预应力技术对桥梁重要性分析

黄国垒

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

社会经济的快速发展使桥梁工程建设数量不断增长，各类新技术与新材料在桥梁工程中广泛普及。预应力桥梁结构是常见桥梁形态，桥梁结构自身的承载力与稳定性可受到预应力施工技术应用水平的直接影响。因此，为从根本上提升预应力施工水平，需要明确工程施工要求，加强施工技术管理力度。

1 桥梁工程预应力施工技术

桥梁工程预应力施工技术主要就是使用钢筋或钢索预张力的反力作用，在混凝土受载前预先受压，使桥梁工程在运营阶段能够抵抗住较大的拉应力，从根本上保障桥梁结构整体承载水平。与普通混凝土桥梁结构相比，预应力桥梁的稳定性更强，但施工期间难度也较大，涉及更多专业技术。具体来说，桥梁预应力施工技术可分为以下几种类型。

1.1 预应力张拉施工技术

预应力张拉施工技术主要就是在混凝土构件中提前施加拉力，确保被施加预应力的张拉构件能够在承载应力的同时产生一定变形效果，确保结构能够承受住应有荷载力[1]。预应力张拉施工技术的应用能够从根本上提升构筑物刚性，规避桥梁工程振动与弹性变形问题，切实保障桥梁结构的稳定性与可靠性。

在预应力张拉施工工作开展过程中，预应力张拉工作需要首先进行预应力钢束穿束，然后安装锚具、千斤顶与张拉设备。在设备安装检验通过后进行张拉锚固处理，按顺序拆除千斤顶与张拉设备，对构件进行压浆与养护处理。

在预应力张拉过程中，锚具夹片应当做好防潮与防锈蚀工作，避免锚片在锈蚀后出现滑丝。夹片安装时需要确定孔道内是否存在杂物，防止混凝土浇筑过程中出现污染问题。在开始张拉时，需要首先观察锚环，确保锚环能够与垫片紧密贴合在一起。在张拉工作完成后，还需要对钢筋的伸长值进行校核，避免出现钢筋张拉不足或者张拉超标问题。

1.2 装配式施工技术

预应力桥梁施工期间还涉及到装配式施工技术，要求相关工作人员应当从桥梁工程实际建设特征角度出发，选择适宜的起吊设备，将预应力结构起吊至指定位置，分结构开展各类施工工作[2]。在所有结构均配备就位后，需要对结构进行装配处理，使用装配式施工技术，从根本上保障施工质量与效率，使预应力桥梁工程能够遵照预期施工目标有序开展。

1.3 顶推施工技术

顶推施工技术应用在截面尺寸相同的预应力施工中，在使用该施工技术时，需要保证每一节桥梁结构强度被控制在10～30 m。在工程施工期间应当首先完成箱梁预制工作，然后采用水平液压设备对箱梁结构顶推进行就位连接，切实保障连接工作可靠性。在箱梁前端位置需要设置钢导梁，如箱梁跨度超过50 m，则需要配备临时支墩结构。顶推施工技术能够有效控制预应力桥梁高空施工量，保障工程安全高效开展。

2 桥梁工程预应力施工要点

2.1 预应力工作台搭设

在搭建模板制作平台时，需要对模板所处区域的地基结构进行压实处理，在基础层中铺设砂浆片石，将片石厚度设置为30 cm。采用C25混凝土对工作台进行浇筑处理，将厚度为6 mm的钢板作为底模，长度及宽度需要分别设置为26 m与0.6 m[3]。在工作台两侧埋设厚度为5 cm的槽钢，将槽钢结构与钢板结构牢固焊接在一起，并使用砂轮对缝隙进行打磨处理，消除工作台底模毛刺，从根本上保障底模的稳定性与可靠性。为防止应力过大导致底模断裂问题，还需要在每一片预应力梁端头2 m范围内铺设钢筋网，并在每个底模顶部位置设置13 cm的预拱度，确保工作台能够保障预应力桥梁工程施工工作顺利开展。

