摘要：预应力技术在道路桥梁施工过程中应用极为广泛，合理运用预应力技术可以保障道路桥梁的施工质量，使施工具有安全性和高效性，而高速公路建设也成为近些年来，我国大力发展交通运输业，提升经济发展速度的关键与根本，故而其公路桥梁施工环节显得尤为重要。本文阐述了如何在高速公路桥梁建设中运用预应力技术，讨论了预应力技术在高速公路桥施工中的技术要点。
关键词：高速公路桥梁；预应力技术；桥梁施工
前言
近年来，我国市政建设工程发展日益加快，高速公路桥梁建设飞速发展，对高速公路桥梁施工质量的要求也越来越高。在高速公路桥梁施工中运用预应力技术显著提高了高速公路桥梁的质量。预应力混凝土具有其自身的优势，如：高刚度、高强度、强抗裂性等，这些优势便于预应力技术在高速公路桥梁施工中广泛应用。
一、公路桥梁施工中预应力技术的设计
我国高速公路桥梁建筑施工中应用最为广泛的技术为预应力技术，对于建筑工程设计人员来说，在设计预应力混凝土结构时，要使其完全满足高速公路桥梁施工的要求。设计人员要根据高速公路桥梁的设计方案设计预应力混凝土，同时要明确预应力混凝土的最大荷载，使其符合高速公路桥梁的要求。要想消除混凝土结构因变形而对桥梁建筑产生的影响，设计人员要明确预应力技术所需的强度，同时要科学严格地计算其材料应力与结构强度。除此之外，在高速公路桥梁施工过程中，要把材料应力控制在合理的范围内，进而使预应力技术更好地应用于高速公路桥梁施工中；还要将其相关数据控制在合理的范围内，同时还要确保其满足高速公路桥梁施工提出的要求。总之，为扩大预应力技术在公路桥梁施工中的应用范围，从根本上提高桥梁施工的质量，设计人员要严格按照规范进行设计，同时进行科学合理的计算与验算。
二、当前高速公路桥梁施工过程中预应力施工技术应用存在的问题
2.1 波纹管堵塞
在施工中最容易出现堵管问题，不仅耽误工期，还增加时间、财力、材料等成本。同时这种问题还会造成张拉预应力产生偏差，降低工程质量。究其原因主要在于施工人员在施工时随意性比较高，操作不规范，施工方案与设计方案存在脱节现象。此外，材料的质量较差，检查不到位也是造成堵管的主要因素。
2.2 混凝土弹性、强度的增长在速度上存在差异
强度增长速度明显快于弹性增长。这就对预应力结构张拉时机提出了较高要求，过早或过晚都会对结构造成一定损害，影响最终的成品质量，往往达不到验收标准。
2.3 受温度影响严重
由于混凝土结构干缩以及外界气温条件的影响，预应力结构张拉前，构件可能出现裂缝，通常在表面出现细小、不均匀分布的的裂纹，也有从顶面延伸到侧面的裂缝，造成构件质量严重下降。裂纹在一些构件是允许的，但有数量和宽度等方面的限制，尤其是在构件内部，裂缝是必须要避免的。
2.4 锚具问题
市面上流通的锚具，尽管价格并不是很高，但其质量、规格等参数较低，导致锚具质量并不高，对预应力构件有较为严重的影响。
2.5 施工质量难以满足要求
有些工程对预应力长束张拉有较高要求，而在实际的大跨度预应力束施工中多是一端提供拉力，这种情况下显然难以保障施工质量，甚至一些不合理的张拉会造成大面积的损坏，严重限制了预应力技术的发挥。由于预应力束的处理需要处理很多孔道，要保证最终的成品质量，可采用两端同时张拉的方法。
三、预应力张拉技术的注意事项和工艺流程
3.1 张拉前的准备工作：
预应力筋要按设计及规范要求进行，对所用钢铰线进行检查，保证其无锈蚀、无硬伤，钢铰线下料时先在切口两侧各5cm处用铅丝线扎好，以防散开。预应力钢筋的张拉是保证预制梁质量的关键工序，张拉前需对试块的强度进行检验，只有砼试块抗压强度达到100%，且其具有7天以上的龄期方可进行张拉。
3.2 锚具安装：
根据设计图纸给出的位置，固定张拉端的锚垫板、喇叭管、螺旋筋；注意锚具位置正确，且牢固；波纹管及喇叭管连接处用胶带密封，以防止浇筑砼浇筑过程中，进入波纹管排水孔位置，矗立在波纹管最高点，同样排气孔与波纹管连接处用胶带密封。
注意事项：
（1）张拉端的锚垫板安装必须与钢绞线束垂直，成90°角。
（2）在钢筋绑扎过程中注意保护波纹管，不要踩踏和重物挤压波纹管，防止波纹管破裂漏浆。
（3）采用两端同步、对称张拉，张拉过程中保持两端的伸长量基本一致。
