浅论道路桥梁施工中预应力的应用以及存在的问题

浅论道路桥梁施工中预应力的应用以及存在的问题

【摘 要】：文章简单介绍了预应力技术在道路桥梁施工中的优势，结合工程实践，分析了道路桥梁施工中预应力的应用，提出了道路桥梁施工中预应力技术存在的主要问题。

【关键词】：道路桥梁；预应力；应用；存在问题

中图分类号：U445 文献标识码：A

引言

随着我国社会经济的迅速增长和建筑工艺的不断进步，预应力技术也在道路桥梁的建设中得到了越来越广泛的应用。与传统的路桥施工工艺和技术相比，预应力技术虽然在起步上相对较晚，但其在路桥施工中的发展却异常迅速，近年来已经在理论计算、检测试验设备材料以及整个施工工艺流程和技术措施等方面形成了一套完整而可靠的体系。相信随着预应力技术在道路桥梁施工中的应用越来越成熟，一些存在的问题得到更进一步的解决，其应用的前景还会与日俱增，加倍地广阔。

1 预应力技术的优势

预应力技术在道路桥梁中的应用并非只局限于路桥的结构，而且还被运用到路桥的加固维修、山体边坡等的加强锚固、大型构件提升以及顶推施工等各个方面，由于预应力技术的应用不仅能够节省道路桥梁的施工材料，并减轻其自重、增强其结构的抗渗能力和抗裂水平、降低其结构主拉应力和竖向剪力、提高其结构刚度，而且同时还具有施工工艺便捷、结构形式简单、设计安全可靠等特点，因此预应力技术在道路桥梁的建设中，尤其是近年来我国大力开发和提高交通设施的建设浪潮中，对于增强道路桥梁的承载能力和使用年限等方面，都有着非比寻常的重要意义。

2 道路桥梁施工中预应力的应用

2.1预应力钢绞线的选择

目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线由于其高效、经济、施工方便，使建筑构件轻薄美观的优点，已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上，如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。使用预应力钢绞线至少可节省钢材1/3以上，其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑

以下几个方面：钢绞线性能参数，包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等；钢绞线标准，包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。

2.2预应力锚具的选择

后张法预应力混凝土结构所使用的锚具，主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类，机械锚固类锚具是在预应力钥材的端部采用机械加工形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝，个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。其特点是锚具应力损失较小连接比较方便，在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具，将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用，这类锚具品种较多，应用较广，其特点是锚力变化较多、吨位较大，穿索比较方便；不足之处是锚具应力损失较大，要重复张拉或连接较不方便。

2.3预应力体系的设计

预应力混凝土桥梁预应力体系的设计通常采用OVM和XYM体系。该体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲相结合的空间曲线，集中锚固在腹板顶部承托上，底板钢束则尽可能靠近齿板处锚固。这样布束具有如下特点：

（1）使预应力具有最大力臂，较大限度地发挥力学效应，同时由于布束接近腹板，预应力以较短的传力路线分布在全截面上。

（2）顶板束锚固在承托中，不需设置复杂的齿板构造，使箱梁尺寸完全由受力需要来控制设计。

（3）顶、底板钢束在平面上按同样的S线型锚固于设计位置上，可以消除集中锚固点产生的横向力。

2.4预应力效应的分析

在预应力混凝土结构设计实践中，通常是根据经验先假定预应力钢束的分布图，而后进行应力分析（也就是全桥正常使用极限状态验算），检查结构各部截面的应力状态，当不能满足要求时，则改进钢束分布，经过多次尝试，得到满足应力要求的钢束分布图。所以说，预应力筋、预应力锚具和预应力体系设计归根到底取决于预应力效应的分析。预应力损失的计算包括瞬时损失和后期损失两个方面。瞬时损失是在钢束锚固前或锚固时可能出现的损失值。对于后张预应力混凝土结构，一般包括钢束与预留孔道之间的摩阻损失、张拉时构件长度的缩短———即弹性压缩损失以及锚具变形的损失。后期损失是在钢束锚固后发生的损失，它包括钢束松弛和棍凝土收缩、徐变及后期预应力束张拉造成的前期钢束预应力减小等引起的损失。

