浅谈预应力技术在路桥施工中的应用及问题

　　摘 要：随着社会经济的不断发展，越来越多的预应力技术应用到路桥施工中。预应力技术尤其是预应力混凝土技术具有高抗裂能力、高抗渗性能以及高刚度、高强度等优点，因此，不仅能有效的提高路桥施工工程的质量，也能够确保路桥工程的使用安全。本文介绍了路桥施工中预应力技术的重要性、预应力技术在路桥工程中的应用状况、存在的问题以及解决的方法，对预应力技术在路桥施工中的应用展开了全面的探讨。

　　关键词：路桥施工;预应能力;应用;存在问题

　　Abstract: This article describes the importance and the application of prestressed in road and bridge construction, as well as the problems and solutions; it has launched a comprehensive study of prestressing technology in road and bridge construction.

　　Key words: road and bridge construction; proactive capacity; application; problems

　　中图分类号：U416文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)03-0020-02

　　随着我国交通行业的发展，道路桥梁工程的建设力度也在不断地加大，预应力技术作为道路桥梁工程建设过程中重要的施工技术之一，在带路桥梁工程的施工中发挥着重要的作用。了解预应力技术在道路桥梁工程中的应用范围，并根据预应力技术应用中存在的问题制定出相应的解决方案，能够明显提高道路桥梁工程的施工质量，确保道路桥梁工程的使用安全，对促进我国交通行业的发展有着重要的意义。

　　1 路桥施工中预应力技术的重要性

　　预应力技术的应用是路桥施工技术的一大飞跃，将预应力技术引入到在路桥施工的过程中，可以有效的改善传统施工方法中存在的问题，减少工程的病害、提高工程的质量、延长工程的使用寿命、有效的促进了我国道路桥梁工程的建设，确保了广大人民的生命财产安全。同时，在道路桥梁的施工中经常存在有地质条件较为复杂的状况，提高了道路桥梁工程的施工难度。此时，合理的运用预应力技术，能够有效的保证工程的质量，维护工程的使用安全。但是，预应力技术在路上桥施工的应用过程中，也存在有一定的问题，降低了预应力技术对工程质量的提升程度，甚至会产生降低工程质量的现象。因此，分析预应力技术在路桥施工硬功过程中存在的问题，并提出合理的解决方案，对确保路桥施工的顺利进行，促进我国交通行业的快速发展有着重要的意义。

　　2 预应力技术在路桥工程中的重要作用

　　2.1 提高构件对内应力的承受能力

　　在路桥施工的过程中，存在有大量的承弯构件，通常情况下，混凝土只要配比合理，强度适当，便具有较强的承受横纵荷载的能力，但是对于来自混凝土构件侧面荷载的承受能力则相对较弱，导致混凝土产生裂缝、发生形变的可能性大大提升，严重的影响了工程的使用安全。当混凝土承受侧面的压力时，在混凝土内部会产生较大的应力，当应力超过混凝土的承受能力时，便会使混凝土产生裂缝，给工程的施工质量带来不利的影响。为了提高混凝土构件内应力的承受能力，在路桥施工中通常会采用外贴碳纤维的方式来改善混凝土对侧向压力的耐受能力。而采用预应力技术，对碳纤维贴片及混凝土构件进行处理，能够有效的提高承弯构件的刚度，减少构建出现裂缝的可能性，延长构件的使用寿命，对提高路桥工程的施工质量有着积极的作用。

　　2.2 提高承重构件的承载力

　　承重构件是路桥工程施工的基础，只有做好承重构件的施工工作，才能够为日后的施工过程打下良好的基础，确保路桥施工的顺利进行。而路桥工程的上部构造往往具有较大的重量，对下部承重构件的强度有着较高的要求，单纯的采用碳纤维贴片等方法，无法有效的满足工程建设的需要。采用预应力技术对承重构件进行处理，可以使构件内部受压的部分产生拉应力，同时受拉的部分产生压应力，减小构件的拉应变与压应变，有效的提高构件，尤其是薄弱构件的应变增量，提升承重构件的整体强度，对提高路桥工程的施工质量起到了良好的促进作用。

