工程就会倒塌。在此所说的荷载，包括路桥工程自身的重量荷载，还有风雪荷载，在地震多发地带还要注意地震荷载。如果路桥工程中的抗拉强度不足，导致很容易因为荷载过大导致出现裂缝的问题，严重会影响到工程安全。混凝土具有较高的抗压强度，能有效弥补路桥工程的建设施工不足，并且延迟受拉区产生开裂。预应力技术能使路桥项目工程具有较高的抗压能力、抗渗性和抗裂性，能有效提升路桥项目的刚度和强度，防止路桥工程出现开裂和挠度，是提升路桥工程的经济效益，让建筑更加美观轻巧的关键技术。

1.2 预应力技术在路桥施工中的应用现状

上世纪五十年代，中国推广的预应力技术是通过在混凝土中添加冷拉钢筋来提升工程的强度，这时候的预应力技术主要应用在混凝土屋梁的施工，以及工业厂房构件上，在二十世纪80 年代，预应力技术在正式在路桥工程中使用。目前路桥工程中预应力技术的应用也是日渐成熟，并且也有一些新工艺和新技术应用于路桥工程中，同时，在现代市场经济发展的历史背景下，车辆的承载力增高，对路桥工程的承载力要求更高，所以也必须进行一定的改变，才能提升工程施工质量，并且保证路桥工程的安全运行。

2 预应力技术在路桥工程施工中的应用

2.1 钢筋混凝土多跨连续梁

梁和板构成了钢筋混凝土的受弯构件，而连续梁就是具有多余的约束混凝土结构，多跨连续梁就是具有两跨以上连续梁支座的结构，多跨联续梁的特点为刚度大、抗震能力强，但是该结构对支座的要求非常高，如果支座出现变形导致沉降问题的出现，路桥工程内部会被施加附加内力，导致路桥工程承受除了路桥表面的压力外，还要承受工程内部的压力，导致工程很可能出现损坏的问题，因此预应力技术在路桥工程多跨连续梁中的运用，就是在稳定连续梁，避免支座等出现变形沉降的问题。

预应力技术的施工流程如下，首先安装梁模板，在施工前计算钢绞线的下料长度，并根据梁预应力曲线、千斤顶长度计算下料总长度，之后扎绑钢筋。其次，焊装波纹管，波纹管的接头大于主管内径3 毫米的波纹管套接，以300 毫米的胶带封口避免漏浆。然后，安装钢绞线，并浇筑混凝土，张拉预应力钢筋，预应力张拉之前需要计算张拉理论值，根据张拉值计算公式计算总的拉伸长度。但是预应力钢筋应当以整束张拉，如果发展伸长值与计算值存在较大的出入，则需要查明原因，重新张拉。在妥善解决完问题后，方可进行灌浆和封锚工作。

2.2 桥梁受弯构件

目前使用粘贴碳纤维片材作为受弯构件进行加固的案例非常多，因为构件在加固之前就有了初始内里，所以最开始就会使钢筋混凝土产生拉应变和压应变，但是在混凝土的压应变达到峰值以后，就会导致碳纤维片材的最终应力值达到最小，这时候就体现不出粘贴碳纤维片材的高强度特点了，因此在设计的时候，要计算体外预应力筋的应力损失。首先就是计算磨阻损失，在设置体外预应力筋的时候钢索通长布置，跨间设置转向块内曲线导管，因为在转向导管中会产生摩擦力，导致预应力损失，所以需要根据平衡条件计算摩擦损失，并且调整应该设置的预应力，以达到平衡摩擦力的作用。另外还需要计算锚具变形损失、钢筋应力松弛损失和分批张拉、徐变损失。在进行桥梁加固工程的时候，混凝土的收缩已经基本完成，故而相较新工程，桥梁加固工程可以减少关于分批张拉、徐变损失的计算。

2.3 桥梁加固

上文中也已经提及，桥梁加固工程可以不计算分批张拉、徐变损失，但是因为是通过构件的形式补齐桥梁原有的承载力，从而达到提升桥梁的效果，因此在进行桥梁加固的时候，也要计算加固构件的预应力，对薄弱的构建进行加强，加固基础，如果有必要也要采取改变路桥工程结构的方式进行加固。在桥梁加固工程的时候，可以采取五种方式进行加固改造，分别是：1） 增大桥梁工程的横截面面积；2）施加体外预应力；3） 增加配筋；4） 改变桥梁的受力体系；5） 增加桥梁构件在横向上的联系，在实际工作中，应当根据桥梁工程的实际情况进行分析。

3 路桥工程施工中预应力技术的应用

3.1 协同多部门，设计合理的预应力施工建设体系

在进行路桥工程施工中，应当实现部门的协同合作，共同促进预应力技术的施工建设良好推进。在施工前应当对预应力施工技术做出规范，如设计上的规范和施工要点上的规范。目前使用得较为广泛的体系是XYM 和OVM 体系，顶板的钢束在腹板顶端集中锚固，财务空间盐线形式结合平竖弯曲帽，锚固位置设计在底板上，在设计时候的时候需要符合以下要点：

