浅谈公路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题
【摘要】近年来，随着经济的发展，特别是随着改革开放的不断深入，我国的经济建设取得了巨大的进步，与此同时，我国在路桥施工方面也在快速的发展着。在路桥施工中。预应力技术占据着十分重要的地位，其对路桥工程的质量和安全具有十分重要的作用。笔者结合自己多年来在路桥施工中预应力技术的研究，对此进行分析。
【关键字】路桥施工，预应力，应用分析 前言
在预应力混凝土桥梁结构中，根据张拉预应力钢筋(钢束)与浇筑构件混凝土次序的先后，可区分为先张法预应力混凝土结构和后张法预应力混凝土结构两种。而根据预应力钢筋(钢束)与混凝土之间的结合情况又可分成有粘结力筋预应力混凝土结构和无粘结力筋预应力混凝土结构。本文先简述预应力技术，然后将其在路桥工程施工中的运用作进一步阐述，并总结在工程应用中经常出现的问题，最后针对这些问题提出相关建议及改善措施。
一、道路桥梁施工中预应力的应用
1、预应力钢绞线的选择及安置
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、低松弛预应力钢丝、普通预应力钢绞丝、低松弛钢绞丝。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特点，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十分显著。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、松弛型、延伸率等。钢绞线的安置应在波纹管安装时进行。一般在桥梁施工中钢绞线都在30m以上，要求选取较为开阔平坦的地方作为下料场，并铺上彩条布和下垫方木，这样可以避免钢绞线接触地面而生锈，另外，在处理钢绞线时一定要小心谨慎，切不可将其在混凝土地面上强行拖拽。由于钢绞线盘重大、盘卷小、弹力大，在下料过程中可能会因为钢绞线紊乱并弹出伤到工作人员，因此，必须事先制作一个能够安放钢绞线的铁笼，下料时将钢绞线盘卷装在铁笼内，并缓慢将其抽出。钢绞线下料时除考虑正常长度外，还应该注意张拉设备、锚具等因素的影响。根据实际施工要求，应该将两端张拉的钢绞线的长度增加2m，一端张拉、一端锚固的钢绞线的长度增加1.2m。切割钢绞线时不能使用电弧，最好选用砂轮切割机，用20#铁丝以1～1.5m的间距编柬。编柬时，应该先理顺钢绞线，保证各钢绞线间不相互交叉，并使之松紧保持一致。定位完波纹管之后，可顺势将编好柬的钢绞线传过去。
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钢材的端部采用机械加工形成一个适宜于锚定的工作条件来加以锚固，这类锚具通常用于锚固高强度粗钢筋或集束型高强钢丝，也有个别锚固单根或多根钢绞线，其特点是锚具应力损失较小，连接比较方面，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”形成锚固作用，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、穿梭比较方便；不足之处是锚具应力损失较大，需要重复张拉或连接较不方便。
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OMA和MXY体系。该体系的顶板纵向钢束均采用弯曲相结合的空间曲线，集合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，较大限度的发挥力学效应，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，使箱梁尺寸完全有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之上，可以消除集中锚固点产生的横向力。
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者是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，它包括钢束松弛和混凝土收缩、徐变以及后期预应力束张拉造成的前期钢束与应力减小等引起的损失。
二、施工中预应力存在的问题
1、波纹管堵塞的问题
堵管主要是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象。波纹管堵塞会使得后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时，钢绞线实际伸长值与设计伸长值有差距，这样就会造成不必要的麻烦，既影响了工期又耗费了人力。产生这种现象的原因是在施工过程中施工人员没有严格按照规范安装波纹管，引起波纹管定位不准确导致弯折、套管接头松动，或者是在浇筑过程中，施工人员操作不当，造成波纹管破裂，直接造成了混凝土水泥浆深入到波纹管而堵塞了波纹管。另外，
波纹管本身的质量缺陷也会引起水泥浆渗漏造成堵管。
2、孔道堵塞的问题
预留孔道堵塞或塌陷会使预应力钢筋不能顺利通过，这样会影响张拉的效果，进而影响灌注工程质量。产生这种现象的原因是在水泥还尚未凝固之前就抽芯，这样就没有一定的强度，或抽芯太迟，就可能会拔断橡胶抽拔管。
3、预应力构件张拉前出现裂缝的问题
预应力构件张拉前出现的裂缝问题通常是由温差和收缩造成的，并且钢筋混凝土结构在使用荷载作用下出现裂缝是难以避免的，但是在预制场内的构件要尽量避免裂缝。裂缝主要出现在表面处，有时是在箍筋位置，有时从构件顶面一直延伸到构件侧面。
4、预应力超长时出现的一端张拉工艺问题
目前我国国内浇筑大跨度预应力连续箱梁底板预应力通常采用一端张拉工艺。但是根据国内外有关规范，跨度在30m或30m以上的预应力桥梁，都要采用两端对称张拉工艺，才能保证跨中承载力，否则就会导致因跨中承载力不足而造成的正截面裂缝。根据有关调查资料显示，在我国目前通车的公路桥梁中，存在着大量的因张拉工艺不合理出现的裂缝现象。
5、后张预应力结构张拉力控制的问题
预应力施工不规范，主要是张拉力控制是否正确对预应力桥梁质量有较大影响。张拉作业一般是同时控制张拉力和预应力筋伸长量，以张拉力为主，用伸长值校核张拉力。通常情况下张拉力的计量是采用1.5级油压，但是这种计量误差较大。因为有的千斤顶没有经计量标定就张拉，而且大部分张拉人员未经专业培训，或者作业时不够专心，就会出现较大误差。特别当多束张拉时，由于每束张拉力都不一样，往往在计算预应力筋的伸长值时不准确，不清楚弹性模量取值，这样就造成实际张拉时难以做到将伸长量控制在规范规定的范围内。
结束语
总之，预应力在道路桥梁施工中是一项复杂的工艺，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猛，相信预应力技术在道路桥梁施工中不断的成熟和严格按照规范办事，一些存在的问题将得到更进一步的解决，这样就可以保证工程的顺利施工和施工的质量。
参考文献：
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