析路桥施工中预应力技术的应用

【摘要】随着世界科技潮流的发展，各行各业都面临着新的技术革命。当然，对于我国的路桥施工技术也是一次全新的机遇与挑战。在路桥施工技术众多的新技术当中，预应力混凝土技术是被应用的最为广泛的一种，因为它的高抗渗性能、高抗裂能力以及高刚度、高强度等特点在路桥施工技术中最有优势，因此预应力技术越来越多的出现在我国的路桥施工建设当中。文中就路桥施工中预应力技术的应用进行了简要论述。

【关键词】路桥施工 预应力技术 应用

前言

经济的快速发展提高了对路桥的要求，针对现代经济发展所需的公路交通基础设施，我国公路建设正呈现出快速发展的趋势。积极运用现代路桥技术提高路桥施工质量以及提高路桥设计承载力是现代公路建设设计与施工企业面临的首要工作，运用现代路桥技术有效提高路桥设计使用寿命以及施工质量能够极大的促进我国经济的发展，促进我国公路工程建设的发展。

一、对于预应力技术的概述

预应力技术在路桥工程中的应用是通过预应力技术在混凝土工程中的应用，构建预应力混凝土构件，以此使混凝土构建产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。路桥工程中预应力混凝土结构通过采用高强度钢材和高强度混凝土，使预应力混凝士构件具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高和抗疲劳性能好的特点，并达到节约钢材、混凝土、减小结构截面尺寸、降低结构自重、防止开裂和减少挠度的目的。预应力混凝土技术能够是路桥工程更加经济、轻巧与美观。能够有效增加路桥工程施工寿命。

二、预应力混凝土路面的优缺点

许多研究工作表明预应力混凝土路面有以下几方面的优点：

(1)路面板厚度只需传统混凝土路面板厚的40％～60％，就能提供很高的承载力和较高的抗变形能力，对减薄机场道面的厚度非常有利。

(2)预应力混凝土路面由于板较长，接缝数量可大大减少，改善了行车的平稳性。

(3)预应力的存在使路面板体性较强，边角软弱部分得以改善，大大减少了横向开裂的可能性，提高了路面的耐久性。

(4)预应力混凝土路面的用筋量少于除贫混凝土外的其他路面。据国外研究指出，用于正常预应力设计所需的钢筋量约为2.7125km/m这远少于连续配筋路面(在一些情况下可达l/5的用量)。

(5)从国外已建路面的使用状况来看，预应力混凝土路面几乎30年不需大修，养护需求也较少。对于较长使用年限的主要问题就是来自纹的磨耗，但预应力混凝土路面与传统混凝土路比较来看，初期投资大，但养护面的磨耗要小。就其费用与传统混凝土路面的费用比几乎为零，并且减少了由于养护所延误的时间等因素。

其主要缺点在于：

(1)从经济观点来看，虽减薄了路面板的厚度，但需大量的预应力筋量，施工工艺较复杂，手工操作的工作量大。难以实现机械化、自动化施工，初期投资较大。

(2)虽然预应力混凝土路面板可以做得较长，但随长度的增加，由路基约束所引起的张拉应力也随之增大，另外，板的位移量也会增大，这对横向接缝的设计要求很严，同时对路基摩擦约束要尽可能小。

(3)对施工队伍人员素质要求较高，并需进行严格的质量控制。

三、预应力混凝土技术在路桥施工中的应用

根据预应力混凝土技术施工特点与过程，其在路桥施工中的应用应从设计、施工、验收三方面进行实施与管理。

(1)路桥预应力混凝土结构设计预应力混凝土结构的设计应从满足路桥工程需求入手，根据设计规范要求对其进行设计。在进行设计时要考虑承载能力极限状态和正常使用状态，并对施工阶段进行结构强度验算与材料应力验算。并为了保障结构变形不影响正常使用与外观，限制构建挠度与反拱值。进行施工阶段设计验算时要注意是工具支撑条件下结构的安全度，同时注重施工阶段结构的材料应力不超过允许范围，控制施工阶段预应力筋拉应力、截面混凝土最大拉应力与压应力，以此保障预应力混凝土技术的应用效果，保障路桥施工质量满足设计需求。通过设计阶段严格遵守规范规定以及根据工程实际需求与标准进行科学的计算与验算，保障路桥工程施工过程预应力混凝土施工质量。

(2)路桥工程预应力混凝土施工过程管理重点预应力混凝土结构在路桥工程的应用不仅需要在设计阶段进行严格的控制与有针对性的设计验算，还需要针对预应力混凝土结构结束特点等进行科学的施工管理，以此保障预应力混凝土结构路桥工程施工质量。预应力混凝土结构的施工过程管理首先要以材料的管理作为基础，根据工程设计要求对进场材料进行验收检验，以此保障进场材料质量符合设计要求。另外，由于预应力混凝土结构对所采用预应力筋要求较高，因此，其必须进行严格存放管理，以此保障预应力筋存放过程不受雨水、阳光等因素的侵蚀，保障施工用材料的质量。对于施工过程中预应力筋的切割等也要严格按照规范规定进行，通过砂轮锯或切断机进行截断，一面电弧切割等方式对预应力筋造成损伤。

