道路桥梁工程建设中预应力技术的研究

贺佳

摘 要：预应力技术越来越普遍应用于路桥施工中，其不仅能有效提高道路桥梁建筑的使用寿命，还能减轻道路桥梁自重，提升桥梁结构的稳定性。预应力技术在受弯构件、箱梁钢绞线施工、混凝土和加固作业中使用广泛。在道路桥梁工程建设中，未来预应力技术研究的重点是要进一步开发应用新材料、加大应用技术研究力度和改进标准规范和设计方法。

关键词：预应力技术 道路桥梁 建设 研究

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0040-02

1 预应力技术概述

预应力技术，是指为了改善结构，在施工期间给结构预先施加压力，在结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消荷载导致的拉应力，避免结构破坏。混凝土结构中的预应力，是指在道路桥梁工程的建设施工过程中，使用碳纤维片对混凝土的应变能力进行加工，使之形成较强的抗压力。

在我国，预应力技术已经经历近60年的发展，逐步形成了比较成熟的技术。随着社会的发展和工程建设的需要，预应力的应用范围已经超出预应力混凝土技术，发展到了预应力钢结构技术等，并由单纯的房屋、桥梁结构逐步扩大到地下建筑、核电站安全壳等方面的应用。预应力经过常年的发展，被赋予了中国特色，并在道路桥梁工程中应用范围日益扩大。

2 预应力技术优势分析

随着我国经济的快速发展，尤其是国家“一带一路”等重大战略的需求，建筑行业迎来了突发猛进的发展阶段。自然，预应力技术也越来越充当了路桥施工的重要技术手段。预应力技术给道路桥梁隧道等带来的良好抗渗性和抗拉能力，最大化地保证了路桥施工的质量，从另一个角度而言，整体上提高了路桥的性能。对于道路桥梁等施工来说，混凝土和钢材应用如何，直接关系到预应力技术的效果。换句话说，预应力技术中的两个必要条件就是做好钢绞线和锚具的优化工作，一方面使施工材料与钢材得到最大程度的节约，另一方面在结构中防止混凝土开裂现象发生。预应力技术优势如下。

2.1 增强耐久性，有效提高道路桥梁建筑的使用寿命

我国人口数量居世界第一，随着交通运输业的发展，道路桥梁作为公共交通的主要干道，通行的车流量和运输量呈急速上升趋势，对桥梁结构的耐久性带来挑战。在道路桥梁工程中预应力技术的应用，能够有效提高道路桥梁的抗裂性、抗渗性和抗压性，减少混凝土裂缝，有力避免酸碱盐对道路桥梁的腐蚀，减少或消除外部重量对桥梁结构的拉力，保证了道路桥梁的使用寿命。

2.2 减轻自重，有效节省建筑材料

我国人均国土面积小，土地资源非常紧张，如何在有效的空间中建造实用的交通设施和线路，成为预应力技术施展拳脚的重要原因。作为道路桥梁建设中一项重要且基础的技术手段，能有效降低立交桥的建设高度，减小上桥引道长度，使土地资源得到合理化利用，带来了最大的社会经济效益。同时，从另一方面减少了钢筋和混凝土等的使用量。不仅能降低桥梁的自身重量，还给桥梁结构带来了良性的变化，预应力技术尤其对大跨度、重负荷的桥梁结构作用非常突出。

2.3 协同作用，提高受压构件的稳定性

在没有应用预应力技术的前提下，受压构件遇到一定压力时，因自身承受不了会发生弯曲和变形，一致混凝土等整个结构遭受破坏，影响工程质量。而预应力技术的参与使钢筋能够完全承载压力，还能协助消减周围混凝土的压力，提高了受压构件的稳定性能。

3 预应力技术在道路桥梁施工中的具体应用

3.1 应用于受弯构件中

在路桥工程中，预应力技术主要使用碳纤维。其简便、强度高，易产生应力，与混凝土应变增量直接产生关系。但是，施工中要注意混凝土和炭纤维应力的配合，如果混凝土应力超过碳纤维应力，那么就会损伤桥梁结构，碳纤维起不了任何抵抗压力的作用。因此，在使用碳纤维时，要对碳纤维加载预应力，让其在富有应力的基础上与混凝土完美结合，充分发挥出效果。

3.2 应用于混凝土施工中

混凝土预应力技术有着严格的使用要求和环境，只有合理运用才能发挥其重要作用。其主要集中在混凝土振捣技术：一是插入时要快，拔出时要慢，以免在混凝土中留下空隙；二是每次插入振捣的时间为20～30s左右；三是振捣时间不宜过久，影响混凝土质量；四是振捣时振捣器应插入下层混凝土10cm处；五是振捣插入前后间距一般为30～50cm，防止漏振；六是振捣时不要碰到模板、钢筋和预埋件。

3.3 应用于箱梁钢绞线施工中

在施工时，箱梁钢绞线预应力有许多环节需要注意。首先是钢绞线的张拉顺序，其横向钢绞线一般要求从上往下张拉，而腹板则是从下往上张拉。其次是时间要求高，预应力管道在箱梁钢绞线张拉后的一天内要完成压浆。最后是要因地制宜，天气状况不佳或发生下雨等情况下就不能施工，因为雨水会对箱梁钢绞线造成腐蚀，影响钢绞线的强度等，需要提前做好环境观察。

3.4 应用于加固作业中

道路桥梁的加固作业非常重要，是提高路桥承载力不可缺少的一步。一般而言，路桥工程大多通过改善构件结构来完成加固。预应力技术的应用，可以改变路桥的受力体系，从而增加预应力，提高桥梁承载力。

4 预应力技术发展展望

近年来，我国大力倡导绿色建筑和可持续发展，预应力作为结构高效、节材、耐久的技术必将得到更广泛的应用，成为未来大型复杂工程的重要选择。

4.1 突破技术瓶颈

虽然，预应力技术广泛应用于桥梁道路建设中，但是其也面临着发展的瓶颈，尤其是预应力钢筋的耐久性能、防火性能还不太理想，将是未来应继续改进和深入研究的方向。预应力技术要实现新的跨越，一是必须要积极发展预应力智能化张拉技术，减少人为因素对施工质量的影响，实现其智能化；二是要集中力量改进灌浆技术和设备，有效提高灌浆质量。

4.2 开发和应用新材料

材料是实现技术飞跃的基础，预应力技术如要得到长足发展，开发和应用新材料是必要条件之一。目前，高强度钢材在预应力技术中发挥了一定作用，但远还有提升的空间。要继续开发那些耐久性好、强度高、自重轻的碳纤维和聚酯纤维类材料，在實现质量提升的同时减少材料成本的投入。

4.3 提高技术标准

当前我国预应力混凝土房屋建筑水平还比较低，主要表现在： 一是某些预应力结构抗裂要求过严，造成钢浪费；二是综合技术效益分析研究薄弱，无法突显预应力结构的综合优势。此外，预应力技术作为绿色技术，推广空间还非常巨大。

参考文献

[1] 冯大斌，梁存之.现代预应力建筑钢结构的应用与发展[J].建筑结构，2011（11）：69-73.

[2] 江俊波.预应力技术在路桥工程施工中的应用[J].住宅与房地产，2017（29）：199.