预应力技术在公路桥梁施工中的计算应用

卢大虎 修水县交通运输局

1 前言

现阶段预应力技术已被广泛应用在公路桥梁工程中，对切实保障工程建设效果，增强施工期间的技术可控性意义重大。但在预应力技术实际应用过程中，由于实际操作较为复杂，还需要进行严格的计算分析，找寻出工程各建设要点，制定出专项可行的工程施工方案，为推动我国公路桥梁工程现代化发展建成奠定坚实基础。

2 预应力技术在公路桥梁工程施工计算中的应用

在社会经济快速发展的当前背景下，公路桥梁工程施工技术日渐完善，各类公路桥梁工程层出不穷，构成了完整的城市交通运输网络[1]。在公路桥梁工程实施过程中，借助预应力技术计算手段可以切实优化工程实际设计方案，切实保障公路桥梁结构的抗震性能与抗渗透能力，延长工程整体全生命周期。

同时，对公路桥梁工程进行周密的预应力计算，也能够保障桥梁整体抗弯性能，增强公路桥梁工程混凝土结构整体荷载承受力，降低工程建设于后期运营期间各类病害问题发生几率，对保障行车安全意义重大。

通过做好公路桥梁工程预应力计算工作，还可以对桥梁工程结构中的预应力混凝土构件进行计算分析，及时发现施工期间能够引发预应力混凝土结构开裂等问题的各类因素，对预应力混凝土施工方案进行不断优化。

由此可见，在公路桥梁工程中使用预应力技术，将预应力技术作为公路桥梁工程计算要点，对从根本上提高工程整体建设水平，保障工程建设期间的质量及效率意义重大。

3 公路桥梁工程施工案例

本文以某公路桥梁工程为例。为确保工程整体建设质量与实际设计要求相符，需做好优化预应力计算工作，对施工决策内容进行不断优化[2]。具体而言，该公路桥梁工程为三跨变截面连续箱梁结构，主跨长度为80m、边跨为46m，边主跨比例为0.575，全长共172m。

在该公路桥梁工程中，桥面主要是双幅分离式结构，单幅桥面的净跨度为20m，两墙面之间的间距为1m。同时，桥墩为单墩结构，断面呈长方形，长宽高分别为14m、3.5m与25m。

公路桥梁工程上部结构桥面及下部桥墩结构均采用了C50混凝土材料，预应力钢束为Srand1860。

4 公路桥梁工程施工期间的预应力计算环节

4.1 箱梁结构预应力计算

该公路桥梁工程箱梁结构主要为单箱单式断面，箱梁顶板宽度为20m、底板宽度14m，支点处的梁高为4.44m~5.33m。设梁高位5m，即高跨比为1∶16。在计算间梁底下缘结构时，可以依照二次抛物线曲线变化进行设计。如公路桥梁施工中箱梁顶板厚度为27.5cm、底板厚度为54cm、跨中长度为27cm。

连续浇筑梁结构主要采用了对称悬臂浇筑的方式，从0号梁段用挂篮对称浇筑到跨中合拢，梁体结构的累计悬臂长度为38m[3]。公路桥梁工程中，全桥中长主跨跨中合拢梁段为一个，边跨合拢两段为两个。

为切实保障工程施工效果，需要保障两个边跨的现浇梁长度为4m。主墩墩顶箱梁施工期间，需要着重分析桥梁整体的受力特征、变形情况，通过在向量内部设置柔性横隔板，使箱梁结构整体力学性能与实际设计要求相符。

4.2 荷载参数计算

在公路桥梁工程预应力荷载参数计算过程中，需要做好跨中与边跨钢束计算、截面面积计算、顶板钢束计算、孔道直径计算、张拉力损失计算等工作。重点关注混凝土弹性压缩预应力损失量。分析公路桥梁工程建设期间的可变作用，如汽车荷载作用、温度作用、支座沉降作用等。细致分析工程施工期间的不同工况，要求各支座还需要考虑支座沉降值。

4.3 计算分析模型

为从根本上提升公路桥梁工程预应力计算水平，还需要构建起预应力分析模型。将公路桥梁整体结构划分为61个节点与58个单元。

依据公路桥梁工程主桥梁段实际划分情况，要求计算模型内每一个悬浇段就确定为一个单元。两个T构悬臂需要各自划分为9个梁段，要求悬臂的总长度为38m。结合工程施工期间的不同情况，可以注重分析混凝土浇筑后预应力钢筋的张拉变化以及桥梁临时产生的荷载变化。

