摘要：桥梁的预应力工程技术是我国桥梁技术充分发展的良好表现，在施工的过程中我们更加要对整体的设施进行不断的总结与创新，对需要使用的新型材料进行实际性的基本测试，从而更好地确保材料的使用刚度完全在掌握之中，只有这样，我们才能更好地将这种桥梁的预应力工程施工技术进行完美使用。本文探讨了市政桥梁预应力施工技术的应用。
关键词：市政桥梁；预应力；施工技术；应用
前言：
现代预应力技术广泛应用于桥梁、公路、铁路和房屋建筑工程，尤其是大型和特大型建筑物建设。尽管现阶段预应力施工的技术相对成熟，但是预应力施工仍然是建设工程施工过程控制的重点，在施工过程中还会出现很多问题；特别是在大跨度桥梁施工中，预应力张拉和压降无疑是桥梁工程质量控制的关键，预应力施加的效果直接决定桥梁的结构安全和使用寿命。本文从预应力施工的管道安装、预应力筋的伸长量、油压表的线性方程、预应力张拉和孔道压浆等各阶段进行了简单叙述，最后对预应力施工的控制要点进行总结。
一、市政路桥施工中预应力技术的概述
在路桥施工过程中，预应力技术的创新应用主要是针对于提高混凝土的施工技术。预应力技术的目的是将预应力混凝土构件进行最终的构建，并且对减小或抵消外荷载作用力有显著的作用。混凝土本身具有较强的抗压强度，预应力技术的应用利用这一特点进一步加强了其抗拉强度，从而有效避免了混凝土在拉力作用下出现开裂的现象。路桥工程在施工过程中，高强度的混凝土以及钢材是预应力混凝土结构的常选材料，它能够在施工过程中产生强度大、刚度强的预应力，此外，还能够降低混凝土自身的重量，节约所用钢材的尺寸，防止开裂现象的产生等。在对于延长路桥工程使用寿命，提高其经济型，使得外观更加美观等方面，预应力技术有着非常重要的使用价值。
二、市政桥梁建设预应力施工的特点
市政桥梁建设中,墩柱和承台与高架桥基础和盖梁的施工要达到一定龄期之后才可进行预应力的施工。在应用箱梁进行分段施工时,对于每阶段都需要应用两次的浇筑,先对腹板硅与箱梁地板进行浇筑,之后对顶板硷进行浇筑。在预应力施工中,还要准备YCI2O型千斤顶与压力表,并在使用前送往检测单位校准。对于压力表度表的直径是180毫米,整体精度要高于1.5级。排液式的水泥浆泵,无论是循环系统还是泵一定要出在一个完全封闭状态之下。对预应力的预埋管道一定要应用金属质地的波纹管,因此管道厚度要大于0.3毫米,全部管道都需要进行压浆孔的设置,并浆排气孔设置在最高点上,浆排水孔设置在最低点上。所有的扫泳管、排气管以及压浆要应用内径最小是20毫米的塑料管子。因为排气观察孔一般是20毫米高压管,所以需要引出硷面的30厘米。在管道之内压注所应用的水泥浆的强度设计为50MPa。
三、预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用领域
3.1预应力技术在公路桥梁加固施工中的应用
公路桥梁加固工程通常就是通过对构件强度的补强和对结构性能的提高来维持或者提高当前使用公路桥梁的承载力，延长桥梁的实际使用寿命，满足我国日益增长的现代交通运输要求。为了减小在加固施工时混凝土的初始应变值，可以考虑预先对构件施加预应力，使构件的受压区预先产生拉应力，受拉区预先产生压应力，从而减小构件在初始弯矩作用下的压应变及拉应变，增大构件达到极限承载力时所产生的应变增量以及加固钢筋时的应力，充分利用加固钢筋的强度。
3.2受弯构件施工中的应用
碳纤维的强度是比较高的，其施工的程度亦比较简单。正因为如此，应用碳纤维片材来对受弯构件加固问题进行解决就成普遍采用的一种方式。但因在加固受弯构件之前，结构混凝土就已经具有初始的拉应变和压应变了。故受压区内混凝土的压应变一旦达到混凝土极限压应变时，受弯构件也就达到了其极限承载能力。
3.3预应力技术在避免桥梁钢筋混凝土结构裂缝中的应用
混凝土裂缝是公路桥梁常见的病害，特别是跨海跨河大桥等大型公路桥梁的施工更是经常出现混凝土裂缝，严重影响桥梁的整体强度和刚度。目前，国内将预应力技术应用到钢筋混凝土当中的施工实例已有很多，能够有效地避免混凝土出现裂缝，并取得了显著的效果。预应力技术在预防公路桥梁混凝土裂缝中的应用就是在公路桥梁混凝土结构或构件使用之前，对桥梁受拉区的混凝土施加预应力，对混凝土钢筋张拉后，钢筋通过本身的回缩，使得受拉区能够预先存在预应力钢筋施加的压力。
四、预应力施工的安全控制
