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预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用郎凯

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：郎凯

[导读] 摘要：由于预应力技术的出现，对我国大跨径桥梁的设计与施工有着极为重要影响。预应力技术在桥梁施工中得到了广泛的使用。

        陕西省通达公路建设集团有限责任公司 710068
        摘要：由于预应力技术的出现，对我国大跨径桥梁的设计与施工有着极为重要影响。预应力技术在桥梁施工中得到了广泛的使用。但是，在具体施工过程中，公路桥梁施工中应用预应力技术依旧存在诸多问题。在保证公路桥梁施工质量同时，进一步提升预应力施工效果，降低公路桥梁施工成本，提升公路桥梁施工整体安全性。基于此，本篇文章对预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用进行研究，以供类似工程参考。
        关键词：预应力技术；公路工程；桥梁施工；应用分析
        引言
        预应力技术是在结构受力之前通过张拉钢筋、钢绞线、钢丝等对结构施加一定的预压应力，以此来改善结构受力特性，具有提升混凝土结构的抗裂性、刚度，增加构件耐久性，减轻自重，节约材料优点。公路桥梁的钢筋混凝土工程是系统工程。混凝土具有较好的抗压能力，钢筋增加了混凝土的抗拉性能。施加预应力后能进一步改善构件的受力情况，提高结构的综合力学性能。
        1、工程概况
        洛河大桥中心桩号K18+440,位于洛川县与黄陵县交界处。全桥共13孔，分4联，上部采用4×50+3×50预应力混凝土（后张）T梁+3×30+3×30预应力混凝土（后张）小箱梁。桥梁全长538m。
        2、预应力技术在公路桥梁施工中的优势
        2.1提高公路桥梁构件的稳定性
        应用预应力技术能够有效提高公路桥梁工程中的构件稳定性。由于钢绞线收缩会对结构产生一定的压力。有效减少了钢筋混凝土梁体下部受力区域的裂缝问题的发生。此类问题在长度长、跨度大的公路桥梁中常有发生，因此需要在此类公路桥梁中广泛应用预应力技术，对混凝土构件施加足够的预应力，一旦混凝土出现裂缝也能够快速愈合，提高了钢筋混凝土构件的耐久性。
        2.2有效降低工程自重
        预应力混凝土施工技术基于高质量、高性能的施工材料，普通材料无法满足预应力技术要求。只有施工材料在满足设计要求后才能够保证预应力技术发挥出足够效果。通过控制孔道位置，将压力主要集中在梁体下部受力区域，能够减小负弯矩。从而减少梁体截面尺寸，从而实现工程自重的降低。尺寸减小同时也能达到节省材料的目的。
        3、预应力技术在公路桥梁工程中的运用
        3.1在桥梁先简支后连续结构中的应用
        目前大多数的桥梁施工中，都采用了与本桥类似的先简支后连续梁桥结构。此类应用最为广泛。混凝土结构容易在外力作用下产生裂缝。因钢筋混凝土结构中，钢筋与混凝土的弹性模量不同，在受力后梁体受拉区域极易产生裂缝。在桥梁中，可通过施加预应力来解决桥梁工程的裂缝问题。但是预应力技术并不能减轻任何程度的压力，所以在设计和施工过程中应该首先考虑混凝土结构能够承受的压力、在施工过程中所出现的拉力能否和预应力相互作用。在设计之初就应该考虑估算混凝土结构所能承受的预应力和压力，这样才能让预应力技术在整个过程中发挥其最大作用。
        3.2在桥梁负弯矩区域的应用
        连续梁墩顶张拉负向预应力是为是简支梁在墩顶形成一个负弯矩，从而减小跨中弯矩，在同跨径情况下可以节省材料，增大桥梁跨径。同联的梁体连接在一起后，增加了梁体的整体性、稳定性。本桥30m及50m梁均采用了该设计。设计采用扁锚，施工中单股穿束，单股单向张拉。应在完成同联的现浇施工（包括湿接缝、横隔板、湿接头浇筑）完成后，且强度达到85%以上，混凝土龄期大于7d后开始张拉。
        3.3在桥梁改建工程中的应用
        在桥梁改建工程中，增加预应力体外索具有明显的优势，在工程实践中取得了较好的效果。与传统的增加截面相比，体外预应力索增加重量轻，施工简单。能迅速改善梁体受力性能。提高梁体的承载力。预应力钢筋可通过塑料管保护，防锈的同时，也起到了更换方便的目的。