4.4 预应力体系

公路桥梁工程纵向预应力钢束被设置在了顶部、底板束、腹板束等部位，其设计张拉应力为1395MPa[4]。顶板横向预应力沿轴线为每60cm，布置一束设计张拉的吨位为586kN，使用扁锚体系锚固与两端张拉的方式。在实际施工期间，竖向预应力钢筋应当使用精轧螺纹粗钢筋确保实际设计后的钢筋总体上拉吨位达到预期设计目标，以便切实保障工程施工期间的质量及效率。

5 公路桥梁工程预应力计算结果分析

5.1 公路桥梁工程预应力模拟

在公路桥梁工程实际施工期间，需要采用预应力技术对桥梁整体的预应力进行分析。基于公路桥梁工程箱梁结构，利用软件模拟的方式开展对称悬臂浇筑工作，在现场搭设托架使两边跨能够同时施工。

5.2 公路桥梁工程预应力计算结果

对公路桥梁工程施工阶段预应力计算结果进行细致分析，发现极限状态时桥面板与底板的拉应力超过了3MPa[5]。但由于此种极限状态不会频繁发生，因此可判定公路桥梁工程相关结构预应力性能符合实际设计要求。在公路桥梁预应力施工时，因桥梁混凝土结构浇筑的受弯及受拉性比较差，还需要采用预应力机组的方式增强桥梁结构中的弯拉性能，增强工程整体受力水平。

将预应力技术应用在公路桥梁工程施工计算过程中，能够使设计与施工人员更加清楚地了解到预应力结构在工程施工中占据了重要地位，观测预应力钢筋在张拉一直到锚固期间的受力以及变形状态，从而对现有公路桥梁工程施工方案进行不断完善。

通过精准计算出公路桥梁工程施工时间的预应力钢筋伸长值，对公路桥梁工程预应力能够产生的应力应变效果进行控制，切实保障工程整体施工质量。

6 公路桥梁工程预应力实际施工要点

6.1 公路桥梁工程预应力钢筋的安装要点

为充分发挥出预应力技术在提高公路桥梁工程整体建设水平中的重要作用，还应当结合预应力计算结果，明确预应力施工要点，优化现有施工方案。

首先，重点关注公路桥梁施工期间的钢筋安装过程。预应力技术可切实保障工程实际建设质量，促进工程有序开展。在工程施工中需要依照更为严格的要求安装钢筋，避免预应力筋在安装期间出现破损等问题，增强预应力结构整体的力学性能[6]。在预应力筋安装期间，还需要注重控制钢束的伸长值，要求相关工作人员对此数值进行精准计算，选择适宜的钢筋材料。

其次，安装公路桥梁工程预应力构件时，需严格检查桥梁结构内波纹管，出现质量问题及损坏的波纹管需要直接弃用，避免其对工程后期整体建设质量造成不利影响。

6.2 公路桥梁工程混凝土浇筑控制要点

在公路桥梁工程预应力施工时，还需要做好混凝土浇筑工作，控制粘结段长度，注重考虑到钢绞线穿束期间的张拉伸长值，使桥梁预应力筋两端的粘结段数值能够基本保持一致。

在桥梁孔道灌浆施工期间，需要确保预应力筋施工质量检验合格，对预应力筋的伸长时进行按数计算与实时分析，使最后计算出的应力指标能够在混凝土受力性能设计期间发挥出重要参考作用。

6.3 结合施工要求开展预应力施工工作

要求公路桥梁工程预应力施工工作应当结合工程实际施工要求开展。如在箱梁施工过程中，可以借助比例法与规范化确定施工期间的钢绞线材质，对预应力筋进行规模生产。结合预应力计算结果控制预应力筋的伸长值，确保该预应力的施工质量与实际标准相符。

7 结束语

总而言之，通过将预应力技术应用在公路桥梁工程实际计算过程中，借助计算结果分析工程实际施工要点以及施工期间的注意事项，可以从根本上保障工程建设期间的综合效益，控制工程内部不稳定因素，切实提高工程整体施工水平。为加强预应力技术应用效果，管理部门还需要切实提升技术人员专业水平，确保其能够严格遵循预应力技术计算流程，保障实际计算结果的全面性及精准性。

当前我国的科学技术在不断的发展和进步，同时也影响着对公路桥梁的建设，使得公路桥梁的建设也得到了发展。除此之外，我国的城市建设也在成正比例的趋势不断发展，在这其中，预应能力的施工得到广泛的使用，这种技术应用到公路桥梁建设中会有良好的效果。