桥梁预应力新工艺新技术研究

韩永军，谭 星，徐 正

(贵州高速公路开发总公司)

1 传统桥梁预应力施工存在的问题

混凝土是土木工程中最常使用的一种建筑材料，但是混凝土本身的抗拉伸强度十分有限，因此在一些对混凝土抗拉伸强度要求较高，尤其是在桥梁施工过程中需要通过给混凝土结构预加应力，以达到桥梁设计的要求。目前使用最多的是张拉预应力筋的形式，主要包括钢筋、钢丝以及钢绞线等高强度钢材，然后使用锚具、夹具以及连接器进行连接，主要形式如下表1所示。

表1 预应力筋与连接器的选择

从上表可知，桥梁预应力施工过程中锚具、夹具以及连接器需要根据不同的预应力筋品种以及预应力筋的数量、混凝土等级等相关因素进行选择，在预应力筋轻度等级已经确定的条件下，连接器组件的选择以及测试性能，应该同时满足锚具效率系数大于等于95%，并且预应力筋总应变大于等于2.0%两项要求。

传统桥梁预应力施工大都采用的体内预应力技术，即给桥梁混凝土内布设大量的预应力筋。使用这种方式虽然能够提高桥梁的抗拉伸强度，但是也导致了预应力筋的结构复杂、布置的管道十分密集，而且非常容易和桥梁自身内部的钢筋构造发生冲突，从而增加了预应力筋穿束的施工难度。此外，由于体内预应力技术常常需要十分密集的管道，会给后期的混凝土浇筑施工带来诸多不便，而且使用这种方式建造的桥梁，不利于后期预应力筋的保养以及维修工作，从而会影响到桥梁主体结构的可靠性以及稳定性。

2 桥梁预应力新工艺新技术研究

伴随着我国预应力技术的不断发展以及一些新材料的不断研发，使得预应力技术在桥梁建设当中的应用越来越广泛，以下就对桥梁预应力新工艺、新技术进行具体研究:

2.1 体外预应力技术

在桥梁建设当中采用体外预应力技术，即在混凝土结构体外布置预应力钢束，使混凝土施工免受密集管道的影响，从而改善桥梁结构的构造，使结构施工质量更加可靠。而且使用体外预应力技术可以有效地避免管道内复杂而且密集的预应力钢束给混凝土施工带来的困扰，在方便施工的同时还能够有效地确保桥梁结构的稳定性以及可靠性。而且体外预应力技术的优势还表现在，方便进行后期的保养和维修工作，可以通过简单的检测仪器甚至用直观的方式就可以进行预应力筋的质量检测。由于预应力筋使用的钢材在高应力作用下很容易发生腐蚀，并且由此引发应力腐蚀而使钢材断裂，所以预应力钢材的耐久性直接关系到整个预应力结构的可靠性以及稳定性。而是用体外预应力技术，就可以很方便的进行后期的保养和维修工作，能够对预应力筋进行更加彻底的检查，如果一旦发现存在安全隐患的地方，可以随时进调整和更换，比传统的体内预应力技术更加安全可靠。因此使用体外预应力技术能够在确保预应力筋的抗拉伸强度的同时有效地提高桥梁的使用寿命。体外预应力技术的推广和应用还能够促进一些相关结构的研究和发展。例如体外预应力技术实现了预应力技术与钢结构、钢筋混凝土结构的相互融合。在桥梁施工过程中使用体外预应力技术的波纹钢腹板、钢材或者混凝土桁架腹板等组合结构，可以在确保桥梁可靠性以及稳定性的同时可以减轻桥梁上部结构重量。

从桥梁结构的耐久性来分析，体外预应力技术具有自身防护功能，例如采用具有多种防腐涂层的无粘结钢绞线，可以有效地避免管道压浆不满以及空洞造成的灌浆质量问题，同时也避免了因钢筋混凝土自身发生碳化以及水泥混凝土灌浆开裂对传统体内预应力钢束产生的负面影响。从桥梁结构使用期内的经济性来分析，体外预应力结构可以有效地减小预应力筋的非受力需要尺寸以及用料量，降低整体结构的重量。而且，相比传统的体内预应力结构，如果在使用期内出现了质量问题，体外预应力结构的加固措施以及修筑成本也要远小于体内预应力结构，由此可见体外预应力结构具有很好的经济效益。总之，体外预应力技术已经在国外大面积的普及推广，无论是从建筑过程，还是从使用效果来分析，体外预应力技术都具有非常突出的优势，随着我国桥梁建设工程的不断扩展以及预应力施工经验的不断累积，使我国目前的体外预应力技术得到进一步的优化，促进体外预应力技术的发展与应用。

2.2 预制节段拼装施工工艺

预制节段拼装主要是将桥梁主体结构设计成节段的样式，然后在工厂预制后进行拼装，并且施加预应力使之最终成型。预制节段拼装施工工艺的优势在于:桥梁的预制节段拼装主要分为预制和架设两大部分，这样一来就可以在预知的同时进行组装，不仅能够有效地缩短桥梁架设的工期，而且还便于对预应力钢材进行局部调整，能够最大限度的确保预应力结构的质量;采用预制节段拼装的施工方法，可以在工厂中连续进行分段施工作业，充分发挥机械作业的优势极大的减轻了劳动量，使得桥梁预应力施工更加快速、高效的完成;使用预制节段拼装与体外预应力技术相结合的施工方法，还能够充分提高体外预应力的技术优势。现阶段我国的预制节段拼装施工工艺仍然处于发展时期，在主要设计思想以及施工技术方面与国外一些发达国家相比仍然存在一定的差距，相信通过不断吸取国外一些发达国家预制节段拼装的施工经验，并结合我国自身的发展特点提高预制节段拼装施工工艺的耐久性。

3 结束语

综上所述，由于体外预应力技术在性能、施工以及经济等方面表现出的优越性，使其在现代桥梁，尤其是大跨径桥梁建设工程当中具有非常广阔的应用前景。利用体外预应力技术进行桥梁建设施工具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等优点，所以在现代桥梁建设中得到了越来越广泛的应用。首先本文对传统体内预应力技术的技术特点进行分析，表明体内预应力技术具有结构复杂、布置的管道十分密集，并且不利于进行后期的养护维修工作;然后在此基础上进行优化，提出了了体外预应力技术，可以有效地避免管道内复杂而且密集的预应力钢束给混凝土施工带来的困扰，在方便施工的同时还能够有效地确保桥梁结构的稳定性以及可靠性。此外，本文还分析了预制节段拼装施工工艺，通过节段拼装的的方法提高了桥梁施工的机械化程度，有效地缩短桥梁架设的工期的同时还能够最大限度的确保预应力结构的质量。而且预制节段拼装施工工艺与体外预应力技术相结合，还可以使大跨连续梁桥在结构受力、使用功能和适应环境等方面可以充分发挥其自身的优越性。

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