（4）如一端油泵过快，另一端油泵较慢，就让油泵快的一端先停一下再启动，尽量保持一致；操作指令听不清，导致两端启动油泵不一致，加强两端之间的协调；预施应力值以油表读数为主，钢绞线伸长值作校核，同一束两端伸长值大致相等，实际伸长值与理论伸长值之差控制在6%以内。
（5）张拉施工必须检查三同心两同步：三同心：预应力管道与锚下垫板的锚口同心、锚垫板锚口与锚圈同心、锚圈与千斤顶同心。两同步：张拉时两端及两边必须同步、对称张拉。 保证张拉工作顺利进行，不致增加孔道摩擦损失。
3.3 张拉：
预制梁混凝土强度计弹性模量均达到设计的100%时，方可张拉预应力钢束。钢束采用两端对称张拉，30m梁张拉顺序为N1、N3、N5、N2、N4号钢束。钢束示意图如下：
50米T梁钢束按对称原则张拉，从两边向中间对称张拉，每次张拉不小于两束。
（1）程序 30、40米小箱梁张拉程序如下：预应力张拉程序按设计要求进行，对于自锚式千斤顶及低松驰钢绞线，其张拉程序为：0→0.1σcon→0.2σcon→张拉控制应力σcon (含锚口摩阻损失)持荷5min锚固。预应力张拉采用双控法施工,即以控制应力进行张拉,以钢绞线伸长量校核,钢绞线伸长量的量测注意：0→0.1σcon的伸长量不宜直接量测，而采用推算的方法，即以0.1σcon张拉到0.2σcon的钢绞线伸长量作为0→0.1σcon的伸长量。两端钢绞线的实际伸长值与理论伸长值对比,误差在±6%以内，否则要查明原因后再进行张拉。50米T梁张拉程序如下：预应力张拉程序按设计要求进行，对于自锚式千斤顶及低松驰钢绞线，其张拉程序为：0→0.15σcon→0.3σcon→张拉控制应力σcon (含锚口摩阻损失)持荷2min锚固。
预应力张拉采用双控法施工,即以控制应力进行张拉,以伸长量校核,钢绞线伸长量的量测注意：0→0.15σcon的伸长量不宜直接量测，而采用推算的方法，即以0.15σcon张拉到0.3σcon的钢绞线伸长量作为0→0.15σcon的伸长量。两端钢绞线的实际伸长值与理论伸长值对比,误差在±6%以内，否则要查明原因后再进行张拉。
(2)理论伸长值： 后张法预应力钢绞线张拉伸长值计算公式如下：
Ay—预应力钢绞线的公称截面积mm2 ΔL—预应力筋理论伸长值（cm）Es—预应力筋弹性模量MPa（N/mm2） Pp—预应力筋平均张拉力（N）x—从张拉端至计算机截面孔道长度（m）P—预应力筋张拉端的张拉力（N）θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角（rad） K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 μ—预应力筋孔道壁的摩擦系数。
(3)实测伸长值：在初始张拉力10%σK状态下作出标记，钢绞线张拉10%σK作为初应力，初应力伸长值采用理论推算伸长值， 15%σK～100%σK的伸长值作为实测伸长值。 (4)偏差处理： 箱梁预应力的张拉采用双控，即以张拉控制为主，以钢束的实际伸长量进行校核，实测伸长值与理论伸长值的误差不得超过规范要求，否则停止张拉，分析原因，在查明原因并加以调整后，方可继续张拉。张拉完成以后，实际测量的伸长值与理论伸长值之差不超过±6%，否则采取如下步骤予以调整。a对千斤顶以及与之配对使用的压力表进行重新校准; b对钢绞线作弹性模量检验;c放松预应力钢铰线重新进行张拉;d预应力钢铰线用润滑剂以减少摩擦损失。
3.4 张拉工艺流程：
四、预应力技术在公路桥梁施工中的应用
4.1 在桥梁受弯构件中的应用
碳纤维材料是高速公路桥梁施工中应用较为广泛的加固材料，施工操作简单且强度高是碳纤维材料所具有的特点，故在钢筋混凝土高速公路桥梁加固工程中被广泛应用。将碳纤维片材粘贴到钢筋混凝土上是利用碳纤维材料进行公路桥梁加固的主要方法，进而加固桥梁施工中的受弯构件。为使受弯构件的极限拉应变与承载力得以提高，降低受压区域的混凝土因压应变受到影响的概率，可在高速公路混凝土施工中广泛应用预应力技术。
4.2 预应力在混凝土空心板中的应用
在高速公路桥梁施工中，通常利用松弛度低且强度高的钢绞线进行混凝土空心板施工。高速公路桥梁实际施工时，施工人员要确保预应力混凝土空心板的跨径最少不少于30m，最大不大于35m，空心板施工技术适用于刚度小且用料较大的跨径材料。
