公路桥梁施工过程中预应力技术的应用研究

王玉春

(广东鸿高建设集团有限公司，广东 东莞 523123)

0 引 言

随着交通运输的快速发展，对于道路以及桥梁的安全性提出了更高的要求，使得施工技术应不断地进行提高和改进。作为现代桥梁工程项目的重要技术，预应力技术的广泛使用使得桥梁项目工程的施工质量有着明显的提升。桥梁结构构件在施工及后期运营过程中会受到自身和外界环境的力的影响，可能会导致桥梁出现严重损害。预应力技术通过在施工过程中施加一定抵消自身和外界压力的外力，达到提高桥梁工程的稳定性和使用期限的目的。预应力施工技术的使用可以大幅度降低裂缝出现的概率，道路的破坏情形明显减少，桥梁的耐久性大大增加。

1 公路桥梁施工中预应力技术存在的问题

后张法是现在桥梁项目施工时较多采用的预应力筋的张拉方法。影响后张法预应力技术的因素众多，导致在进行预应力损失计算时会出现一定的误差，从而使得理论计算值与施工过程中实际张拉伸长量存在差异。在桥梁工程项目运营阶段出现病害的重要原因就是因为预应力损失计算不准确。在预应力混凝土结构中，预应力损失中占据较大的比例的就是张拉过程中预应力损失。由于受力复杂、管道存在偏差等导致理论计算值与实际值存在较大偏差的原因如下：

(1)摩阻系数取值不精确。摩阻系数μ和管道偏差系数k很大程度上决定着预应力摩阻损失的计算结果。施工中所选择的管道和预应力筋决定着摩阻系数μ的取值。但通过日本等国外规范与我国规范参数对比，摩阻系数μ和管道偏差系数k的取值存在差异，因此难以准确确定摩阻系数的取值。

(2)与桥梁结构构件的理论受力相比，实际受力过程中，混凝土结构包裹的普通钢筋由于拉应力的存在会会消除部分预应力筋产生的预压应力。

(3)张拉应力控制不精准。在进行张拉控制应力计算时，首先通过人为读取油压表数据，然后进行回归分析得到。但这种方式受到人为因素影响，设计的张拉应力通常会与预应力张拉控制应力不相匹配。

(4)测量不准确。预应力筋伸长量的测量应使用千分表，但在实际项目施工中，千分表应用较少，同时进行读取数据时会出现误差，造成预应力筋伸长量测量的不准确。

(5)波纹管定位。预应力波纹管定位的准确性与否决定着预应力技术能否可以实现预期目的。但在实际工程项目中，对于波纹管的定位通常会与设计文件存在一定偏差。虽然在进行预应力筋结构设计时，考虑到这种情形，并利用管道偏差系数进行纠正。但施工技术的不同，当不注重施工质量，一旦设计理论偏差小于施工实际出现的管道偏差，预应力损失的计算结果的准确性会大打折扣，导致桥梁结构的安全水准达偏离人们的预期。

2 公路桥梁施工中预应力技术的应用

2.1 受弯构件中的应用

经济水平的快速发展以及科技水平的提升，在桥梁工程施工中，预应力技术水平也有了极大的提升。如碳纤维材料在预应力施工技术中应用逐渐增多，当建设完成后的桥梁受到外界环境的压力超过桥梁设计承受压力时，桥梁的结构会出现变形的现象，甚至损坏。此时，若在进行桥梁施工时，考虑到这种现象的出现，使用碳纤维材料施加一定的预应力，充分发挥碳纤维的特点，使得桥梁结构受到外界的压力时，可以保障桥梁的安全性。

2.2 在混凝土路面的应用

在进行桥梁混凝土路面项目施工时，混凝土结构的骨料和预应力筋通过预应力技术的使用会产生强大的粘结力，使得路面在运营阶段出现裂缝的概率的大大降低。在现阶段的项目建设过程中，预应力技术在桥梁路面施工中的推广应用，对于混凝土路面的抗拉性能有着大幅度增强。在后期运营阶段，混凝土路面不仅受到温度的影响，还要受到车辆荷载的作用，路面会产生变形的现象，对于桥梁的运营安全造成极大的威胁，因此，预应力技术的使用还应对于影响因素进行全面考虑。

