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摘要：本文重点分析了体外预应力在桥梁和道路施工中的应用，希望能够对读者提供一些借鉴和参考。
关键词：体外预应力；作用；应用
前言：在道路和桥梁建设过程中，预应力技术的有效应用能够提高建筑的坚固性，延长建筑的使用寿命。笔者曾参与太原市西中环兴华街跨线桥的建设，该桥梁是应用后张体外预应力的很好实例。可见预应力技术具有广阔的发展前景。
一、预应力技术的含义及其作用
在公路桥梁建设中，利用预应力技术，建筑单位可以了解整个公路桥梁的承载量和各个部位的承载限度，也是验收单位的检验途径之一。简单来说，预应力技术主要是利用了混凝土模块的浇筑技术，提高桥梁中的混凝土结构的承载限度和耐压力，多个角度都能承受较大的压力。预应力技术之所以能够引入到公路桥梁建设中，是因为预应力技术通常是运用在混凝土工程中。
伴随着国家经济的快速腾飞，公路桥梁作为基础性建设项目，数量会逐渐增多，其质量问题关乎人民生活和社会安定。①引入预应力技术可以有效地提高公路桥梁建设质量，提高混凝土结构的耐受程度；②预应力技术的使用范围比较广泛，除了公路桥梁建设项目可以使用之外，在边坡锚固这类小工程中也可以使用；③预应力技术在很大程度上节省了建筑材料的消耗，降低建筑成本，在减小整体建筑重量的同时，提高建筑材料的抗压力，在一定程度上避免发生桥梁裂缝问题；④在施工过程中，预应力技术具有操作安全，施工简单的优点，也正是因为预应力技术的诸多优势，它才能在建筑工程中快速发展。
二、体外预应力在连续刚构桥中的应用
目前，关于大跨径连续刚构桥跨中下挠的原因普遍分析认为：体外预应力一是收缩徐变估计不足，二是纵向预应力的有效应力随时间推移会降低。以往的设计大多是预留了体内备用束，施工时将管道预埋好，不穿钢绞线，封住喇叭口，需要时打开喇叭口，张拉钢绞线再灌浆，但通常再次施加体内力对改善下挠效果有限。为此，针对目前既有同类桥型出现的问题，在对桥设计中处理的方法是增设体外预应力筋，根据桥梁运营情况，需要时再张拉，如苏通长江公路大桥辅航道桥。
1、体外预应力在成桥阶段不受力
在国内一些已建的大跨连续刚构桥中，为了避免在运营中出现不可预测的跨中下挠等现象，在设计和施工中，箱梁内预留体外预应力孔和体外预应力转向块。如重庆嘉华大桥，杭州湾大桥引桥，苏通大桥辅航道桥及在建高家花园复线桥都增设和预留体外预应力索装置。在苏通大桥辅航道桥预应力的设计中，为了减少运营后的徐变下挠量，在跨中位置除了预留3对31Φj15.24外，还设计3对25Φj15.24体外备用钢束。这是典型的体内、体外预应力钢束混合布置的方式。
2、体外预应力在成桥阶段受力
在目前建成的大跨度连续梁桥中，体外预应力已得到应用，特别是在节段预制拼装施工的连续梁桥中设计及施工技术已经很成熟。已建成的苏通大桥北引桥采用75 m跨径的连续梁，集美大桥和厦漳跨海大桥的南汊北引桥均采用50 m跨径的连续梁桥纵向预应力配束均成功的应用了体外预应力索。而对于连续刚构这种桥型，重庆市新滩綦江大桥（75 m +130 m + 75 m连续刚构桥）体外预应力是国内首次将体外预应力技术应用到大跨连续刚构并实施的桥梁工程。其右幅桥采用体内体外混合预应力体系，预应力混合配筋的比例：体外预应力体内索满足施工阶段各工况受力要求，主要保证在施工阶段的节段浇筑和施工等荷载作用下，混凝土应力状态满足规范要求。在全桥施工合拢完成体系转换后，再利用体外预应力来保证结构在包括二期恒载和全部活载作用下满足各项规范要求。采用体外预应力对结构抗剪、抗弯等受力性能得到了改善。这种混合配索能有效的抑制腹板斜裂缝的开展，延长了结构的耐久性。另一方面因为全部体外预应力通过跨中后，给中跨跨中顶部带来过大的拉应力，为此，需在中跨顶板设置多束合拢索，以避免因体外预应力导致的顶板开裂。
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3、增加了体外预应力，与普通连续刚构结构差异
（1）体外预应力增设转向块
