预应力加固技术在公路桥梁施工中的应用

摘要：科学应用预应力加固技术，有利于提高桥梁承载能力和安全系数。阐述了预应力加固的应用步骤和要点，包括预应力张拉设备安装、混凝土浇筑、钢筋下料、穿索和压浆等要点。通过现场实验，对比施工前后应变参数，在应变为0时，施工前荷载为4.3kN/m2，施工后荷载为5kN/m2。由此得出结论，采用预应力加固技术，能够提高桥梁承载能力，延长其使用寿命。

关键词：预应力；加固技术；穿索；压浆

0 引言

应用公路桥梁预应力加固技术，不仅可以增加其原有承载力，提高安全系数，还有利于延长桥梁的使用寿命。因此凭借独特的技术优势，预应力加固技术在公路桥梁加固中被广泛应用[1]。本文以某桥梁预应力加固为例，阐述了预应力加固技术的各个施工要点，并通过试验，验证了同等条件下预应力加固技术的有效性。

1 预应力加固设计

1.1 预应力张拉设备安装

1.1.1 安装前准备

安装之前，先通过对地质地形和土质的分析，确定张拉工艺。再根据张拉工艺，确定张拉设备的型号规格。然后做好张拉设备和辅助设备的进场检验工作，按照设计文件和规范标准进行验收。最后制定施工方案，进行上报审批，同时做好施工人员安装前的培训和技术交底等准备工作。

1.1.2 张拉强度测算

进行预应力张拉操作时，不仅需要保证张拉设备本身的稳定性，还要确保张拉平台的混凝土强度符合规范要求，同时也需要保证张拉过程中的安全性，

张拉强度的测算计算公式为：

M=W（σ+γƒ） （1）

公式（1）中：M表示所需张拉强度；W表示设备提供张拉力；σ表示设计预应力系数；γ表示预应力松弛损失；ƒ表示摩擦系数。

1.1.3 张拉设备安装要点

安装前期，通过准备限位板等工具按照设计图纸对设备进行定位。通过远程控制，对预应力张拉设备进行定位控制和安装固定，以确保张拉设备安装顺序的正确性和对称性[2]。为减少后期的修改与移动，通过专门的千斤顶以限位板为参照，来保证定位的准确性。选用合适的辅助安装工具，避免钢绞线交叉，同时要减少现场人员流动，避免发生安全事故。

1.2 浇筑混凝土

1.2.1 混凝土配合比和用量的设计

张拉设备安装检验合格后，进行混凝土浇筑。采用商品混凝土并将其泵送入模。需要按照设计中的参数以及现场情况对混凝土进行严格配比，要做到足量贮存备用。

混凝土用量若按照体积法计算，计算公式为：

（2）

混凝土用量若按照浇筑法计算，计算公式为：

（3）

公式（2）和公式（3）中：Q表示浇筑混凝土用量；D表示灌注混凝土路桥宽度；K表示混凝土填充率；H表示公路桥梁工程浇筑长度；B表示损失系数，可选用；V表示提升速度；q表示单位时间混凝土用量。

1.2.2 浇筑要点

混凝土到达施工现场后，进行取样，对其坍落度及和易性进行检验，试验时记录试件号和部位。浇筑前，需要注意钢筋所在位置，对钢筋模板进行查验，出现问题及时进行检修加固。将试件振捣密实，并对其外表做到收光抹面。在对混凝土进行浇筑时，为避免高空倾倒引发离析，可通过串筒实施浇筑。

采用插入式振捣器振捣，采取分层振捣的方式，并严禁触碰模板。对重要部位的混凝土，随钢筋混凝土层数进行浇筑，并在浇筑后作压实抹平处理，以确保浇筑的紧实性。在确定混凝土达到一定强度后进行拆模。混凝土浇筑完12h以内，需洒水养护，并覆盖塑料，以避免干裂[3]。

1.3 钢筋下料

1.3.1 预应力钢筋有效约束作用力分布

预应力高强钢绞线的作用是约束钢筋混凝土柱，在轴向压力作用下，约束混凝土会发生横向膨胀，使得钢绞线在直线段横截面处产生水平弯曲。而在边长中部的钢绞线的抗弯刚度很小，这样对混凝土的约束作用就小。而在拐角处钢绞线的变形小、刚度大，变形产生的水平作用力，在转角处形成了强约束力。预应力钢筋有效约束作用力分布如图1所示。

1.3.2 钢筋结构内力计算

预应力作用下的钢筋对混凝土的约束力，是沿着钢绞线的周长变化的，这样就使得钢绞线约束混凝土分析及计算变得复杂。在约束应力不均匀情况下，通常认为在两支相邻的钢绞线中间，侧向约束作用与钢绞线处的约束作用原理是相同的。由于拱效应的存在，可以将约束混凝土划分为有效约束区及无效约束区两个部分。钢筋的结构内力的计算方法如下：

