预应力在公路桥梁施工中的应用及工艺探讨

【摘要】 预应力技术自20世纪50年代开始应用以来，至今经历了50多年历史。由于经济高速发展，虽然在我国起步较晚但却得到了飞速发展。本文主要介绍预应力技术在公路桥梁施工技术中的应用，并对其施工工艺进行探讨。

【关键词】预应力，公路桥梁施工，预应力施工工艺

1.预应力技术在公路桥梁施工中的应用概要

1.1 预应力技术概要

随着我国公路桥梁建设规模的扩大，对施工质量更是提出了更高要求。应运而生的预应力技术由于其自身的众多优点而得到了非常普遍的应用。它具有充分利用材料的高强度性能，加大桥梁跨径和刚度大等优点，更重要的是它能有效防止混凝土裂缝。预应力技术还具有复杂的工艺和专业性很强的施工结构。因此，本文将从两个方面对预应力技术在公路桥梁施工中的应用进行探讨。

1.2 预应力技术在公路桥梁中的应用概要

（1）在弯钩构件中应用预应力技术

众所周知，高强度的碳纤维是由于施工起来属于比较简单的那种,所以使用碳纤维片材料来解决受弯构件的加固问题，已经得到了广泛而且肯定的应用。但是在对受弯构件进行加固以前,结构就已经具有初始内力，并且混凝土也已经有初始的压应变和拉应变了。在在弯钩构件中应用使用预应力技术能使得混凝土压应变处于压应变极限之时受弯构件的承载能力不会超过极限的承载程度，安全系数得到提升。

（2）在加固施工中应用预应力技术

现代交通运输越来越需要更高的要求，如何增加公路桥梁的使用时间，就显得尤为重要。对公路桥梁的加固一直都采用补强构件和改善结构性能来恢复或者提高现有道路桥梁承载能力。但是，为了减小加固施工时混凝土的初始应变从而在实际中应用卸载的方法。可以预先对构件施加预应力,这时受压区会产生拉应力,同时受拉区产生压应力,这也就会减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变。而且也达到了提高构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力。这样，加固钢筋就得到了充分的实现。

（3）在混凝土中应用预应力技术

a）在混凝土空心板中的应用。公路桥梁的跨径一般为16-25m，所以可以采用预应力混凝土空心板，这里所使用的预应力钢筋一般为高强并且低松弛的钢绞线。

b）在混凝土简支T 梁中的应用。预应力的混凝土简支T 梁跨径一般为20-50m，它也采用高强并且低松弛钢绞线。后张法、群锚、中等张拉吨位；预制拼装。有配套架桥设备，并编有标准图。

c）在混凝土箱梁中的应用。跨径40~60m可采用等截面连续箱梁，强、低松弛钢绞线；如果箱梁悬臂板悬出长度在4.0m 以上，配置了桥面板横向预应力钢束常采用的施工方法是扁锚3~5根钢绞线为一束箱梁。

2.公路桥梁施工中预应力技术施工工艺举例

2.1 锚固端部横梁跨中转向横肋、墩顶导向槽

锚固端部横梁跨中转向横肋、墩顶导向槽的施工确定了钢绞线的空间位置。并且该索形以及张拉应力决定了等效荷载的大小。因为跨中转向横肋墩顶导向槽钢绞线有偏折的发生，局部需要承受挤压应力，此时明确锚固端横梁处锚垫板预埋位置和方向就显得尤为必要。应该严格按照图纸要求进行转向横肋、墩顶导向槽的制作，为了保证在张拉的时钢绞线不受端部的卡滑和挤压，在确保弯折处的曲率半径时还需要将端部磨平。