1） 最大限度发挥预应力的力学效应，布束需要以将预应力分布在的建筑的全截面上为标准，并缩短传力的路线。

2） 在设计的时候没必要再设计齿板构造，只要保证箱梁的尺寸是符合受力需要的就可以，?按S 线型将顶、底板钢束进行锚固，以消除集中锚固点产生的横向力。

3） 做好预应力筋的定位工作，为了保证工程质量，在最开始设置预应力筋的时候，就要保证平面顺直，预应力筋和锚板垂直，并且避免混凝土浇灌过程中预应力筋移位。倘若出现实际工程与测算值不符合的问题，需要及时停工检查，分析问题来源，并且在解决问题以后再施工。

3.2 严格施工流程，做好施工质量要点控制

1） 预留孔道，为了保证受力状态符合路桥工程设计，预留孔道应当做到合理、位置正确，因为孔道的位置就是预应力的受力位置，所以要做到精确定位，至少要有两个的基准面定位，定位筋间距应当符合设计要求，材料使用圆钢材料。孔道位置设计应当符合以下要点：

①筋间距：直线100cm、曲线50cm；②引桥设计：直线100cm、曲线25cm；③位筋形状：U 形或“#”形；④安装方式：绑扎、焊接；⑤波纹管接头长度：5～7 倍直径；⑥波纹管连接规范：对称伸入，注意封闭喇叭口。

2） 预应力筋处理，预应力筋应当在施工前先进行处理，保证符合施工质量要求。

①施工预应力筋的选择。在施工中一般选择7 丝钢绞线作为预应力筋材料，预应力筋应当满足标准抗压强度，根据工程的不同，设计不同的控制制应力，一般比较常用的设计值为70%、72%和75%。②下料。预应力筋下料应该根据现场的施工工具的尺寸确定下料尺寸，因为像千斤顶、锚具等工具，在设计的时候很难做到统一标准，因此在施工的时候，需要根据现场的施工工具为参考，避免原材料的浪费。下料切割需要以扎丝扎紧钢绞线，保证线头不散且切口平直。③穿束。无论采用先穿法还是后穿法进行钢绞线穿束，都要以保证管道的通畅为原则施工。孔位、工作锚和限位板的孔位设计应该排列一致，下料穿束工作完毕、做完混凝土浇筑工作以后，需要对钢绞线进行抽拉，保证管道的通畅。

3.3 预应力筋张拉

因为预应力筋主要采用的是控制应力为主，因此在进行预应力筋张拉时应当注意控制分阶段张拉长度合伸长量。但是要注意，最开始在进行张拉施工的时候，因为钢绞线处于松弛的状态，张拉机存在一定的缝隙，且会进一步进行弹性压缩，所以这个时候的伸长量不必测算，因为其并不能看做受力实际伸长量。为了保证测量的准确性，禁止使用塑料直尺和普通卷尺，而要采用钢直尺和钢板尺，且需要检验合格。设某钢绞线在10δ0、20δ0 和100δ0 时的取值分别为，a（mm）、b（mm） 和c（mm），张拉量的实际取值可以见表1。张拉的工作原则为同时张拉、对称张拉。当预应力筋的伸长量超过理论伸长量6%的时候，需要进行原因分析，保证张拉工作的准确性。

表1 应力工程施工伸长量和控制应力取值关系

3.4 真空压浆

一般在路桥工程的预应力施工中采用真空压浆，真空压浆的工作流程如下：检查阀门安全和开关的关闭、确定抽吸的真空端和吸浆端、启动真空泵并达到-0.1MPa 负压、排出压浆多于的水分和气泡，检查泥浆稠度是否合标、压注水泥浆、封闭出气孔，并在0.7MPa 的压力下关闭压浆机。压浆过程中需要保证缓慢灌浆、匀速压浆，并保持压浆的持续性，一旦开始不能中断，因此需要做好检查工作，并严格控制水泥浆的配合比。

4 路桥施工中关于预应力技术的反思

为了确保路桥工程施工的有效开展，有必要对路桥工程的施工进行质量管理和技术管理。严格把控施工中容易忽视的因素，并且采取有效的应对措施，规避施工风险。预应力施工需要严格控制施工质量，在实际的工作中，应当对容易出现的施工问题进行风险防控，一旦出现问题采取有效的应对措施。例如，在压浆、锚垫板安装等工程施工过程中，很容易因为波纹管堵塞、水泥浆质量不过关等问题影响施工效果，那么这时候就需要技术人员分析问题成因，并且以有效的应对措施保证施工的有效性。

重视人员的管理，加强人员的培训，在单位内部要定期开展技能培训，提升技术人员的自身专业技能。严格责任制度，在实际的施工中也能发现，部分工程人员为了尽快完工和逃避责任，往往会采取隐瞒工程弊端的行为，导致后续的工程施工受阻。因此在施工建设单位内部也应当建立严格的责任制度，出现问题能责任到组到人，如此一来通过对施工人员的严格要求，避免施工操作过程中，就使得路桥工程出现质量隐患。

5 结语

总而言之，在进行道桥项目施工的时候，做好预应力设计工作是基础，严格施工流程是关键，保证在灌注混凝土的时候就不变形不移位，能尽量利用内压应力消除拉应力，避免桥梁工程和道路工程过早出现开裂的问题，施工的质量控制要点就是严格控制每一项工作的施工参数，在进行施工的时候，需要严格审查施工是否符合设计的要求，倘若一旦出现材料不合标的情况，就需要及时处理，分析失误原因。在施工过程中需要严格管理施工现场，并且规范操作，严格规范施工人员的行为规范，这样才能保证施工质量，保障路桥工程保持良好的使用寿命。