（4）

式中：e为钢筋的间隔比，Cs为应力回弹指数，PN原地层有效荷重，∆P为钢筋实际承载荷重，H为钢筋厚度。

1.3.3 钢筋下料要点

钢筋等预应力筋的下料工序作为预应力工程的关键工序，其下料质量决定了实际承载荷重的有效性。确定下料工作质量是否符合标准，通常采用钢筋的辅助工具进行检验，如在注浆工作中，以钢筋的固定效果作为检测标准。

注浆前，需要通过手工清理，对钢筋表面进行除锈，保证钢筋的抗拉强度和耐久性。对于钢绞线可能出现的下垂问题，也需要通过确定钢筋的平衡性来解决。安装前对锚垫板、钢管等材料进行检查处理，避免预应力筋因固定不佳而造成事故。

1.4 钢绞线张拉

1.4.1 确定钢绞线参数

为保障钢绞线施工的质量，在工程开展之前，通过对预应力参数的设计规划，明确钢绞线的类型。确定相应参数后，在满足施工要求的规范条件下，对钢绞线进行张拉。钢绞线预应力计算公式如下：

∆P=M/∆L×C （5）

公式（5）中：∆L为钢绞线伸长值；M为前文所计算的张拉力强度；C为工作设备的回缩量。

1.4.2 施工要点

钢绞线的安装可能会与原有的设计图产生较大的出入，应根据实际工程需求进行合理改动，同时通过对导向槽结构的科学设计和优化，对钢绞线的安装位置进行控制，以达到预期的安装效果。

施工前需要对钢绞线的数目进行确定，确保在施工时材料的预备充足。钢绞线在未使用之前，需要做好防水防锈等防护措施，避免在使用时出现意外状况。在钢绞线安装前，需要去除表面的油脂与杂物，否则这些污垢的存在，可能影响整体施工效果。

施工开始时，需要对钢绞线位置进行明确，避免出现缠绕现象。对钢绞线的豁结带进行处理，避免钢绞线在安装过程中出现误差问题。注意控制提升豁结带的豁握力，以保持钢绞线的平衡状态。混凝土浇筑后，要根据混凝土的凝固状态和浇筑时间，判断施加预应力时间，避免过早的进行预应力施工，造成混凝土的损坏[5]。

1.5 穿索与压浆

1.5.1 穿索

在穿索作业中，需要合理架设穿索装置，以便尽量缩短施工材料运输时间。采用压浆自动化设备进行远程控制，以降低工程成本，提高工程质量。

1.5.2 压浆

按照标准规范控制水泥浆的配比。水泥浆要求具有一定的流动度，为此需对浆液中的水胶比进行控制。在配合比试验中，根据水泥浆液的参数，合理安排用水量。

根据桥梁所处环境和施工条件，结合工程特点，选择适合的压浆设备。在张拉施工完毕后的24h内进行压浆，确保压浆质量符合施工要求。在实际施工过程中，需要对施工参数进一步检查，确保不出现误差。同时，做好对压浆施工中的浆液及时填充，保证浆液压注的持续性，减少漏气和蜂窝孔等现象。

2 试验验证

为了验证本文在公路桥梁中预应力加固技术设计的有效性，在施工前后做仿真验证实验。运用预应力加固技术施工前后，桥梁平面应变与荷载的关系曲线如图2所示。

根据图2可以看出，在相同荷载作用下，施工后的曲线的应变整体小于施工前的曲线应变。施工后预应力公路桥梁平面应变为0时的荷载，大于施工前公路桥梁平面的载荷。由此表明，经过采用预应力加固技术，有助于延缓混凝土应变的增长速度，提高混凝土的抗裂性能。从图2看出，在应变为0时，施工后的荷载为5kN/m2，而施工前的荷载为4.3kN/m2左右，意味着施工后的混凝土结构能够承受更多压力，具有更好的承载性和延性，体现了预应力加固技术的有效性。

3 结束语

本文对在公路桥梁中的预应力加固技术的应用要点进行了阐述，包括张拉设备安装、混凝土浇筑、预应力钢筋下料固定、穿索与压浆等内容。通过试验，对比施工前后承压面的应变参数，验证了预应力加固技术的有效性。由此说明，合理应用预应力加固技术，可以提高桥梁承载能力，延长桥梁的使用寿命。

参考文献

[1] 李帅.预应力技术在高速公路桥梁施工中的应用[J]. 工程建设与设计，2023（10）：198-200.

[2] 张建岭.高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用[J].大众科技，2023，25（4）：40-43.

[3] 裴欢.公路桥梁施工中预应力技术措施及质量控制[J]. 甘肃科技，2023，39（3）：16-18.

[4] 包火明，黄宏波，王中宽.预应力技术在公路桥梁施工中的应用研究[J].工程技术研究，2023，8（6）：71-73.

[5] 王义.预应力施工技术在公路桥梁施工中的应用[J]. 交通世界，2023（8）：162-164.