公路橋梁工程施工預應力技術應用

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［摘要］預應力技術可被應用在公路橋梁結構中，也可參與到山體錨固以及工程維修等其他方面中，因此在公路橋梁施工中有著較為廣泛的使用。預應力技術的使用要點較多，如果施工不當可能會造成預應力損失，進而影響工程的整體質量。對預應力技術在公路橋梁工程中的表現進行了分析，提出了預應力技術的施工工藝流程和技術要點及預應力施工中的檢測技術要點，探討了預應力的六大損失與措施，通過對預應力技術的綜合分析，以期能達到提升預應力技術應用質量的效果。

［關鍵詞］公路橋梁；施工技術；預應力技術

當前我國公路橋梁施工過程中，預應力技術的使用極其廣泛，可保證公路橋梁工程的安全性、耐久性及穩定性。如果在應用預應力技術時，沒有掌握相應的技術要點，很有可能會影響到公路橋梁工程的使用壽命。公路橋梁工程的建設由于工程建設時間長、工程環節繁雜，如果使用壽命較短，則會造成更多的資金浪費，不利于交通行業的高速發展。因此，在公路橋梁工程施工過程中，須重視預應力技術的有效應用，確保預應力技術的使用效果。

1工程概況

小花特大橋主橋跨水陽江（72+118+72）m連續箱梁采用懸臂現澆。主梁采用變高度預應力混凝土連續箱梁，單箱單室截面，箱梁全寬13m，橋面凈寬12m，單箱底板寬7m，兩側懸臂長3m。箱梁頂面設置雙向2%橫坡，通過頂板頂面傾斜形成，頂板底面為水平；頂板與腹板設置1.8m×0.35m的加腋，底板與腹板設置0.6m×0.25m的加腋。

2公路橋梁工程中預應力技術的應用

2.1在多跨型橋梁中的應用

預應力技術在多跨型橋梁中可實現加固效果，能提升多跨型橋梁的穩定性、抗剪能力及抗彎能力，對于多跨型橋梁后續的使用有重要的積極影響[1]。在實際的多跨型橋梁建設中，橋梁會根據結構的層面進行劃分，以正彎矩和負彎矩2種形式存在，為保證多跨型橋梁的荷載能力，需要利用預應力技術進行加固。

2.2在受彎構件中的應用

受彎構件在公路橋梁施工中屬于重要的組成部分，為提高受彎構件的應用效果，需要對構件進行加固。在以往的受彎構件加固工程施工中，會使用碳纖維，主要是由于碳纖維具有較高的強度，對于受彎構件的加固效果較好。但在加固施工前，公路橋梁建設中所使用的混凝土就會產生較強的應變拉力，給受彎構件帶來較大壓力，不利于后續公路橋梁的使用安全性。通過預應力技術的使用可提升受彎構件的加固效果，提升構件承載區域的負荷能力。

3預應力技術的施工工藝流程以及技術要點

3.1模板制作和施工要點

模板的制作和施工是保證后續預應力技術施工效果的重要條件，在制作模板時首先需要保證模板的制作質量[2]。可選擇定型鋼模板，施工人員需要對定型鋼模板進行質量檢驗，為后續預應力技術的使用打好質量基礎。在安裝模板和拆卸模板時，需要按照施工設計要求進行施工，提升施工的規范性，保證符合后續施工的需求。

3.2鋼筋施工要點

在預應力技術施工過程中需要使用到鋼筋材料，預應力技術對于鋼筋的強度、韌性系數都有著嚴格的要求，因此在使用預應力技術時需要保證鋼筋的質量，使鋼筋具備理想的應用效果。如果鋼筋的質量無法得到保障，會影響預應力技術的應用效果，進而給公路橋梁的使用帶來安全隱患。首先，要選擇符合標準的鋼筋，確保鋼筋工程使用材料的合格。其次，專業人員要對公路橋梁的長度等多項數據進行計算和評估，計算出鋼筋的使用量和使用位置[3]。最后，要在正確的位置對鋼筋進行規范的處理和施工，避免出現不必要的鋼筋浪費。

3.3預應力孔道施工要點

預應力技術的施工需要擁有相應的孔道，在對預應力孔道進行施工的過程中，需要明確預應力孔道的施工要點。目前在預應力技術施工過程中，多數都使用金屬波紋管預留張拉孔道和壓漿孔道，施工人員需要注重對金屬波紋管的施工操作進行把控，使金屬波紋管在后續公路橋梁的使用過程中能夠控制預應力[4]。另外，需要對金屬波紋管進行性能測試，保證達到預應力技術的施工需求，同時需要保證金屬波紋管沒有破損的狀況，一旦發現有破損的問題應及時采取干預措施。金屬波紋管的質量會影響預應力鋼筋預埋階段的施工效果，也是影響預應力技術應用效果的重要方面。

