预应力技术在桥梁工程中的应用

范朝军

摘要：随着科技的进步，预应力技术被广泛应用于市政工程、房屋建筑工程、大型海港及码头等领域。预应力施工技术为我国建设领域的发展和推广奠定了坚实的基础。

关键词：桥梁工程 预应力技术 施工 应用

建国以来，我国经历了从社会主义计划经济到社会主义市场经济的重大转变。目前我国正处于新型工业化、信息化、城镇化和农业现代化建设的关键时期，随着我国西部大开发战略、一带一路、京津冀协同发展等区域经济战略的深入实施，我国基建工程飞速发展，混凝土、预应力混凝土结构成为我国主要的工程结构式。

一、预应力技术发展现状及趋势

1、预应力技术的发展现状

（1）、高强超高强预应力筋的采用

我国预应力钢材产品从建国初期单一的预应力钢丝，已经发展到预应力钢绞线、钢丝、钢棒、精轧螺纹钢筋等四大系列产品。

（2）高效率的张拉锚固体系

预应力锚固体系经过几十年的发展，技术日臻完善，预应力施加方便，安全可靠，张拉力最大可达上千吨甚至更高，锚具效率系数大幅提高。预应力产品日趋标准化、系列化，品种齐全（如环锚、吊杆锚、缆索锚及岩土锚等），可以满足各种不同的需要。

（3）不断创新的预应力结构体系

部分预应力混凝土、体内双向预应力混凝土、无粘结体内预应力混凝土、体外预应力混凝土及相关技术得到越来越多的应用，已成为预应力结构发展的重要方向。

2、预应力技术的发展趋势

未来的建筑结构工程，如采用轻质混凝土，建筑结构会更轻，抗震性能将会得到显著提高。而且预应力混凝土原料砂石、水泥供应充足，预应力钢材用量比普通钢筋混凝土也省很多。因此，预应力技术的应用是当前世界上最重要、最有发展前途的技术之一。

二、预应力施工材料

1、预应力混凝土

预应力混凝土结构中所使用的混凝土应具有强度高、质量轻、耐久性好的性质。目前，C50～C60的高强混凝土已普遍应用于国内预应力混凝土结构上，最高混凝土强度等级已达到C80，并逐渐向更高强度等级的混凝土发展。

2、预应力钢筋

预应力筋（Prestressing tendon）通常由单根或成束的钢丝、钢绞线或钢筋组成。在先张法生产中，为了与混凝土粘结可靠，一般采用螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线。在后张法生产中，则采用光面钢筋、光面钢丝或钢绞线，并分为无粘结预应力筋和有粘结预应力筋。

三、預应力施工方法

1、先张法施工

先张法施工是在混凝土构件浇筑前，首先在台座上或者钢模上完成张拉预应力筋，其次使用夹具将预应力筋临时固定于台座横梁上或者钢模上，最后进行非预应力钢筋的模板支设，钢筋绑扎，混凝土浇筑， 养护至设计强度等级的75%以上，放松预应力钢筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，使预应力混凝土构件获得符合设计要求的预应力值。

施工流程：台座施工→铺设、张拉预应力筋→临时固定→浇筑混凝土→养护至75%设计强度以上→放松预应力筋

2、后张法施工

后张法施工制作混疑土构件时，先在预应力筋的位置预留孔道，混凝土达到规定的设计强度后，穿入预应力筋，张拉设备同时开始张拉预应力筋，并将预应力筋通过锚具描固在构件的两端，最后进行孔道灌浆。

施工流程：台座施工→绑扎钢筋→安装波纹管→安装模板→浇筑混凝土→养护→张拉压浆

2.1、后张法工艺

2.1.1、孔道留设

孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作中的关键工序之一。为保证预应力筋线性能满足设计的线性，要对预应力孔道进行精确定位，根据预应力筋的布置计算出平纵横三维坐标进行精确定位，直线段定位筋间距不得大0.8m，曲线段定位筋间 距 不得大于0.5m。定位筋通常采用U型圆钢制作并固定在普通钢筋上。

