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摘要：公路桥梁施工中，预应力技术已经得到了普及和推广。但由于预应力技术的复杂性，许多施工企业对其还不熟悉，相关设计人员也较少选用预应力结构。基于此，本文结合预应力技术的相关理论，研究了预应力技术在公路桥梁施工中的应用，并分析了施工技术要点，旨在为推广预应力技术的使用提供参考。
关键词：公路桥梁；预应力；问题
前言
预应力就是结构在承受荷载之前预先施加的力，目的是为了在结构中预先产生内力或整体变形，以抵消或减弱结构在荷载作用下产生的内力或变形。预应力技术在公路桥梁施工中的应用不仅不仅具有跨越能力大、受力性能好、使用性能优越、耐久性高、轻巧美观等优点，而且较为节约材料。因此具有非常广阔的应用前景。
1．预应力结构的优点
首先能够改善结构使用性能，通过对截面受拉区施加预压应力，可以均匀结构内力分布，降低截面应力峰值，使结构在使用荷载下不开裂或减小裂缝宽度，并由于预应力反拱而降低结构的变形，从而改善结构的使用性能，提高结构的耐久性。其次能够充分利用高强钢材，在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝宽度和挠度的限制，高强钢材的强度不可能被充分利用。而在预应力混凝土结构中，通过对高强钢材预先施加较高的拉应力，可以使高强钢材在结构破坏前能够达到其屈服强度或名义屈服强度。最后具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能，当作用在结构上的活载部分或全部卸载时，预应力混凝土结构具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能，从而提高了截面刚度，进一步改善结构的耐久性。
此外预应力结构还能够提高抗剪承载力，由于预压应力延缓了截面斜裂缝的产生，增加了截面剪压区面积，从而提高了构件的抗剪承载力。另一方面，预应力混凝土梁的腹板宽度也可以做得薄些，以进一步减轻自重。并且对于适合采用预应力技术的混凝土结构来说，预应力混凝土结构比普通钢筋混凝土结构节省20%~40%的混凝土和30%~60%的纵筋钢材，而与钢结构相比，则可节省一半以上的造价，具有明显的经济效益[1]。
2．预应力技术在公路桥梁施工中的应用
2.1预应力钢绞线的选择
预应力混凝土用钢绞线是用多根冷拉钢丝在绞线机上成螺旋形绞合，并经消除应力回火处理制成。钢绞线的整根破断力大、柔性好、施工方便，具有广阔的发展前景。
预应力钢绞线按捻制结构不同可分为：l×2钢绞线、1×3钢绞线和1×7钢绞线等。1×7钢绞线是由6根外层钢丝围绕着一根中心钢丝（直径加大2.5%）绞成，用途广泛。1×2钢绞线与l×3钢绞线仅用于先张法预应力混凝土构件。预应力钢绞线的捻距为钢绞线公称直径的12~16倍，模拔钢绞线的捻距应为钢绞线公称直径的14～18倍。钢绞线的捻向，如无特殊规定，则为左（s）捻，需加右（z）捻时应在合同中注明。在拉拔前，个别钢丝允许焊接，但在拉拔中或拉拔后不应进行焊接。成品钢绞线切断后应是不松散的或可以不困难地捻正到原来的位置。
2.2预应力锚具选择
预应力锚具的作用就是将在拉荷载作用下伸长的预应力钢筋可靠地锚固，阻止其回缩，长久维持预应力钢筋的伸长变形。预应力锚具的锚固能力和锚固的耐久性是锚具的核心性能指标。
锚具的工作过程和作用是：当混凝土的强度达到张拉的要求时，在预埋钢绞线的两端同时将锚垫板、锚板先后套穿在钢绞线上，用张拉机具对钢绞线进行张拉。当钢绞线被拉伸到规定长度时，将锚片填塞在钢绞线和锚板锥孔的间隙里；放松张拉机具，钢绞线回缩，同时锚片在锯齿形螺纹与钢绞线表面的摩擦力的作用下同步跟进深入锥孔，并塞实锥孔；随着荷载的增大，锚片受到的向心压力也增大，在向心压力的作用下锯齿形螺纹的齿尖越来越深地刻入钢绞线表面，产生了可靠的啮合效果，有效地阻止了钢绞线与锚片之间的相对滑移，从而实现了对钢绞线的锚固作用，能够确保预应力施工质量[2]。
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2.3预应力效应分析