3道路桥梁施工中预应力技术存在的问题

3.1预应力钢筋管道堵塞

由于在混凝土浇筑过程中野蛮作业或未做好及时的保护跟进工作，都有可能导致预应力钢筋管道出现堵塞的现象，从而致使穿预应力钢筋时无法顺利通过，或者是影响张拉的效果，即张拉时预应力钢筋的实际伸长值与理论计算值有很大的出入，从而给路桥施工的成本和工期等方面都造成很大的麻烦。因此，要避免出现预应力钢筋管道的堵塞现象，不仅要求在施工过程中严格按照规范安装管道，对管道进行精确的定位并且采取措施防止其发生弯折，扭曲以及接头松动等现象，并在浇筑混凝土的过程中要杜绝野蛮施工，并安排专人跟班保护，同时，对于预留孔道的施工作业，还要控制好抽芯的时间，保证既不能在混凝土没达到规定的强度之前就抽芯，也不能因为抽芯太晚而导致拔不出来或者将橡胶抽拔管拔断。

3.2张拉控制不严谨

由于预应力技术起步较晚，目前我国道路桥梁预应力施工过程中的不规范行为相对较为严重，尤其是张拉控制不严谨的现象最为普遍。许多工程采用 1.5 级油压进行张拉力的计量，导致误差较大，甚至有的工程还未对千斤顶进行计量标定就投入张拉的使用中，另外很多张拉人员都未经过专业的培训，临时充当先锋，以致于出现张拉力失控甚至张拉力忽高忽低的情况 特别是进行多束张拉时，由于张拉控制不严谨，每束张拉力都不同，往往会对预应力钢筋混凝土结构产生很恶劣的影响。因此，要想控制好道路桥梁预应力工程的施工质量，根本的解决办法就是要在规范施工的方面狠下功夫，追求专业性、科学性，采用专业的张拉人员 队伍和设备，严格杜绝施工中不规范、不严谨的行为。

3.3张拉前出现裂缝

钢筋混凝土结构由于其自身的干缩和温差等原因，容易出现裂缝，尤其是在道路桥梁的大型预应力钢筋混凝土结构和构件中，往往在张拉前就已经出现裂缝，从而使得预应力技术的应用没能实现其抗裂的效果。这类在张拉前产生的裂缝一般分布不均，且宽度较细，多出现在表面并与短边平行，因此，要充分实现预应力技术的效果，避免张拉前的裂缝，首先就应当控制预应力结构和构件的内外出现过大的温差，具体可以在高温时使用低水化热水泥，在低温时采取保温措施，并且适当延长拆模的时间，使其能够缓慢降温。

3.4收缩徐变过大

在道路桥梁中的预应力混凝土路面施工过程中，由于混凝土路面的收缩和徐变过大而引起的预应力损失通常都对工程的质量产生极其恶劣的后果。因此，在路桥预应力混凝土路面工程中，不应通过额外采用外加剂的方式来增加混凝土的和易性，而应采用强度较高，水灰比较小的混凝土来进行施工，通过高质量混凝土自身收缩和徐变小的特性，来避免这类情况的发生。

结束语

道路桥梁结构预应力设计中考虑混凝土强度变化的问题，是一种新思路和新方法，传统的结构设计理论在这个问题上存在缺陷，需要完善。与传统的路桥施工工艺和技术相比，预应力技术虽然在起步上相对较晚，但其在路桥施工中的发展却异常迅速，近年来已经形成了一套完整而可靠的体系。相信随着预应力技术在道路桥梁施工中的成熟，一些存在的问题将得到更进一步的解决，其将会有更广阔的应用前景。

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