注意事项：

当构造物主筋与孔道位置发生干扰时，应尽量少截断主筋并在截断处采取局部补强措施。成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆;对于孔道较长且呈抛物线性孔道为了保证后期压降密实及空气能及时排处因在最高点设置通气（灌浆）孔，并埋设通气管。

2.1.2、下料

钢绞线下料长度计算应考虑如下因素：孔道长度、工作锚厚度、穿心式千斤顶长度、工具锚长度。

钢绞线下料时严禁采用电弧焊或氧割下料剪短。

2.1.3、穿束

1、先穿筋：在砫浇筑前穿筋，省力、占用工期、摩擦大易生锈。

2、后穿筋：在砫浇筑后穿筋，不占用工期、摩擦小、不易生锈、穿筋困难。

3、设施方法及特点

人工法：适用于长度不大于60米的曲线预应力筋。

卷扬机法：长度大于80米预应力筋，每次2～3根钢绞线，速度快，效率高。

穿筋机法：大型桥梁与构筑物单根穿钢绞线，效率高。

2.1.4、张拉

2.1.4.1、准备工作

1、混凝土强度检验（强度、龄期、弹性模量）;

2、构件端部清理 ： 清理焊渣毛刺、石全残渣;

3、搭设操作平台;

4、安装张拉设备及描具;

2.1.4.2、张拉方式

1、一端张拉

（1）、适用千长度30米的直线预应力筋;

（2）、适用于锚固损失长度Li≥L（筋全长）的曲线;

（3）、适用于长度L>30米的直线预应力筋;

2、两端张拉

适用于描固损失长度Li≤L（筋全长）的曲线

3、分批张拉

适用于多束或多根预应力筋的构件应进行分批张拉，并且应对称进行

4、注意事项

张拉顺序的确定：图纸中有说明的按图纸说明施工，无说明时应该对称张拉;先长束，后短束。还应综合考虑到尽量减少张拉设备的移动次数。

5、数据复核

通过复核理论伸长量与实际测量的伸长量进行对比，偏差值不得超过±6%。

后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因 素影响：

（1）、管道弯曲影响引起的摩擦力;

（2）、管道偏差影响引起的摩擦力;

《公路桥梁施工技术规范》（JTG/TF50-2011）中关于伸长值△L的计算按照以下公式：

△L---各分段预应力筋的理论伸长值（mm） ;

Pp---各分段预应力筋的平均张拉力（N） ;

L---预应力筋的分段长度（mm）;

Ap---预应力筋的截面面积（mm）;

Ep---预应力筋的弹性模量（Mpa）;

2.1.5、预应力施工安全注意事项

1、钢绞线严禁电焊打火用做地线或高温烧烤，严禁电割和氧割。

2、高压油管使用前作耐压实验，不合格的不能使用。

3、油压表安装必须紧紧满扣，不得漏油。

4、 油路中有压力时，严禁拆卸油管系统部件，发生高压油路渗油时， 停止加压，及时修理。

5、 张拉时，千斤顶后面不准站人，也不得踩踏高压油管。

6、 张拉时发现张拉设备运转声音异常，立即停机检查维修。

7、 張拉时千斤顶升压或降压速度缓慢、均匀，切忌突然加压卸压。

8、 张拉作业平台应安全稳固，采取必要的措施固定千结构之上。

9、张拉加力时不得敲击碰撞张拉设备，油表要妥善保护避免受震。

10、夜间施工须保证良好的照明。

11、每班清点材料、机械、器具及废弃物等，保持场地内的整洁，做到工完、料净、场地清。

四、总结

预应力施工时必须严格按照操作规程进行，严禁胡干、蛮干，出现不可逆的质量事故对结构安全将是灾难性的，作为我们广大技术人员来说必须熟练掌握相关工艺和质量控制标准。

参考文件：

[1]屠月辉，以预应力技术促进结构混凝土可持续发展，《金属制品期刊》，2009

[2]陶永建，道桥施工中预应力的应用及存在问题的解决，《四川建材期刊》，2020

[3]裴闯，浅谈公路小箱梁预制施工技术，《建筑·建材·装饰期刊》，2018

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