转向块是除了锚固构造外在跨内唯一与预应力受力结构有联系的构件，是体外预应力桥梁关键的结构构造之一。转向块的作用是传递体外束作用力，限制自由长度，调整体外束偏心距。转向块由于受较大集中力及预应力筋的摩擦作用，受力复杂，一旦设计不合理、结构措施不当或筋定位不准确，将给结构带来严重后果，故其设计直接关系着结构的使用效果和耐久性。
连续刚构桥的体外预应力预应力筋布置时，为避免在跨中锚固给腹板和顶底板带来不利影响，而只在端横梁或墩顶零号块处锚固，且要使体外预应力的线型完全满足截面应力变化规律，解决的办法只有通过增加多处转向，而设置过多的转向块将给施工带来不便且过多的转向器又会增加造价。
（2）体外预应力加厚墩顶零号块箱梁顶板
墩顶零号块顶板既有锚固，又有集中转向的位置，考虑到结构和受力要求，将零号块顶板加厚。
（3）体外预应力边跨端横梁
考虑到端横梁处需要对体外预应力进行张拉，以及将来的体外预应力更换空间，将端横梁沿纵向内缩，并预留人孔以作将来换索需要。
三、体外预应力在公路中的应用
1、应用于钢筋混凝土箱梁
在应用过程中，最重要的依据就是混凝土的相关比例设计，不同程度的混凝土配比可以呈现出不同的特质，预应力主要是提高原本的混凝土承载力，从而使混凝土处于高强度性能状态，确保混凝土的力学指标。所以在施工过程中，管理人员要熟悉设计图纸，并且严格按照图纸开展，包括：下料的数量和钢筋的焊接等工艺。
2、钢绞线应用于预应力技术
对于预应力技术的使用，在应用过程中钢绞线十分重要。在笔者接手的工程中，发现在公路桥梁施工中使用的大多是钢绞线，钢绞线具有重量轻，耐压力强，承载量大的优势。在预应力技术中，使用钢绞线工程的承载量和耐压力明显强于使用普通钢筋和冷拉钢丝的工程。钢绞线除了实用性具有优势以外，在经济性上也有重要价值，使用钢绞线的工程，一般来说可以减少三分之一左右的成本开支，所以无论在经济性还是实用性方面，钢绞线都具备明显优势。
3、在混凝土空心板中的应用
当公路桥梁工程的跨度直径处于16～25 m范围时，就容易发生断裂现象，面对这个问题，可以利用预应力混凝土空心板当做建材。断裂现象的概率之所以提高，就是因为在这个范围内，普通建材的承载力会随着断裂范围的增加而减小，空心板恰恰相反，它是随着范围的增加而承载力增大。为了增强公路桥梁工程的质量，空心板是很好的选择。不过当跨度直径超过25 m，钢性硬度会随着跨度的增长而减小，所以空心板的使用也是有限度的，跨径应当在25 m之内。
4、锚具应用于预应力技术
在使用预应力技术的过程中，少不了锚具的参与，在选择锚具时，需要注意两个重点参考指标：机械锚固和摩阻锚固。这属于两种不同类型的预应力锚具，所以在使用之前要根据不同工程项目的类型来确定锚具，最大程度保证预应力工程的质量。
5、应用于受弯构件中
这种应用主要是通过粘贴施工碳纤维片材，提高钢筋混凝土的承载量和耐压性，笔者认为这种应用可以算是一种特殊的加固方式。使用受弯构件之前，当原来的加固结构出现部分内力时，会促使构件碳纤维的变化范围缩小，建材不具备高强度性能。粘贴了碳纤维片材之后，结构具备了一定程度的初始拉应力，这样可以间接提高碳纤维片材的应力，使建材具备高强度性能。这种技术多应用于容易发生弯曲的构件中。
四、结束语
总之，随着我国科技水平的进步，体外预应力技术将不断深化，应用范围也日益广大，在人们的生活中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]尹浩辉.体外预应力连续刚构桥加固的效果分析[J].铁道建筑，2014（3）
[2]曾军.浅论公路桥梁施工中预应力技术施工质量控制[J].广西质量监督导报，2013，（7）.
论文作者:马津生
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：预应力论文; 体外论文; 技术论文; 桥梁论文; 锚固论文; 混凝土论文; 公路论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;