　　2.3延长桥面的使用寿命

　　路桥工程桥面的施工质量是保证路桥工程运行安全的基础，通常，在路桥工程的施工当中，桥面均是经过预先构筑，吊装拼接而成，桥面不同部分均有着一定的面积与体积，在重力作用下，桥面内部会产生较大的内应力，一旦应力超过了桥面承受的的极限，便会使桥面产生裂缝，缩短桥面的使用寿命，影响路桥工程的使用安全。因此，在路桥工程桥面的构筑过程中引入预应力技术，可以有效的改善桥面的刚度与强度，提高桥面的承载力和抗形变能力，降低桥面发生病害的可能性，保证路桥工程的施工质量。同时，采用预应力技术对路桥工程的桥面进行处理，还能够起到降低桥面的厚度、延长桥面的长度、减少桥面接缝数量、提高桥面耐久性以及减少钢筋用量的作用，全面的促进了路桥工程施工的顺利进行，并在保证路桥工程施工质量的前提下，有效的控制了工程的造价、延长路工程的使用寿命、降低了路面的维护成本，对我国交通行业的发展起到了积极的推动作用。

　　3预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用领域

　　3.1多跨连续梁施工中的应用

　　从结构层面上来看，多跨连续梁又分为正弯矩区和负弯矩区两种形式。

　　通常来讲，跨中的为正弯矩，存在支座的为负弯矩。当多跨连续梁的抗剪承载能力和抗弯承载能力难以满足施工要求时，就必须应用预应力技术来做加固处理。

　　3.2受弯构件施工中的应用

　　碳纤维的强度是比较高的，其施工的程度亦比较简单。正因为如此，应用碳纤维片材来对受弯构件加固问题进行解决就成普遍采用的一种方式。但因在加固受弯构件之前，结构混凝土就已经具有初始的拉应变和压应变了。故受压区内混凝土的压应变一旦达到混凝土极限压应变时，受弯构件也就达到了其极限承载能力。

　　3.3 加工施工中的应用

　　通常来讲，加固公路桥梁时都是通过应用预应力技术，来补强构件和改善结构性能，进一步提高或恢复公路桥梁承载能力的，从而延长公路强烈使用年限，满足当前对于交通运输的要求。

　　4 预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用流程

　　4.1 选择预应力钢绞线

　　当前，国内外普遍使用的预应力钢材包括低松弛钢绞线、普通预应力钢绞线、低松弛预应力坝丝、矫直回火预应力钢丝、冷拉预应力钢丝、预应力钢筋等。其中，低松弛钢绞线作为最新一代的预应力钢材，因其具有经济、高效、施工便捷、构件美观轻薄等优点，已经在国际重要建筑工程中被大量使用，如高速、高架公路，高层大跨度房屋、大型桥梁核电站等。预应力钢绞线的使用可节省钢材至少在三分之一以上，其社会效益和经济效益都十分突出。在选择预应力钢绞线时主要从以下几个方面进行考虑：钢绞线性能参数，包括表面状态、何参数、断裂荷载、松散性、伸长率、屈服荷载、松弛等;钢绞线标准，包括延伸率、松弛型、尺寸公差、破断荷载、品种规格等。

　　4.2 选择预应力锚具

　　锚具的使用主要分为机械锚固与摩阻锚固两种。机械锚固类是通过机械加工形式，在预应力钥材端部形成一个同锚钉工作条件相适应的高强钢丝或高粗度钢筋。其特点是连接方便且应力损失较小，在未灌浆之前，就可通过重复放松或紧扣来对预应力进行调整。而阻摩锚固类则是通过对契形锚具的应用，来讲预应力钢材形成锚旋。这类锚具具有较多的种类和较广的应用范围，具有穿索方便、吨位较大、变化较多的特点，其不足之处就是不方便的重复连接或张拉，且有较大的预应力损失。

