浅谈公路桥梁施工中预应力技术措施

摘要：预应力混凝土比普通钢筋混凝土构件的截面小、质量轻、刚度大、抗裂性和耐久性好，能节约材料、降低造价，并能扩大预制装配程度，因而，在公路桥梁工程中得到了广泛应用。

关键词：公路桥梁；预应力；混凝土

中图分类号： TU37 文献标识码： A

普通钢筋混凝土构件受力后，由于混凝土抗拉极限应变值只有0.000l～0.00015，如果要保证混凝土不开裂，则受拉钢筋的应力只能达到20～30MPa，即使构件允许出现裂缝，当裂缝的宽度限制在0.2～O.3m时，受拉钢筋的应力也只能达到150～250MPa。为了克服普通钢筋混凝土构件过早出现裂缝这一缺点，创造了对钢筋混凝土施加预应力的方法。即在构件的受拉区域，通过张拉和放松钢筋的原理，对混凝土预先施加压应力，使混凝土产生一定的压缩变形。当构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形首先由压缩变形抵消，然后随着外力的增加混凝土才继续被拉伸，这就延缓了裂缝的出现[1]。通过合理设计和精心施工，能使构件在使用荷载作用下不出现裂缝。这种施加预应力的混凝土，就是预应力混凝土。预应力混凝土的施工工艺有先张法、后张法、后张自锚法和电热法。这里仅讨论先张法和后张法。

1预应力混凝土先张法施工

先张法是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋，将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定强度(一般不低于混凝土强度标准值的75％)并使预应力筋与混凝土之问有足够粘结力时，放松预应力筋，预应力筋弹性回缩，借助混凝土与预应力筋之问的粘结，对混凝土施加了预压应力。

用台座法施工时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土构件的浇筑、养护和预应力筋的放松等工序皆在台座上进行，预应力筋的张拉力由台座承受。先张法施工工艺有预应力筋的张拉、混凝土的浇筑与养护和预应力筋的放松。

1.1预应力筋的张拉

张拉时的控制应力按设计确定。张拉后实际预应力值的偏差不得大于或小于规定值的5%。(1)为提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力钢筋；(2)为部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉，以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。

张拉时，为避免台座承受过大的偏心压力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋。张拉完毕，预应力筋对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。多根钢筋同时张拉，断丝和滑脱的钢丝数量不得大于构件同一截面钢丝总数的5％，且严禁相邻两根钢丝断裂或脱滑。

多根同时张拉的钢丝，应抽查钢丝的应力值，其偏差不得大于或小于按一个构件全部钢丝预应力总值的5％[2]。

1.2混凝土的浇筑与养护

确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减小混凝土的收缩和徐变。混凝土振捣密实时，振动器不应碰撞钢丝，混凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩动钢丝。

当预应力混凝土进行湿热养护时，应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。

1.3预应力筋的放松

混凝土强度达到设计规定的数值(一般不小于混凝土标准强度的75％)后，才可放松预应力筋。过早放松会由于预应力筋的回缩而引起较大的预应力损失。预应力筋的放松应根据配筋情况和数量，选用正确的方法和顺序，否则会引起构件翘曲、开裂和预应力筋断裂等现象发生。

2预应力混凝土后张法施工

构件或块体制作时，在放置预应力筋的部位预先留有孔道，待混凝土达到规定强度后，孔道内穿入预应力筋，用张拉机具夹持预应力筋，并将其张拉至设计规定的控制应力，然后借助锚具，将预应力筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆(亦有不灌浆者)，这种方法称为后张法。后张法施工工艺有孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。

2.1孔道留设

孔道留设是后张法构件制作中的关键工艺之一。孔道直径取决于预应力筋和锚具。孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法，预埋波纹管法多用于曲线形孔道。

(1)钢管抽芯法：预先将钢管埋设在模板内孔道位置处，在混凝土浇筑过程中和浇筑之后，每间隔一段时问慢慢转动钢管，使之不与混凝土粘结，待混凝土初凝后、终凝前抽出钢管，即形成孔道。

(2)胶管抽芯法：胶管有五层或七层夹布胶管和钢丝网胶管两种。前者质软，用间距不大于0.5m的钢筋井字架固定位置，浇筑混凝土前，先往胶管内充入0.6～0.8MPa的压缩空气或压力水，待浇筑的混凝土初凝后，放出压缩空气或压力水，管径缩小而与混凝土脱离，便于抽出。后者质硬，具有一定弹性，留孔的方法与钢管一样，只是浇筑混凝土后不需转动，由于其具有一定的弹性，抽管时在拉力作用下断面缩小易于拔出[3]。

(3)预埋波纹管法：波纹管为特制的带波纹的金属管，与混凝土有良好的粘结力。波纹管不再抽出，用间距不大于1m的钢筋井字架予以固定。

2.2预应力筋张拉

张拉预应力筋时，构件混凝土的强度应按设计规定，如设计无规定则不宜低于混凝土标准强度的75％。

后张法预应力筋的张拉应注意下列问题：

(1)对配有多根预应力筋的构件，不可同时张拉时，只能分批、对称地进行张拉。(2)对平卧叠浇的预应力混凝土构件，上层构件的重力产生的水平摩阻力，会影响下层构件在预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形，待上层构件起吊后，由于摩阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形，从而引起预应力损失，因此，可采取逐层加大超张拉的办法来弥补该预应力损失。(3)为减少预应力筋与预留孔孔壁摩擦而引起的损失，对抽芯成形的孔道，曲线形预应力筋和长度大于24m的直线预应力筋，应采用两端张拉；长度不大于24m的直线预应力筋可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件的两端；对预埋波纹管孔道，曲线形预应力筋和长度大于30m的直线预应力筋宜在两端张拉；长度不大于30m的直线预应力筋，可在一端张拉。

2.3孔道灌浆

预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆。灌浆宜用强度等级不低于32.5的普通硅酸盐水泥调制的水泥浆，其强度不宜低于30MPa，且应有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性。水灰比一般为0.40～O.45[4]。

为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋和高强度混凝土，目前常用的方法是在混凝土结构承受外荷载之前，在受拉区预先施加一定的压应力，称为预压应力，使其能够部分或全部抵消由荷载产生的拉应力，推迟和限制裂缝的开展，充分利用钢筋的抗拉能力，提高混凝土结构的抗裂度和刚度。这种做法实际上是利用混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足。预应力混凝土构件从根本上克服了普通混凝土结构抗裂性差的主要缺点，并为采用高强度钢筋和高强度混凝土创造了条件。这种由预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预压应力的混凝土结构，称为预应力混凝土结构。

3.结论

混凝土作为一种建筑材料，主要缺点之一就是抗拉能力很低。当混凝土用于存在受拉区的构件时，比如用于受拉构件或受弯构件时，受拉区的混凝土在很小的拉应力作用下就会开裂，造成构件裂缝宽度超出许可范围或构件刚度达不到要求。在很多情况下，混凝土构件的截面尺寸是由对其抗裂要求、裂缝宽度要求或刚度要求所确定的。

参考文献：

[1]高宝林. 预应力桥梁波纹管注浆质量检测方法探讨[J]. 科技信息，2013，15：374.

[2]李海川. 预应力桥梁张拉过程中出现的质量问题及其处理措施[J]. 交通世界(建养.机械)，2013，07：308-309.

[3]王青城. 浅析预应力桥梁施工质量管理[J]. 黑龙江交通科技，2013，04：79-80.

[4]祁芬青. 谈预应力桥梁的施工质量控制[J]. 科技与企业，2013，08：166.