预应力效应主要指结构在预应力荷载作用下的变形和内力。采用有限元方法分析预应力效应时，通常采用等效荷载法，即把预应力钢索和混凝土视为相互独立的脱离体，把预应力对混凝土的作用以等效荷载的形式代替。把等效荷载与其他外荷载采用同样的输入方法输入到程序中就可以得到预应力效应。但实际上，扣除预应力损失后，预应力钢索沿程的应力值是不相等的，因此所谓的等效荷载也是近似的[3]。
在复杂公路桥梁分析中，要对预应力效应进行客观模拟，须考虑预应力筋与结构间的相互作用机理。如对于后张法施工的预应力，在灌浆前后，预应力筋与结构之间作用方式不同，因此在计算预应力空间效应时须分阶段来处理。根据预应力筋与混凝土结构之间相互作用关系，对预应力效应分析共分成三个阶段来处理：初始施工阶段、正常使用阶段、极限承载阶段。
3．预应力技术的应用分析
3.1设计理论
在现代预应力工业民用建筑和公路桥梁结构的设计中，已采用的是概率极限状态设计法。
（1）部分预应力混凝土结构与无粘结预应力混凝土结构
目前，国内外对部分预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构的受力性能和设计计算进行了较深入的研究。在裂缝控制方面，提出了应正确考虑与荷载状态的关系，并采用频遇组合，考虑与环境条件的关系，重视非预应力普通钢筋对裂缝控制的作用及相应的计算方法。对无粘结预应力混凝土结构的受弯承载力和刚度的计算也取得了显著的进展，对其适用范围有了新的认识，即特别适宜于建造无粘结预应力混凝土平板和扁梁结构。
（2）预应力超静定结构次内力与内力重分布
对超静定预应力结构的次弯矩，非线性性能、弯矩重分布与调幅，以及极限承载力等方面都有较深入的试验研究和理论分析，并提出了相应的设计计算建议。
（3）结构耐久性设计
预应力结构耐久性问题是国内外工程界日益关注的课题，混凝土结构耐久性设计，已成为正常使用极限状态设计的重要方面。
3.2预应力施工工艺
预应力结构施工技术的新发展，主要反映在以下几方面：①超长跨度有粘结与无粘结预应力技术的应用与发展；②体外预应力施工新技术；③节段施工技术的发展；④与非金属预应力筋配套的预应力锚夹具的开发；⑤扁形波纹管与非金属波纹管的开发与应用。
为适应我国经济的发展，缓解交通问题给人们生产生活带来的不便，预应力混凝土结构的应用范围将更加广阔，因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作。和发达国家相比，我们预应力混凝土工程的研究相对落后。凭借我们已有的强大队伍，和一些单位在预应力技术推广应用中的创收实力完全可以承担和完成这些重要的科研任务。同时，设计和施工的分离也是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要成立大型强而有力的预应力混凝土工程公司，承担重大预应力混凝土工程，担负新技术开发研究，并做好与设计和施工之间的联系，以提高我国的预应力技术水平。
4.结语
目前，预应力不仅广泛地应用于混凝土结构，而且也应用于钢结构、组合结构、砌体结构等其他工程结构。预应力不仅用于结构设计，同时也用作施工手段。随着材料科学、计算理论以及施工技术的不断发展，预应力技术作为一种“主动设计”的方法将在公路桥梁工程中发挥越来越重要的作用。同时相关工作者也要不断加强预应力技术的使用、控制和研究，为更好的服务于公路桥梁工程施工提供技术支持。
参考文献：
[1]雷耀东.路桥工程施工预应力应用中存在的问题及解决方案[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（10）.
[2]肖启涛，孙天生，亓建新.预应力混凝土在路桥施工中的应用[J].中国新技术新产品.2013（08）.
[3]金龙云，李浩铭.浅析路桥施工中预应力技术的应用[J].科技传播.2012（08）.
个人简介：
赵程勋（1985.7-），男，广西合浦人，大专，从事路桥工程施工管理。
论文作者:赵程勋
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/12/1
标签：预应力论文; 结构论文; 钢绞线论文; 荷载论文; 混凝土结构论文; 混凝土论文; 技术论文; 《基层建设》2015年17期论文;