浅谈预应力混凝土工程施工要点

摘 要：我国从20世纪50年代推广应用预应力混凝土结构，预应力混凝土技术在工业和民用建筑包括公路桥梁上得到普遍应用，尤其对大跨度和重荷载结构以及不允许开裂的结构中被广泛应用。近年来，预应力混凝土技术在公路桥梁以外的土建结构中也得了迅速发展。本文现就预应力混凝土工程做简要交流与探讨。

关键词：预应力混凝土 钢筋混凝土 高强钢丝 锚固

在荷载作用下，普通钢筋混凝土构件的抗拉极限应变只有0.0001～0.00015（即每米只能拉长0.1～0.15mm，超过后就会出现裂缝）。构件混凝土受拉不开裂时，构件中受拉钢筋的应力只能达到20～30MPa；即使允许出现裂缝的构件，因受裂缝宽度限制，受拉钢筋的应力也仅达到150～200MPa，钢筋的抗拉强度未能充分发挥。为了避免普通钢筋混凝土过早出现裂缝，可以充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，来解决这一问题。即在构件承受外荷载前，在构件的受拉区域，通过对钢筋进行张拉后将钢筋的回弹力施加给混凝土，使混凝土收到一个预压应力，当构件在使用阶段时外荷载作用下产生了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的发展，从而达到提高构件抗裂度和刚度的目的。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，称为预应力混凝土。

一、预应力混凝土的特性

与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土具有以下特点。

（1）对有效地利用高强钢材，提高使用荷载下结构的抗裂性和刚度。

（2）构件截面尺寸减小，能减轻自重，节约材料（可节约钢材40%～50%，混凝土20%～40%）。

（3）提高构件的耐久性。

（4）在大开间、大跨度与重荷载的结构中，具有良好的综合经济效益。

（5）工序较多，制作工艺较复杂，且需要张拉机具和锚固装置，操作要求较高。

预应力混凝土的应用范围越来越广，其不仅广泛应用在屋架、空心楼板、吊车梁和大型屋面板等单个构件上，而且还应用在多层厂房、电视塔、核电站安全壳、大型桥梁和大跨度薄壳结构等领域。在现代结构中，预应力混凝土具有广阔的发展前景和推广价值。

二、预应力混凝土的分类

预应力混凝土按预应力的大小可分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土；按施工方式不同，可分为预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等；按钢筋的张拉方法不同，可分为机械张拉（液压或电动螺杆）和电热张拉；按施加预应力的顺序不同，可分为先张法和后张法。

三、预应力钢筋

预应力混凝土结构有非预应力钢筋和预应力钢筋两种。非预应力钢筋可采用I级、II及钢筋和乙级冷拔低碳钢丝。预应力钢筋采用高强度、有一定塑性及较好的粘结性能的钢筋，目前较常见的有钢绞线、精轧钢筋等。

四、施工要点

1 底模

箱梁预制场地要平整，有良好的排水系统，底模要坚固，耐周转，几何尺寸符合设计要求，基础顶面光滑平整，两侧顺直，与模板接触效果好。

2 钢筋工程

（1）特点。箱梁中钢筋密、预留筋多、弯曲多、加工难度大，标准要求高。

（2）钢筋加工。加工前，首先按设计图纸，加工操作平台，将钢筋大样画在操作台上面，钢筋加工形状、尺寸严格按照设计图纸执行，钢筋弯钩、焊接严格执行现行施工技术规范。

（3）钢筋安装工艺流程。绑扎底板和腹板钢筋—布设正弯矩波纹管—安装侧模、芯模—绑扎顶板钢筋—布设负弯矩波纹管。

（4）钢筋绑扎。首先用记号笔将钢筋位置按设计图纸准确地画在底模上，将钢筋逐一按照图纸位置放好。制作腹板钢筋临时支架、预埋件的放置。这样既保证了钢筋间距符合要求，又方便了施工。