　　4.3 设计预应力体系

　　通常采用XYM 和 OVM 体系来对预应力体系进行设计。这一体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲结合在一起的空间曲线，在腹板顶部承托上进行集中的锚固，且低板钢束应同近齿板处锚固尽可能地靠近。这一布束主要具有以下方面的特点：第一，保证了最大力臂的预应力，使力学效应得到较大限度的发挥。且因布束同腹板接近，故预应力在全截面上以较短传力路线进行分布;第二，顶板束锚定于承托上，不需要进行复杂齿板构造的设置，就能够完全通过受力需要来控制设计箱梁尺寸;第三，在平面上，顶、底板钢束依据同样的 S 型固定在设计位置上，使得集中锚固点所产生的横向力加以消除。

　　5 预应力技术在路桥施工应用中存在的问题及解决的措施

　　5.1 波纹管的堵塞问题

　　在预应力技术的实际应用当中，常常会出现混凝土浇筑后期波纹管的堵塞问题，一旦波纹管发生堵塞，便会导致预应力钢绞线穿束难以通过预计位置，或令钢绞线的型变量与计算产生较大的误差，降低了预应力混凝土的施工质量，使预应力技术的效果大打折扣。导致波纹管堵塞的原因主要包括波纹管安装不规范、套管接头松脱、波纹管破裂造成混凝土倒灌以及施工人员的操作失误等。想要有效的预防波纹管堵塞的现象，就要加强施工过程中材料采购环节的控制力度，确保建筑材料的数量充足、质量合格，同时重视施工人员的业务素质，确保施工人员能够严格按照标准进行施工，减少人为失误发生的可能性。而一旦发生波纹管堵塞的问题，应当及时根据预应力筋的坐标，确定堵塞的位置，在远离主筋的位置使用冲击钻缓慢开孔，待波纹管内的杂物清除干净后，使用高一等级的微膨胀混凝土进行封孔，保证施工过程的顺利进行。

　　5.2 构件处理前出现裂缝

　　钢筋混凝土结构的裂隙是难以避免的，而采用预应力技术处理的构件，则应尽量避免裂隙的出现。张拉前出现裂隙是由于干缩与温差造成的。裂缝常在表面处，宽度较细、分布不均，梁板类构件多沿短方向分布，常产生在箍筋位置、构件顶面、构件侧面，温度裂缝有表面、深进和贯穿的，走向无一定规律。梁板式构件裂缝多平行于短边，深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行，裂缝沿构件全长分段出现。想要预防混凝土表面的温度裂缝，应严格控制构件内外的温差。夏季施工时，优先使用低水化热水泥，而在低温时预制构件应采取保温措施，对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接，使构件不受底模热胀冷缩的作用。在混凝土浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂，对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋，以减少约束作用。

　　5.3锚具尺寸减小而影响锚具质量的问题

　　随着市场经济的发展，尽管钢材价格在上涨而锚具的价格逐年下滑。从某种程度上来说，使生产厂家无利润空间，政府又没有保护措施，其后果只能是偷工减料。目前很多厂家将夹片长度减为38～40mm，锚环厚度、直径和孔距的减小，使锚具质量得不到保证。锚具的所有几何尺寸都是经过严格计算和无数次试验确定的，无任何科学依据，不可随意更改尺寸，否则会影响锚固性能。国、内外专家研究发现，夹片对高强度钢绞线的夹持长度对锚具的锚固性能影响很大，夹持长度过小，会引起钢绞线滑移锚不住;因此对夹片长度应严格控制，一般不宜小于50mm。锚板尺寸和厚度过小，会影响锚具的承载力，因此随意地减小锚具尺寸后果将非常严重。

　　总之，在路桥施工的过程中引入预应力技术，能够有效的改善路桥工程中存在的多种问题，提高路桥工程的质量，延长路桥工程的使用寿命，对促进我国交通行业的发展有着重要的意义。

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