预应力技术应用于桥梁施工中的分析

【摘要】在桥梁预应力建设工程中，存在一些突出的问题，比如预应力桥梁缝隙、桥梁钢筋孔道阻滞、桥梁张拉力问题等。本文将结合笔者多年桥梁施工技术管理经验，通过预应力技术在公路桥梁施工中的应用，针对预应力桥梁施工中可能出现的问题进行分析，仅供同行参考。

【关键词】公路桥梁；施工；预应力技术

中图分类号：X734文献标识码： A

一、前言

预应力技术，即在桥梁施工过程中，借助混凝土的高抗压性能减轻抗拉强度，达到减缓路面或桥面开裂。与传统的公路桥梁施工工艺和技术相比，预应力技术虽然在起步上相对较晚，但其在桥梁施工中却发展异常迅速，近年来已经在理论计算、检测试验、设备材料以及整个施工工艺流程和技术措施等方面形成了一套完整而可靠的体系。可见，预应力技术具有高刚度、高强度、高抗渗性、高抗裂能力等诸多特点，这对于我国提高路桥工程质量、延长桥梁使用寿命具有十分重要的意义。

二、预应力桥梁的施工技术要点

1、锚具

有些施工方盲目追求经济效益，减小截面尺寸，将尚存在技术争议的扁锚运用十板梁结构与预应力箱梁底板中。扁锚技术尚处十成长阶段，技术还不够成熟，易导致钢绞线受力不均。而且由于扁孔本身占据空间小，存在孔道压浆困难的问题，施工中无法保证孔道压浆的密实度，灌入浆体较困难。

2、预应力孔道压浆质量

预应力孔道压浆在实际预应力技术中具有重要的作用，第一，孔道压浆可以保护预应力筋不受到外界环境的锈蚀。第二是保证了预应力筋与桥梁结构共同工作。所以说，若预应力孔道压浆质量不达标，密实度较低，已发生漏浆、漏灌的现象，将严重影响桥梁质量。我们需要加强对预应力孔道压浆质量的重视，加强浆体的水灰配比标准管理工作，重视孔道压浆工序。不要急于求成，需要按部就班根据实际情况，遵循国家行业标准，一步一步来。

3、实际砼强度

近年来，为提高预应力混凝土的早期强度，人们采用掺加早强剂的方法。通常浇注砼后就会开始张拉预应力。砼强度的增强需要一定的时间，而其弹性模量增长较强度增长慢。此种现象引发的弊端是早期砼变形大，提前张拉预应力会增加预应力的损失，导致桥梁承载能力不足，进而致使桥梁结构出现裂缝。有的施工人员用现场试块方法计算的早期砼强度等级盲目代替实际砼强度。导致砼强度值存在误差，影响了日后的继续施工。也致使施工结束后桥梁结构的实际强度低于计算强度，未达到国家标准，易成为工程交付使用后的事故路段。

4、后张预应力结构与张拉力控制

不标准的预应力施工作业，尤其是宽松的张拉力控制，会对预应力桥梁的质量产生严重影响。通常张拉作业时需要同时控制张拉力和预应力筋伸长量，坚持以张拉力为主。张拉力与伸长的效果数值相符合。张拉人员多采用1.5级油压计量张拉力。1.5级油压误差较大。张拉人员没有经过专业培训，易在施工过程中出现较大的误差，发生张拉力高低不均的情况。尤其是在多束张拉时，更易出现计算失误与读表失误。实际张拉时很难将伸长量控制在规定范围内，可能会出现张拉力失控的现象。

在后张法预应力钢绞线的张拉过程中，主要受到管道弯曲、管道偏差引起的摩擦力的影响。在钢绞线张拉时，钢绞线顺着管壁滑移，和张拉方向产生的摩擦力相反，这样使得每一段的伸长值都有所不一，其理论计算法为：

式中L ―预应力筋理论伸长值，mm；PP―预应力筋分段平均张拉力，N；L ―预应力筋分段长度，mm。

三、目前预应力技术施工中出现的主要问题

1、砼与早强剂问题

近些年来，桥梁行业在施工中普遍使用早强剂。早强剂，是一种砼外加剂，能够提高砼的早期强度，同时对砼后期强度并无明显影响，其主要作用是加快水泥水化。早强剂种类为有机物类、无机盐类、有机类和无机物复合三类。一方面，行业内普遍的使用方法，在砼浇筑之后就进行张拉预应力。砼强度增长是需要一定时间的，而且特别要注意的是其弹性模量与强度模量增长速度并不一致，这就会导致桥梁承载力完全不足，大面积出现裂缝。另一方面，就是进行现场试块，对早期砼强度实地测量，盲目将其结果作为整个工程的强度，这种做法通常情况下都会给建筑工程事故埋下伏笔。据不完全统计显示，在使用这种方法进行强度测算的工程中，桥梁完工时的强度往往无法达到试块强度。这是由于预应力施工过程中，作业流程往往不够标准造成的。