3 波纹管采用焊接固定法安装

严格控制其位置；操作方法：用Φ6钢筋加工成与波纹管直径相同的圆，按位置将其垂直焊接在腹板钢筋网片上，防止穿入波纹管时波纹管下落或上浮。混凝土浇筑之前，检查波纹管的位置，应先浇筑，后穿束。为避免波纹管浇筑时漏浆而堵塞孔道，在浇筑前把直径稍小于波纹管内径的高密度聚乙烯管（塑料管）穿入其中，浇筑中每隔20 min反复抽拉几次，浇筑完毕后抽出塑料管，张拉前再穿入钢绞线。

4 钢筋保护层

由于使用水泥垫块，容易在箱梁表面出现整块的印痕，影响外观质量，所以宜采用外购的塑料卡钢筋支撑保护层。

5 模板工程

5.1 外模

为了便于模板支拆和搬运，每节模板之间用活动螺旋连接，接缝处夹垫橡胶条，以免漏浆，保证表面平整度；侧模内侧用砂轮磨光，保证表面光洁度，用棉团对板面进行处理，使板面全部露出光泽，涂油保养。

5.2 箱梁芯模

箱梁芯模必须有足够的刚度。既保证几何尺寸不变形，又增加周转使用次数，同时有利于抑制上浮，采用钢结构组合模板作芯模，效果很好。

由于箱梁顶板混凝土施工完毕后，只有箱梁的两端可以畅通，因此要求芯模可拆成多个小片从两端取出。芯模上浮是常见的问题，它严重影响预制件的截面尺寸。在横向槽钢上拴接钢管，钢管抵在芯模底板上，槽钢两端用紧固螺栓拉结在两侧外模钢支撑上，槽钢两端支撑与底模固定，这样起到很好的作用。

6 混凝土工程

6.1 混凝土配合比

严格按照施工配合比，主骨料采用强度高的10 mm～20 mm碎石，用粒径小的骨料有利于混凝土进入梁底部。碎石粒径减小，会增加水泥用量，要控制水泥的最大用量，若水泥用量超过500 g/m3，宜采用高标号水泥来达到梁板的强度要求，不宜采用增加水泥用量的方法使其符合标准规范要求。

6.2 混凝土的浇筑

箱梁混凝土坍落度不宜太大，但由于钢筋密，并有波纹管等，也不宜过小，太大则很难消除外表面的气泡、水斑、砂线等缺陷，太小则混凝土密实度很难保证，一般为7 cm～9 cm为宜；石子粒径大或针片状含量超标，易产生云斑，应严格控制，拌和要均匀。可适当加长搅拌时间，这样可以消除由于外加剂拌和不均匀等原因引起的色斑。混凝土弹性模量一定要满足设计要求，如果偏小，容易使张拉后的拱度超过设计要求，混凝土浇筑采用一次成型工艺，由一端向另一端全断面推进，或者由中间同时向两端推进。

腹板混凝土浇筑采用对称分层方式进行，分层厚度不得大于30 cm，腹板混凝土的振捣采用复合振捣的方法，先用插钎特别是波纹管底部，再用振捣棒插入振捣，最后采用外侧附着的振捣器振捣。腹板混凝土浇筑必须注意混凝土的下料和振捣，两腹板必须同步对称进行，以避免芯模偏位。浇筑完一段腹板混凝土，拆走芯模压件后，浇筑该段顶板。顶板混凝土采用二次振捣工艺，以防止出现松顶现象。浇筑顶板混凝土时应注意控制好顶板厚度和坡度，做好压槽或毛面。浇筑后应及时全覆盖保湿养生。

五、结束语

预应力混凝土的概念是在19世纪末提出的，但早期的试验并不成功，使得预应力很快在混凝黏土收缩与徐变后丧失。直到1928年，法国工程师在对混凝土和钢材性能进行大量研究和总结后，指出了预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土，从而使预应力混凝土在理论上有了关键性突破。