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        4、预应力施工技术质量控制
        4.1预应力材料选择
        在公路桥梁具体施工中，要想确保预应力作用充分发挥。在预应力具体应用中，首先，应选择适合预应力的施工材料，材料质量好坏，会对预应力施工质量产生直接影响。选择符合设计要求的低松弛预应力钢绞线、锚垫板、锚具。预应力材料进场前按照规范要求进行外观、硬度、力学性能、静载锚固试验检验。只有在公路桥梁施工中，选择符合设计要求的预应力材料，才能充分发挥预应力技术的应用价值，确保公路桥梁施工质量取得理想效果。
        4.2预应力管道的施工
        后张法施工，保证孔道坐标正确，管道线形平顺、通畅是需要重点控制的地方。施工中使用的是金属波纹管，为保证波纹管的质量，波纹管采用现场制作加工的方式。制作完成的波纹管要检查受荷载作用时的抗渗漏及抗弯曲渗漏。为防止堵塞管道，可在浇筑混凝土前在管道中穿入可抽拔的橡胶管。
        严格按照设计坐标布设管道，并保证曲线平滑，接头质量可靠。为防止管道移位，纵向每隔1m，用定位钢筋固定。浇筑梁体混凝土时，要时刻注意振捣棒不能接触到波纹管，发现波纹管损坏后要及时更换后再继续施工。
        4.3张拉应力的控制
        应力控制采用“双控”，及以控制应力为主，伸长量校核为辅的方式。
        预应力通过油泵游表读数进行控制。一旦发现损坏或异常要重新维修、配套标定后才能用于张拉作业。
        施工时张拉时的预应力损失要特别注意。一方面是由于所有的模型都是建立在理论基础之上与实际情况并不相符。此类损失不可避免。另一方面是计算伸长量时误以设计弹性模量值为计算数值，或者没有考虑钢绞线在金属波纹管、喇叭口出的摩阻力。首先要通过张拉、锚固试验，获得实际弹性模量值。其次金属波纹管、喇叭口等需进行摩阻试验。尽量减小应力误差，保证预施应力数值较准确。避免出现张拉力不足、过张等情况发生，对梁体结构产生不良的影响。
        4.4孔道压浆、封锚
        孔道压浆的目的为防止预应力钢绞线发生锈蚀，孔道内的浆液还能按要求传递黏结应力，更好的发挥预应力筋的作用。
        在压浆前，按规范要求对压浆材料进行检测、试配。满足要求后进行正式压浆。正式压浆前做好以下几方面工作：布置好压浆管路。检查压浆机械工作是否正常。用压力水对孔道进行清洗，空压机清除积水，保证孔道洁净无积水。
        预应力钢绞线张拉完成后在48h内压浆。压浆料从拌和完成到压入管道不得超过40min。本工程为减少气泡量，提升浆液密实度，增加压浆效率，采取了真空辅助压浆措施。先用真空泵将孔道内抽成负压（压力－0．06MPa～－0．08MPa）。压浆从一端开始，一次完成，直到孔道另一端流出饱满、排气孔流出与规定流动度相同的的浆液为止。孔道压浆要做好相关的施工记录，留取试件。做为后期质量检查及梁体移运、吊装的依据。
        压浆完成后，对梁端混凝土凿毛、洗净。加铺钢筋网后浇筑封锚混凝土。封锚完成后需及时对封锚混凝土进行洒水养护，防止混凝土开裂。
        5、结束语
        综上所述，预应力技术的工艺水平逐步提高，成为公路桥梁建设领域极为关键的技术，其在施工中发挥出重要作用，可改善桥梁受力状况，使其具有足够的稳定性。实际施工中应视现场情况灵活改进工艺，确保该技术具有良好的应用效果。
        参考文献
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