桥梁工程预应力施工中应对完善的施工安全措施进行合理的制定，对市政桥梁工程质量提升中发挥着重要的作用。禁止未通过技术较低及培训的施工人员对施工机械设备进行操作，避免有违章操作现象发生。严格按照相关操作规程及要求对张拉进行操作，在千斤顶的后方对张拉防护墙进行安放，避免夹片及钢绞线飞出对人员造成损伤。当施工过程中对临时用电进行使用时，应根据施工要求进行运用。在实际操作措施中禁止千斤顶后方区域有人员通过。在张拉的过程中，保持缓慢的降压及升压速度，确保两端的压力处于同步状态，避免突然有升压及降压现象发生。在张拉施工之前，应对安全阀进行调整，使其达到规范数值要求。若张拉过程中有异常现象产生，例如油表完整数、异常响动以及伸长值等问题，都应对设备进行暂停，当技术人员对故障找出并排除之后即可对张拉施工进行操作。其次，对张拉进行加力时，禁止对张拉设备进行碰撞或敲击。
五、市政桥梁预应力施工技术的应用
5.1安装和检验预应力材料
常见的预应力材料有SBG塑料波纹管、高强度松弛钢绞线、锚具、预埋件等，这些材料具体的安装和检验方法如下：首先是SBG塑料波纹管：将波纹管和连接管连接起来，并用封口胶将连接口封死，在安装的时候，在钢筋基本稳固成型之后，根据底模的设计坐标，对钢筋水平固定的支撑架进行焊接，确保坐标准确无误后，再将波纹管安放。其次是高强度松弛钢绞线：对钢绞线的质量保证书进行检查，确保钢绞线钢号、规格、生产工艺的一致性，可以从每批钢绞线中抽取3盘检验，并进行力学性能的试验。再次是锚具：在对外观质量和尺寸检查的基础上，在试验室检验其硬度，以及抽取6套锚具组成3个预应力筋锚，试验其静载锚固性能，如发现其中一个试件不合格，则取出2倍数量的锚具重新试验，再发现一个试件不合格的时候，证明这批锚具存在严重质量问题。
5.2预埋件
检查锚垫板和螺旋筋等的位置和角度是否准确，以及焊接是否牢固，严格控制锚垫板和钢束设计端部的垂直关系，孔道需要对中稳固，以及确保浇筑混凝土之前，灌浆孔朝上，然后用直径一致的钢丝进行封堵。
5.3预应力筋的穿索工艺
由于预应力筋的长度一般都在150m以上，在穿束的时候，中间要经过多个墩顶导向槽和跨中转向装置，如果要在箱梁内进行12根钢绞线的整束穿索非常困难，一般在预应力筋的穿索时，都采用单根穿索的办法。在穿索时，一定要注意钢绞线在全桥长的范围内都不能缠绕，否则将会使预应力不能按要求实现。一般来说，在实际施工中，都采用预先将钢绞线、锚板孔、密封盖小孔分别编号，然后对12根钢绞线分别采用单束穿索的办法，一一对应限制钢绞线的位置，从而避免产生钢绞线缠绕的情况。
5.4预应力张拉
在进行预应力张拉前，要对构件进行详细的检查，尤其是预应力钢筋孔，不光要保证正确的孔径、位置，还要保证孔道不存在弯曲、堵死问题。孔道的起始位置应让预埋钢板与孔道轴线相垂直，此外，张拉时还要必须保证混凝土的强度高于设计强度要求的75%以上。在进行钢绞线或者预应力筋下料时，必须依据孔道以及锚具的长度进行计算，如果所采用的预应力筋有螺纹，下料完成后，必须及时进行丝头保护，并对其进行编号，穿筋时，先给预应力筋带上穿束器，将穿束器的引线由一端穿到另一端，再由另一端将预应力筋拉出。
预应力数控张拉设备图1
张拉前，还需对连接器的刚度!尺寸!锚具进行详查，如果使用夹片式锚具，则必须保证夹片平整，张拉前，将其捣实。进行张拉作业时，必须保证锚具、千斤顶和孔道轴线在一条直线上，张拉开始后，当应力达到10%控制值时，应在钢绞线上做好标记，这样做有助于钢绞线伸长量检查，在张拉时，要保证两端一起张拉，并保证预应力轴线和应力作用线在一条直线上。张拉要以钢绞线的伸长量作为参考标准，必须保证其设计伸长量与实际伸长量差值符合要求，如果差值大于土6%，应立即停止张拉，查明差值较大原因以后方可继续作业。对预应力筋的锚固必须等张拉控制力稳定后进行，如果发现损失了一定量的预应力，很有可能是锚具滑丝。断丝或者时钢绞线松弛所致，应立即进行修复，并重新张拉锚固。
六、后张法预应力施工工艺
1钢筋绑扎与孔道安装
在安装完支架与模板后进行钢筋绑扎，在绑扎钢筋过程中可采用轨道固定法将预应力孔道固定，并保证其圆顺，若采用塑料波纹管则应保证其有足够的强度和刚度，一般套管长度应结合管道长度确定，若存在接头则应在现场将接缝部位用封口纸进行多层包裹以防漏浆；安装完成的波纹管应保证其任何方向上的偏差在距跨中4m范围内不超过4mm，其他部位则不超过6mm，并给与有效固定以免在混凝土浇筑时不发生上浮、压弯等现象，在拐弯部位应保证定位准确并形状圆滑。