3.4張拉以及灌漿階段的施工要點

3.4.1智能張拉系統工作原理及施工智能張拉系統的施工主要包括2部分，第一部分是安裝張拉設備，第二部分則是進行智能化張拉控制[5]。智能張拉系統在應力控制方面應保持較好的精度，精度差值在1.5%之內即可，并進行實時的伸長值誤差校對，需要保證伸長值偏差在±6%之內。安裝張拉設備分為5個工序。（1）安裝限位板，在限位板上帶有止口以及錨板定位。（2）安裝千斤頂，需選擇專門應用在智能張拉系統中的千斤頂，將千斤頂的止口和限位板對準。千斤頂之間張拉力所產生的同步誤差控制在±2%的差值內最為適宜，并且需要千斤頂最少能夠保證5min的持荷時間。（3）安裝工具錨，工具錨和智能張拉系統前端的張拉端錨保持孔位一致，使2種錨具呈對稱的狀態。在工具錨的夾片上涂抹退錨靈，保持涂抹的均勻度。（4）連接好千斤頂，接通油表和油泵電源[6]。（5）開動油泵，使用千斤頂活塞來回打出，將千斤頂中存在的空氣排出，避免缸體內部仍然存在殘余氣體。智能張拉系統的施工過程分為5點。（1）啟動系統平臺，由現場的管理人員和操作人員進行攝像，啟動張拉系統。（2）通過油泵給千斤頂的張拉油缸供油，根據五級加載的原則不斷上升油壓，將最初的應力值作為伸長值的計算起點，按照1/10,1/5,2/5,3/5,4/5,1的比例分別增加。（3）在張拉的過程中每一級所產生的數據和信息都會被系統自動記錄下來，與此同時還會計算伸長值以及計算值之間所產生的偏差。（4）利用系統平臺和系統對千斤頂的加載速度進行控制，保證可以正常、有序地向千斤頂供油[7]。（5）如果在使用過程中，實際所得出的伸長值和理論計算中的伸長值有較大差距，如正負值大于6%，系統則會馬上停止張拉[8]。以本次工程為例，本橋主橋采用變高度預應力混凝土連續箱梁，為三向預應力結構，分為主梁縱向預應力束、頂板橫向預應力束和腹板豎向預應力束。縱向預應力腹板束采用19-s15.2高強度低松弛鋼絞線，頂、底板束和合龍束均采用15-s15.2高強度低松弛鋼絞線，采用OVM15-19型和OVM15-15型錨具及配套設備。頂板橫向預應力束采用每束3股s15.2鋼絞線，逐根張拉，張拉控制應力為σcon=0.75fpk=1395MPa，單根鋼絞線設計張拉力為195.3kN，采用單端張拉方式。腹板預應力束和中墩橫梁預應力束均采用JL32精軋螺紋鋼筋，抗拉強度標準值為785MPa，張拉控制應力σcon=0.9fpk=706.5MPa，單根設計張拉力568.2kN，采用梁頂單端張拉方式，相應錨具為精軋螺紋鋼錨具JLM-32。

3.4.2智能壓漿技術工作原理智能壓漿系統由制漿、壓漿、測控及循環回路4個部分組成。漿液會在智能壓漿系統形成一個持續循環的路徑，排出管道內部空氣，及時解決管道堵塞的問題。在智能壓漿系統中，管道的進漿口和出漿口都會設置監測壓力值的儀器，測控系統會收到主機反饋后所發出的指令，并調整壓力值[9]。漿液從攪拌到壓入孔道的時間需控制在40min之內，攪拌過程中不能出現停頓的現象。對于水平狀態或者曲線狀態孔道，壓漿的壓力值需保持在0.5~0.7MPa，超長孔道壓漿壓力值應控制在1.0MPa，豎向孔道壓漿壓力值應控制在0.3~0.4MPa。當施工工程是在南京地區的夏天時，由于南京溫度較高，如果白天的氣溫高于35℃，則需要在夜間開展壓漿工作。當在氣溫較低的地區施工時，在壓漿的過程中或者在壓漿后的2d之內如果氣溫在5℃以下，就需要對混凝土采取保溫措施。在施工過程漿體的配置比例中會出現問題，影響孔道的飽滿度和密實度，為提高施工使用普通硅酸鹽水泥的效果，灰漿的水灰比例可以取0.3，摻量為內摻15%。

3.5混凝土施工要點

3.5.1合理拌制混凝土在攪拌混凝土之前要對混凝土進行合理配比，按照施工的要求設定配置比例，選擇合適的材料，保證混凝土具有符合要求的強度。施工人員在攪拌混凝土的時候，需要使用電子秤對混凝土進行相關的測量，保證混凝土內部的含水量符合相關要求。如果在雨天進行混凝土攪拌，應及時檢測混凝土中的含水量，避免由于空氣濕度高導致混凝土出現過多水分，影響混凝土的攪拌效果[10]。

3.5.2混凝土運輸要點混凝土主要是運用專門的攪拌車進行運輸，且要根據實際的施工情況和自然環境因素確定運輸混凝土的時間。如果是在20~30℃運輸混凝土，則需要使用無攪拌的設施在30min內運輸到施工現場，如果使用有攪拌的設施，則應在60min內運輸到施工現場。對混凝土進行再次攪拌時需注意水和其他材料的比例，否則會影響混凝土的質量。