张拉完一片梁后应立即测量梁的拱度，建立该梁的上供值档案，测量其1d，3d，7d，30d，60d的上拱度，并符合设计值，否则检测原因，予以处理。
4.3 在混凝土简支T梁中的应用
在高速公路桥梁施工中，通常利用松弛度低且强度高的钢绞线进行预应力混凝土简支T梁施工，施工人员要确保简支T梁的跨径最少不少于20m，最大不大于50m。随着我国高速公路桥梁建筑技术的不断完善，逐渐出现了现浇梁端湿接缝技术，在应用该技术时，要将扁锚预应力钢绞线设置于支负弯矩区，进而达到连接桥面的目的。
4.4 在混凝土箱梁中应用
高速公路桥梁的设计人员要掌握预应力技术在混凝土箱梁中的使用，严格遵守建筑规范与要求进行混凝土配合比的设计，同时要做好混凝土的检测工作。现场施工人员要严格按照施工图纸的要求进行建筑施工，为提高高速公路混凝土箱梁的质量，还要认真焊接钢筋，完善钢筋的下料工作。
4.5 在加固施工中的应用
对于我国高速公路桥梁建设来说，只有及时补强构件，加固桥梁的结构，才能从根本上使公路桥梁的承载力与使用寿命得以提高。粘贴钢板加固法与桥面补强加固法是我国目前最主要的两种公路桥梁加固方法。在进行预应力技术施工时，施工人员首先要将预应力加至桥梁构件之上，使其产生拉应力。由于其具有一定的压应力与拉应力，可以提高构件的承载力，进而确保高速公路桥梁施工的顺利开展。
五、预应力技术在公路桥梁施工中的技术要点
5.1 钢筋安装的控制
只有严格按照要求进行钢筋的安装，才能防止预应力筋的外皮被刺破，确保公路桥梁施工的顺利进行。同时，施工人员在焊接钢筋之前，要制定科学有效的措施保护预应力筋，避免其受到破坏，一定不要在搭接时使用预应力筋。高速公路桥梁建设的施工人员要严格按照施工顺序进行施工，在进行板内的预应力筋捆扎之前，要确保已经捆扎好了梁内的预应力筋。
5.2 桥梁工程后张法预应力施工
对于后张预应力施工来说，施工人员既要根据设计图纸的要求控制下料长度，还要结合高速公路桥梁施工的实际情况控制其长度，先检查预应力筋的切割程度，选择合适的方法对其进行保护，才能进行下料。施工人员不能利用气割或电割进行预应力钢筋的切割，只能选用切割机，且要将湿布覆盖到切割钢绞线的四周，防止钢绞线因火星而被灼伤。施工人员要及时检查预应力筋的强度与预应力筋编束的强度是否一致，严格按照公路质量的检验标准安装桥梁管道，且为避免管道出现渗水现象，要将管道牢牢固定好，并使锚下张拉控制力满足高速公路桥梁设计图纸的要求。
5.3 混凝土浇筑的控制
对于高速公路桥梁混凝土浇筑施工来说，为防止他物进入高速公路桥梁之中，影响桥梁的使用，造成安全隐患，施工人员务必要封堵外漏的孔道、排气孔道、灌浆孔预应力孔道接口、灌注孔等。因为桥梁下层孔道的灌浆孔与排气孔比板面要长，施工人员只有将其固定，才能确保正常发挥其作用。除此之外，施工人员要注意，为防止混凝土出现移位，在施工过程中灌注混凝土时，要禁止孔道、预应力锚具与振动棒接触由于孔道与预应力锚具等钢筋较为密集的区域容易出现塑性沉缩裂缝，施工人员振捣混凝土时要格外小心。为提高混凝土振捣的密实度，施工人员宜选取短钢筋进行振捣，同时要利用模板与人工配合等方式进行振捣。当灌注完混凝土之后，现场施工人员要及时、彻底地清理孔道，使高速公路桥梁的张拉满足规范要求，确保灌注工作的顺利进行，进而提高桥梁的质量。
结束语
随着国内桥梁工程发展速度日益加快，大跨度混凝土桥梁在交通运输中也起着越来越重要的作用。预应力技术有着节约材料、减少主梁拉应力、施工便捷、安全性强等优点，显著提高了大跨度桥梁建设质量，并延长了所建设施的使用期限，使交通运输得到了进一步的发展。在高速公路桥梁施工过程中，加强预应力技术的应用可以切实改善高速公路的实际使用效果，增加使用寿命。同时还可以有效确保高速公路的承载力与负荷力有所提升。从长远角度来看，在高速公路桥梁施工过程中应用预应力施工技术是未来该行业的发展趋势，同时也是符合我国高速公路发展与建设要求的根本做法。
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论文作者:王文波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
标签：预应力论文; 桥梁论文; 高速公路论文; 混凝土论文; 孔道论文; 技术论文; 应力论文; 《基层建设》2018年第1期论文;