2、钢绞线选择问题

预应力钢绞线，通常其直径范围控制在9.53mm到17.8mm之间。目前国内外主流的预应力钢材为预应力钢筋、低松弛预应力钢丝、矫直回火力预应力钢丝、冷拉预应力钢丝等等。其中低松弛预应力钢丝由于轻便美观、高效经济在建筑工程中被广泛使用。如何选择合适的预应力钢绞线呢？一般情况下通过性能参数和标准判断选择。其性能参数包括：松散性、屈服荷载、断裂荷载、表面状态等等；其标准包括：尺寸公差、品种规格、破裂荷载等等。

3、锚具选择问题

锚具问题在近些的建筑工程问题中显得尤为突出。某些施工方为了降低工程成本，随意减小截面尺寸，甚至使用有技术争议的扁锚。锚具是锚与锚索及其配件的统称。通常我们使用在预应力砼中的锚具，应该是一个永久的锚固装置，使用在后张法构件或者结构中，在保持预应力筋拉力的基础上，其可以将拉力传递到砼内部锚固工具就是预应力锚具。可以分为摩阻锚固与机械锚固两个大类。摩阻锚固通过楔形锚具把预应力钢材挤压为一个整体，形成一个锚旋作用。摩阻锚固最大的特点就是锚力变化多样、吨位大、穿索简便；不足的是锚具应力的损失率较高、需要重复张拉等。机械锚固是把预应力钢材顶端进行一定的机械加工，使之形成锚定工作条件，再进行锚固。

四、预应力建筑施工技术中问题的解决办法

举例来说，某高速跨线桥跨径为20+2*25+20m 跨径，该桥梁的下部结构采取柱式桥墩、U型台，上部结构采取预应力现浇混凝土连续箱梁；基础采取明挖扩大基础。砼强度达到设计的100%时且混凝土龄期不小于lOd时，方可进行预应力张拉和压浆工作。张拉力与伸长量双控制，两端同时张拉。为此，需要注意的问题如下：

1、安装锚具与张拉设备。钢绞线束夹片锚固体系：安装锚具时注意工作锚环或锚板对中，夹片均匀打紧并外露一致；千斤顶上的工具锚孔位与构件端部工作锚的孔位排列要一致，以防钢绞线在千斤顶穿心孔内打叉。安装张拉设备时，对直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。

2、预应力损失巨大措施

预应力损失巨大措施主要有三步。第一，对预应力的所有工序和材料进行质量控制的加强和检验的加强，通过规范组织的严格执行，从而避免了施工中施工行为不规范或者预应力材料不合格所引起的预应力损失巨大。第二，对梁体混凝土进行龄期的严格控制。当梁体张拉之前，为了避免出现过早张拉的现象，必须要对龄期以及梁体混凝土强度进行严格要求控制。在设计过程中，为了减少因为混凝土徐变和混凝土收缩而产生的梁体反拱度巨大、预应力损失巨大现象，必须对龄期进行10 天以上张拉的规定。第三，石英砂的良好级配。当采取砂箱法放张的先张法施工时，需要用拥有良好级配的石英砂。后砂箱的预应力施加压缩值需要比0.5 mm 小，1/3 与2/5 之间的砂箱长度为装砂量。

3、后张预应力结构张拉力控制的问题

预应力施工不规范，主要是张拉力控制是否正确，对预应力桥梁质量有较大影响。张拉作业一般是同时控制张拉力和预应力筋伸长量，以张拉力为主，用伸长值校核张拉力。通常情况下张拉力的计量是采用1.5级油压，但是这种计量误差较大。因为有的千斤顶没有经计量标定就张拉，而且大部分张拉人员未经专业培训，或者作业时不够专心，就会出现较大误差。特别当多束张拉时，由于每束张拉力都不一样，往往在计算预应力筋的伸长值时不准确，不清楚弹性模量取值，这样就造成实际张拉时难以做到将伸长量控制在规范规定的范围内。

4、预应力技术在加固施工过程中的应用

桥梁的加固施工是一个非常复杂的过程,通常对于桥梁的加固采用的都是加大桥梁构件的强度或者是改变整个桥梁的结构性能,进而提高桥梁的承载力。实现对桥梁的加固。在桥梁加固施工过程中,通常采用的几种方法,改变结构受力体系,以及体外预应力加固等。构件预应力改变的加固方法就是通过对构件进行预应力的加成,使构件的拉应力加大,使得构件在承载时的应变增力的能力加大,进而实现桥梁的加固。体外预应力技术是后张预应力体系的分支,是无粘结预应力结构技术的一种。它对置于混凝土截面之外的预应力筋进行张拉,通过体外筋端部锚具和转向块将预应力传递给混凝土结构。

五、结束语

综上，预应力在桥梁施工中是一项较为复杂的工艺，需要不断地进行技术和材料的创新。为了防止安全事故的发生，也强调加强对施工人员的技能培训工作。希望我国的预应力技术在桥梁施工中不断的成熟，从而有效保证工程的顺利和施工的质量。

参考文献

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