2.2 桥梁工程预应力钢筋的安装要点

为充分发挥预应力技术在提高桥梁工程整体建设水平中的重要作用，应当结合预应力计算结果，明确预应力施工要点，优化现有施工方案，选择适宜的钢筋安装技术手段。

首先，重点关注公路桥梁施工期间的钢筋安装过程。预应力技术可切实保障工程实际建设质量，促进工程有序开展。在工程施工中需要依照更为严格的要求安装钢筋，避免预应力筋在安装期间出现破损等问题，增强预应力结构整体的力学性能。在预应力筋安装期间，还需要注重控制钢束的伸长值，要求相关工作人员对此数值进行精准计算，选择适宜的钢筋材料。

其次，安装桥梁工程预应力构件时，需严格检查桥梁结构内波纹管，出现质量问题及损坏的波纹管需要直接弃用，避免其对工程整体建设质量造成不利影响。

2.3 张拉注意事项

在张拉环节，夹片与锚板锥口不可附着泥浆或其他杂物，也不得出现锈蚀情况[4]。锚具安装后应当进行及时张拉，避免锈蚀作用而出现滑丝或断丝的问题。在选择限位板过程中，需要结合钢绞线实际外径情况进行选择，注重在张拉系统使用前进行标定。

张拉锚固后应当及时进行压浆处理，压浆需要控制在48 h之内完成。如因特殊条件导致压浆时间延长，则需要采用保护措施避免锚固装置及钢绞线出现锈蚀情况。

在距离锚具75 mm以外使用切割机以及相关保护对策，锚具附近的温度应控制在150℃以下，避免夹片受热退火出现滑丝问题。

张拉工作开展前还需要对张拉系统进行全面检查，张拉期间千斤顶后方需禁止站人。检查静载锚固与低负荷性能试验，确保侧锚板、连接器体内锥孔、夹片等外表面清洁。用汽油或煤油清洗锚板油污、接设备内锥孔与夹具的内外表面。注重分析张拉环节滑丝问题发生原因，结合原因制定专项可行解决对策。

2.4 桥梁工程混凝土浇筑控制要点

在桥梁工程预应力施工时，还需要做好混凝土浇筑工作，控制粘结段长度，注重考虑到钢绞线穿束期间的张拉伸长值，使桥梁预应力筋两端的粘结段数值能够基本保持一致[5]。在桥梁孔道灌浆施工期间，需要确保预应力筋施工质量检验合格，对预应力筋的伸长值进行按数计算与实时分析，使最后计算出的应力指标能够在混凝土受力性能设计期间发挥出重要参考作用。

配合使用真空辅助压浆技术手段，在压浆前需要按照设计要求合理设置浆液配比值，加入适合的外加剂。对抽真空设备及压浆机运行状态进行全面检查，在压浆管道两端安装短管接头，梁体一端接口上安装压浆管及压浆机，另一端预留接口上安装抽真空机。严格遵照从下至上的压浆顺序，确保压入的水泥浆液始终饱满密实。

在压浆机启动前，还需要将压浆管中的水彻底排出，将孔道内抽真空度维持在-0.06～0.10 MPa。初始注浆速度需要控制在较慢状态，在压力无异常时可更换快速档压浆。水泥从抽真空端透明真空管流出时需要关闭真空机阀门和真空机，打开排废管道阀门，使水泥将从管道内流出。

混凝土浇筑完毕后应依照安装顺序拆卸真空泵，并将真空泵中的搅拌机、橡胶管以及阀门都清洗干净。在初凝完成后拆下两端短管接头，除去承压板表面杂物。

2.5 结合施工要求开展预应力施工工作

要求桥梁工程预应力施工工作应当结合工程实际施工要求开展。如在箱梁施工过程中，可以借助比例法与规范要求确定施工期间的钢绞线材质，对预应力筋进行规模生产[6]。结合预应力筯计算结果控制预应力筋的伸长值，确保该预应力筋的施工质量与实际标准相符。

2.6 桥梁工程预应力计算

在桥梁工程实际施工期间，需要采用预应力技术对桥梁整体的预应力进行分析。基于桥梁工程箱梁结构，利用软件模拟的方式开展对称悬臂浇筑工作，在现场搭设托架使两边跨能够同时施工。