2.3 桥梁加固

常规的桥梁加固方法将桥梁的自身情形或外界因素，依据力学的基本原理实现桥梁加固的目的。如以付出增加桥梁自重方式为代价的增大主梁截面面积；使用环氧砂浆粘贴钢板或环氧玻璃钢等高强度材料增加主梁强度的方式存在应力滞后的缺点。体外预应力加固技术通过对于预应力筋进行张拉从而达到将截面处恒载或活载内力抵消的目的。体外预应力加固技术的使用一方面极少增加梁体的自重，另一方面却可以从根本上改变梁体的受力情况，大幅度提高桥梁的承载能力。与此同时，尽可能避免了桥墩和基础受到施工因素的影响，不会影响正常通行，项目投入金额少。

3 公路桥梁施工中预应力技术质量控制措施

3.1 原材料选择

只有对于预应力技术质量控制要点做好严格把控才可以实现提高桥梁的承载力和安全性这一最终目的，使预应力技术成为提高施工水平的助推剂。原材料的选择是实施预应力技术中的基础步骤也是关键一环，直接决定着预应力技术能否满足原本设计需求。在进行原材料选择时，应严格遵循实际项目工程需求把控好质量关，不应与材料供应能力不足或质量不合格的供应商签订合同，从源头上提高施工阶段预应力技术实施水准，保障施工达到预期要求。

3.2 波纹管安装

波纹管能否准确安装决定着后期预应力实施的效果是否可以完全体现出来。只有对于波纹管进行准确定位才可以保证在进行预应力施工中可以充分发挥波纹管的作用。在进行桥梁工程项目施工时，波纹管不可避免会出现磨损，因此需考虑这一影响因素，进行波纹管安装的实际设置。在根据设计图纸进行施工时，应严格遵循施工要求和波纹管施工标准，根据项目的实际特点和方案，完全了解每一个施工步骤的流程和要求，确保预应力技术的应用效果可以完全体现。

3.3 摩阻损失计算

在计算预应力时，为了实现预应力技术可以满足桥梁结构的要求，需计算不同的预应力损失，最终得到张拉控制应力。预应力损失计算值的准确性决定着预应力设计的有效性。计算预应力损失的方法不尽相同，如基于不同时间段的时步分析法，考虑所有应力损失的总应力损失计算法。在我国桥梁项目中，往往对于不同阶段的应力损失进行单独计算。在进行预应力筋张拉时，主要的应力损失是摩阻损失。

(1)弯曲孔道处摩阻损失

在计算摩阻损失时，需要对弯曲孔道进行微段划分，如图1所示。

图中：T、dT分别为孔道两端的张拉应力；dθ表示弯曲角度；R表示弯曲半径。

该处的径向压力计算如式(1)所示：

(1)

因此弯曲孔道处摩擦力为：

df1=μdp≈μTdθ

(2)

(2)管道偏差引起摩阻损失

管道偏差会引起直线段出现弯曲现象，假定R1为管道偏差引起的平均曲率半径，dl为直线段长度，则该处的径向压力计算如式(3)所示：

(3)

此时摩擦力为：

(4)

3.4 预应力混凝土可靠性检测

经过大量的研究和工程项目建设案例，无损检测和局部破损检测是如今桥梁项目预应力混凝土检测的主要方法。在进行局部破损检测时，首先局部破损部分桥梁结构，接着通过获取相关数据进行分析，最终得到相应检测结果。如对于桥梁结构进行机械切割，这种检测约束应力的方法称为应力释放检测法，这种方式可以较好的获取结构残余应力的数据，通过应变前后变化充分获取桥梁结构应力状态的相关数据。顾名思义，不对桥梁结构产生破坏进行预应力检测的方式称为无损检测。比如，大功率的超声波可以穿透较厚的桥梁结构，然后充分获取梁体内部信息数据，操作较为方便，效果也很明显。预应力混凝土可靠性检测是以相关数据为支撑，对于预应力技术的效果进行准确判定，确保后续施工顺利的完成。

4 结 语

预应力施工技术的使用可以大幅度降低裂缝出现的概率，道路的破坏情形明显减少，桥梁的耐久性大大增加。为了将预应力技术的特点和优势完全显现出来，本文对于桥梁施工中的预应力技术的应用进行系统研究，以期实现提高桥梁的承载力和安全性这一最终目的，使预应力技术成为提高施工水平的助推剂。