在注重施工材料管理的同时，路桥施工企业还要注重对预应力混凝土施工技术的管理。在通过对设计图纸、施工方案的详细分析了解工程施工过程中的各项控制重点，为保障路桥工程预应力混凝土结构的施工奠定基础。同时注重预应力混凝土构件制作的技术要点、预应力筋张拉与放张的技术管理、灌浆与封锚施工技术要点管理等技术管理工作重点，提高预应力混凝土结构施工质量，保障路桥工程施工质量。在实际施工过程中施工企业还要根据工程实际情况以及设计方案、施工方案，按照先张法或后张法的技术要求以及技术要点等进行科学的管理，以此保障施工质量符合设计要求。

四、预应力混凝土路面的设计方法

目前，世界各国对预应力混凝土路面的设计仍然没有一个统一的方法体系，而且在某种程度上都是经验性的，一般施工加足够的纵向预应力来防止横向收缩开裂。一般认为：板收缩时，温度翘曲约束应力使板底受压，这有助于预应力抵消由荷载和收缩引起的张拉应力；板膨胀时，由荷载和白天翘曲约束应力所抵消。因此，所施加的预应力主要由(1)交通荷载； (2)由温度和湿度所引起的翘曲约束； (3)板收缩期间的板底摩擦约束。三个因素所决定：

基本的设计方程式ft+fpfT+fF+fL

式中fp―由预应力引起的混凝土中的压应力：

ft一混凝土的容许弯曲应力(混凝土弯析模量，安全系数)；

f T一由温度差引起的应力；

fF一由路基摩阻引起的应力；

fL一由荷载引起的弯曲应力。

温度应力：

如果假设温度梯度沿线性变化，那么就有fT=(EcacT2)/(1一V)

其中，Ec、ac、V分别为混凝土弹性模量、温度膨胀系数和泊松比。

路基摩阻引起的应力fF=×p×

其中，为路基摩阻系数，为混凝土的密度，x为距千斤顶的距离，当x=L/2(L为板长)，fF达到最大。在确定预应力大小时，取Ff=×p×L/2。

承载应力：

承载应力计算目前都基于westev―gaard公式。在设计中，板厚一般是根据预应力筋或套管所必须的覆盖层厚度来确定的，而非根据承载应力计算设计。预应力数值如下：公路上仅使用纵向钢索或纵横向都配置筋时，一般在0.63～2．87MPa；机场上平均值可达3.15MPa：当采用斜向钢索来产生纵向预应力时，平均值约为1．93MPa。当板宽不超过3．6m时．可不设横向预应力。

五、我国预应力技术的应用现状以及解决措施的制定与实施

自20世纪50年代开始，我国开始推广预应力混凝土技术，其采用冷拉钢筋作为预应力筋，主要用于混凝土屋架、吊车梁等工业厂房构件。自20世纪80年代才开始在路桥工程大力推广。经过30多年的应用与探索，我国路桥工程预应力技术已经总结出一套适合我国国情以及路桥需求的设计理论、计算方法、构件系列、结构体系以及工艺与材料。但是由于近年来汽车制造技术的发展以及现代市场经济对车辆承载力的提高，路桥工程中预应力技术应用也相应的采用了一些新工艺与新材料，这就使得施工企业在进行施工中必须针对新工艺与新材料进行一系列的改变，以技术人员的培养为基础，提高企业综合技术水平，促进新工艺、新技术的应用，促进工程施工质量的提高。路桥施工企业还要加强自身施工设备的投入与养护，通过对设备投入与养护工作的可学开展，提高企业施工技术力量，促进企业预应力构件的施工质量的提高，保障我国路桥工程施工质量。

结束语

总的来说，随着世界科技的发展，现代路桥工程施工中预应力技术也呈现出越来越汹涌的气势，更加全面的应用和推广，现代路桥工程施工中预应力技术越来越成为技术发展的必然结果。所以，这就要求施工企业要全面的提高自身的技术，只有这样才能满足现代路桥工程施工中预应力技术的要求。另外，现代路桥施工企业必须要重视对科学技术人才的吸收和培养，全面的提高路桥的施工进度、质量以及其他等诸多方面。只有这样，才能最大限度的保证企业在工程建设施工的过程当中，合理的利用现代预应力技术，这样做的目的是在最大限度的将工程质量得以保障，并且提高企业的知名度，间接的增强企业的市场竞争力。

参考文献

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【2】刘秉京．混凝土技术[M]，人民交通出版社，2008

【3】郝建民．对预应力混凝土路面设计方法研究[J]．中小企业管理与科技，2008