对桥梁工程施工阶段预应力计算结果进行细致分析，发现极限状态时桥面板与底板的拉应力超过了3 MPa。但由于此种极限状态不会频繁发生，因此，可判定桥梁工程相关结构预应力性能符合实际设计要求。在公路桥梁预应力施工时，因桥梁混凝土结构浇筑的受弯及受拉性能比较差，还需要采用预应力机组的方式增强桥梁结构中的弯拉性能，增强工程整体受力水平。

将预应力技术应用在桥梁工程施工计算过程中，能够使设计与施工人员更加清楚地了解到预应力结构在工程施工中占据的重要地位，观测预应力钢筋在张拉一直到锚固期间的受力以及变形状态，从而对现有桥梁工程施工方案进行不断完善。通过精准计算出桥梁工程施工时间的预应力钢筋伸长值，对桥梁工程预应力能够产生的应力应变效果进行控制，切实保障工程整体施工质量。

3 桥梁工程预应力技术应用重要性

城市化发展进程的不断加快使桥梁工程建设规模日渐扩大，预应力技术被更加广泛地应用在桥梁工程建设过程中，对推动地区交通事业发展意义重大。当前预应力技术主要被应用在桥梁受弯构件及桥梁加固环节。但受各类因素影响，在预应力施工过程中依然存在较多质量问题，难以从根本上保障桥梁工程整体施工水平。因此，为充分发挥预应力技术的积极作用，施工部门还需加强预应力技术应用期间的管理力度，制定出专项可行的预应力施工技术方案。

3.1 预应力技术在受弯构件中的应用重要性

在现阶段桥梁工程加固工作中可使用碳纤维施工材料增强结构整体刚度及承载力，延长工程全寿命运营周期[7]。通过将预应力技术应用在桥梁工程受弯构件中，可以有效避免受压区混凝土结构压应力过大，超过混凝土自身极限压应变值引发断裂问题，从根本上提高混凝土受弯构件的极限承载力与极限拉应变值，增强桥梁工程整体承载力。

3.2 预应力技术在加固中的应用重要性

在桥梁加固工程中，需要通过加强构件强度提高各项性能，切实保障公路桥梁工程承载力，使桥梁工程能够切实满足日渐增长的交通通行要求。同时，通过高质高效地使用预应力技术，还可以减少加固期间混凝土的初始应变值，使构件在受压区预先产生拉应力，在受拉区域预先产生压应力，有效控制构件在初始弯矩作用下的压应变值与拉应变值，增强钢筋结构整体强度。

3.3 预应力技术在多跨连续桥梁中的应用重要性

从受力角度分析，钢筋混凝土多跨连续桥梁结构可分为正弯矩区与反弯矩区两种类型。其中，支座一般位于负弯矩区，跨中位于正弯矩区。在多跨连续桥梁结构极限抗弯承载力、极限抗剪承载力与预期设计目标存在一定差距的情况下，可使用预应力技术对该桥梁结构进行加固处理。

4 桥梁工程预应力技术应用存在的问题与解决对策

4.1 预应力筋管道堵塞

在应用预应力技术过程中，由于一部分施工人员操作不当，在浇筑完成后没有及时清理机械设备，导致预应力钢筋管道出现堵塞问题，使预应力张拉工作难以正常开展。

为降低管道堵塞问题发生几率，需严格遵照管道施工规范开展施工作业。做好管道内定位工作，避免管道出现弯折或扭曲。要求施工人员需严格依照相关规定开展抽芯。

4.2 预应力钢筋张拉度不足

预应力钢筋张拉不足的原因主要为预留管道不顺直，钢筋平均张拉应力以及摩擦应力会因受影响而降低。在弹性模量计算期间的模量数据存在误差，导致计算伸长值与实际伸长值不同。在预留预应力钢筋管道过程中，需要对管道内每一处坐标进行精准计算，使管道线性平滑顺直，防止因施工导致管道局部弯曲问题出现。在混凝土施工前还需要对钢筋质量进行严格检查，检查通过后方可开展后续预应力施工作业。

5 总 结

预应力桥梁结构对保障桥梁工程建设质量对于效率、延长桥梁工程全寿命周期意义重大，为从根本上提升预应力桥梁结构施工水平，相关工作人员需结合工程现场具体条件选择适宜的施工方式，制定出专项可行的施工技术管控方案，确保预应力桥梁能够始终处于高质高效状态。

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