2.2 预应力筋张拉

预应力筋的张拉是预应力施工的关键工序。整体结构安全直接取决于预应力张拉的质量好坏。总结预应力筋的张拉操作工艺如下：

a）张拉前先标定张拉过程中所用的千斤顶作并且准备精密压力表（油压表为0.4级）。

b）依照标定值进行千斤顶回归直线方程推算，计算出张拉吨位时的压力表值。

c）安装群锚锚具在钢绞线束的两端，其次用手持式千斤顶单根张拉到0.1。

d）穿心式千斤顶就位之后，安装千斤顶尾部工具锚。

e）按张拉程序同时进行两端千斤顶的张拉，依据千斤顶油缸长度以求得张拉中何伸长值以及最终伸长值，并要在量测张拉前进行。

f）待到张拉应力达到标准之后，要坚持5分钟左右才进行回油放松。

2.3 预应力钢束张拉

预应力钢束张拉严格按照设计提供的张拉顺序和张拉控制力进行。预应力钢束采用张拉应力与伸长量双控，伸长量误差在±6%以内。

（1）锚具及千斤顶准备

锚板、夹片在使用前必须通过检查验收，合格后分类保存；千斤顶和油压表应配套使用，并及时标定。预应力锚具及千斤顶安装时，先清理锚垫板及钢绞线，然后分别安装锚板、夹片、限位板、千斤顶、工具锚板及工具夹片。

（2）预应力束张拉

当箱梁混凝土的强度达到设计强度的85%以后进行预应力张拉。预应力束张拉程序为：0――初应力（10%σcon）――100%σcon（持荷2min后锚固）。

预应力筋的实际伸长值ΔL的计算公式如下：

ΔL=ΔL1+ΔL2

式中：ΔL1――从初应力至设计控制应力间的实测伸长值（mm）；

ΔL2――初应力以下的推算伸长值（mm）。

预应力束张拉采用张拉吨位与伸长量双控，当张拉吨位达到控制吨位时，实际延伸量应在理论伸长量的-6%～+6%范围内。

预应力束在张拉控制应力达到设计值后持荷2min，达到稳定后锚固，其锚具用封端混凝土保护，锚固后的预应力束外露长度不得小于30mm，多余的预应力钢绞线用砂轮切割机割除。预应力钢束张拉时要尽量避免出现滑丝、断丝现象，张拉过程中，预应力钢材断裂或滑脱的数量不得超过结构同一截面预应力钢材总根数的3%，且一束钢丝只允许一根。

（3）张拉注意事项

a)张拉设备设专人保管使用，并定期检验、标定、维护；锚具应保持干净并不得有油污。

b)预应力张拉的顺序严格按施工图提供的顺序进行。

c)每次夹具安装好后必须及时张拉以防其在张拉前生锈而影响锚固性能。

d)张拉前检查锚具锥孔与夹片之间、锚垫板喇叭口内有无杂物，若有，清除干净。

2.4 真空灌浆

为解决后张预应力混凝土结构中存在预应力筋防腐蚀问题和与结构混凝土的共同工作问题，可以采用真空压力灌浆的方法来充满预应力筋预埋孔道和预应力筋之间的空隙。通常造成预应力筋失去保护的原因是存在后张预应力筋在非水平的倾斜和多跨度弯曲状态，此外还有水泥浆的水蒸发后形成了缺乏水泥浆的空间。预应力筋在高应力状态下很容易被腐蚀而且腐蚀部位会造成断面缺损，使得严重影响到预应力混凝土结构的安全和耐久性。所以必须保证好的灌浆质量。在预应力孔道灌浆施工中，要解决这么一系列关键问题。通常采用的方法是在实际施工中对超过40m的多波预应力筋采用采取真空灌浆，这样可以保证其密实度。

3总结

随着我国公路桥梁事业的飞速发展，预应力结构和技术展现出了更大的优势。目前中小型公路桥梁几乎都在采用预应力混凝土结构。从西方修建钢桥的例子可以看出，时间的增长会造成维修和养护费用的增大。正是由于预应力技术的许多优点，使得它在被逐年更广泛地使用。虽然预应力技术无论在理论还是在实践中都已经发展成为比较成熟的技术，但是由于一些问题，比如张拉工艺不适合和孔道和锚具质量不合规范等，因此，在实际施工中仍然存在很多不足，这些还需要后续的努力。