2钢绞线安装
预应力钢绞线安装前应先检查其是否存在破损、锈蚀及油污现象，安装过程中若遇到需焊接钢筋则应用湿纸板隔挡的方法以免焊接火花将波纹管击穿，一旦出现破口则应立即进行修补；贯穿时应将一个孔道内的所有钢绞线一次性穿入，并应标记每根钢绞线的位置，穿入后应检查每根钢绞线的位置以免在孔道内发生交叉缠绕，之后则应将每根钢绞线在穿入时对应圆盘式锚具孔内，锚具安装完毕后应将夹片式锚具放置在每个锚具孔内。
3预应力筋张拉
桥梁张拉，必须在拆模后进行。桥梁拆模后，应及时进行初张拉；桥梁拆模后，如发现有较严重的蜂窝、空洞或其它缺陷，未经修补或修补后其混凝土强度未达到张拉时的规定值者，均不允许进行张拉作业；桥梁张拉程序分两次进行，第一次为初张拉，借以承受梁体自重。第二次为终张拉，即将全部钢束张拉至100%设计应力（包括早期张拉的钢束也要补拉到100%的设计应力）；桥梁初张拉时，梁体混凝土强度不得低于规定强度（为控制梁体混凝土表面裂纹，宜由拆模强度确定）。桥梁终张拉时，梁体混凝土强度同样不能低于规定值，混凝土龄期不得少于14天；同束钢束张拉，应两端同步进行，以油表读数控制为主，钢束的伸长值作校核，实际伸长值与理论伸长值误差值不得超过规定值；正式张拉完后，应在锚圈外钢绞线上用红油漆划线，24小时后检查钢绞线无滑动时，方准断丝进行压浆工作。张拉预应力钢绞线前，应先安装好工作锚、夹片，预应力钢绞线、锚具和千斤顶位于同一轴线，两端同步张拉、同时达到同一荷载值。预应力筋张拉分两个阶段进行，第一阶段的张拉为初张拉，当梁体混凝土的强度达到初张要求后进行初张拉，第一阶段张拉完毕后，将梁移出制梁台位，当梁体混凝土强度达到设计要求后进行.第二阶段的张拉，张拉方法为两端同时张拉（即2台张拉千斤顶同时工作），当油表读数达到0.16k时（6k设计控制应力），测量出各千斤顶活塞伸出长度L1及夹片外露量，做好记录，继续张拉2台千斤顶按规定数值张拉到6k，测量出各千斤顶活塞伸出长度L2并测量工具锚夹片外露量。
4孔道压浆
泥浆制备。所用水泥应为龄期不超过1个月且强度不低于42.5的硅酸盐水泥或普通水泥，并应通过试验确定水泥浆配合比，拌合时因先加入水后投加水泥，二者经充分拌合后方可加入掺合料，拌合时间应不低于2min，拌合结果应至均匀粘稠，拌合好的水泥浆应在45min内使用完毕，中途应不停的搅拌水泥浆以防止初凝；孔道清理。在波纹管施工尤其是金属波纹管施工中大量锈渣、灰尘以及油污等杂质将存在于管道内，在压浆前应对其进行清理，可通过排水孔进行冲洗，若有油污存在还应掺入中性洗涤剂进行清洗，清洗结果以出水口水质相同于进水口水质，冲洗完成后应用不含油的压缩空气将孔道内积水冲出；压浆。预应力张拉完成后应及时进行压浆，若间隔时间超过3d在应对预应力束采取防锈措施，压浆即将拌合好的水泥浆用注浆泵将其压入孔道内；压浆时应保证孔道从最低点压浆孔压入，有最高点的排气孔和沁水孔排出为止，应先压注下层孔道，压浆过程中应缓慢、匀速进行，不允许中断，并应依次将最高点的排气孔一次开放和关闭以保证孔道内排气畅通，对于集中或邻近的孔道应先连续压浆，不能连续压浆时则应在压浆前用压力水冲洗；压浆至另一端饱满并渗出浓浆方可用木塞堵孔，之后稳压10s后关闭进浆管阀门，并拆卸进浆管进行下一孔道压浆；间隔30-45min后则可拔出两端排气孔木塞，在另一端安装进浆管并全部开启进浆管截止阀，对其进行第二次压浆，待排气孔流出浓浆后用木塞堵孔并关闭进浆管阀门；为保证钢丝束全部冲浆应封闭进浆口，并在水泥浆凝固前保持所有木塞或气门不发生移动或开启。
结束语
预应力是大型桥梁结构的精髓所在，预应力施工技术便是桥梁工程施工的核心技术，只有严格的施工工艺、精确的数据计算和正确的施工方法才可保证预应力较高的施工质量。鉴于预应力施工技术的广泛应用，希望文中经验可供工程领域从事相应工程的管理和施工人员引用和借鉴。
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论文作者:苏坚伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/15
标签：预应力论文; 桥梁论文; 孔道论文; 混凝土论文; 钢绞线论文; 强度论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;