3.5.3混凝土澆筑和振搗工作要點混凝土的澆筑質量需要符合相關的規定要求，其主要要求為：不存在色差、平整光滑、沒有漏漿等，應控制好澆筑模板的傾斜高度和澆筑混凝土的坡度[11]。在混凝土澆筑結束之后需立即進行搗實施工，在實際混凝土施工過程中經常使用插入式的方法進行振搗，當發現在振搗時混凝土的表面不再出現冒泡問題時則視為振搗工作合格。插入式振搗可能會導致孔道出現變形，因此在振搗時應注意振搗器是否觸及套管，在孔道處采用外部振搗器進行振搗，強化振搗效果。在模板的角落部位或者振搗器不能觸及的區域，可以利用插針振搗，保證混凝土表面光滑度。在混凝土搗實之后的24h之內不能受到振動，否則會影響搗實效果。

3.5.4提升混凝土養護效果混凝土的養護工作對于工程質量起著重要的作用，并且還可降低后期混凝土出現裂縫等問題的概率。在完成混凝土澆筑等待混凝土表面收漿之后實施養護措施，可利用灑水或者覆蓋塑料膜的方式，養護時間至少需要1周。灑水養護需要使用噴霧器，對混凝土進行不間斷的濕養護，進而形成良好的干濕循環。在養護混凝土的同時也需要對預應力鋼束留置的孔道進行監管，避免其他雜物進入孔道內部。

3.6鋼絞線施工要點

孔道穿束施工是預應力技術實施中的核心環節之一，對于添加預應力的效果有著重要的影響，應根據實際的施工狀況對孔道穿束施工方法進行分析[12]。為提升孔道穿束的施工效果，需要先分析鋼絞線和鋼絞線編束的處理方法，在確保鋼絞線處理效果的基礎上進行孔道穿束。鋼絞線的處理分為鋼絞線施工和鋼絞線穿束施工，如果沒有掌握施工技術要點，會直接影響預應力技術的使用效果。

3.6.1鋼絞線的處理當公路橋梁工程在實施錨固作業時，鋼絞線的張拉應力對于錨固作業的效果有著重要的作用。但是由于施工步驟的復雜性，公路橋梁的局部區域會產生擠壓應力，這就需要保證錨墊板的方向和位置的準確性。施工人員需要對鋼絞線彎折位置的半徑進行準確測量，并打磨鋼絞線的端部，保證鋼絞線的平滑性，避免鋼絞線在受到張拉力的影響時出現擠壓問題。

3.6.2鋼絞線穿束施工要點鋼絞線張拉施工結束后，需要實施灌漿處理，保證鋼管和錨墊板之間存在粘結段，在進行鋼絞線下料作業時要對其上方的油脂層進行清洗。在實際施工過程中，施工人員無法有效地對鋼管和錨墊板之間存在的粘結段進行精準控制，這是由于在控制期間鋼絞線可能會出現下垂的現象[13]。在實施鋼絞線穿束施工時，鋼絞線需要通過多個轉向裝置，施工環節稍有難度，因此要使用單根穿索的方法來施工。在進行鋼絞線穿束的過程中需要注意鋼絞線是否出現纏繞的現象，若出現了纏繞問題需及時進行干預，保證鋼絞線的順直性，否則會影響施工過程中的有效預應力。

4預應力的六大損失與措施

4.1錨固損失

損失因素：錨固損失主要是由于預應力技術在施工過程中錨具出現了變形、錨具滑絲等問題，進而導致預應力鋼筋在施工過程中出現回縮或者滑移的狀況。解決錨固損失措施：在預應力技術施工時可選擇變形程度小的錨具，或者可選擇預應力鋼筋內縮程度小的錨具，盡可能地減少墊板的數量；對先張法構件，選擇長臺座。對錨具的滑絲進行檢查，如果滑絲失效則應及時更換錨具。

4.2摩擦損失

損失因素：摩擦損失是由于預應力鋼筋在張拉時，和孔道壁產生了摩擦，或者也可能是先張法的預應力鋼筋和錨具產生了摩擦。孔道過于彎曲，彎曲度越大，則孔道的摩擦損失越大，如果是刮碰或者孔道偏差增加了摩擦損失，很可能是因為孔道的長度和質量所致，彎道和長度兩者之間彎道因素所引起的摩擦損失較為嚴重。解決摩擦損失的措施：為解決摩擦損失，需要減少先、后張法預應力鋼筋和孔道壁及錨具之間的摩擦，因此對于長度較長的構件，可在構件的兩端采取張拉的措施，或者使用超張拉的措施[14]。為減少摩擦損失需要對孔道的施工技術進行改進和革新，使孔道的線形符合施工要求，在必要的情況下可選擇減摩劑。

4.3溫差損失

損失因素：先張法預應力鋼筋在進行熱養護的過程中會引起預應力出現溫差損失的問題。具體來講，是在利用蒸汽等方法開展混凝土養護時，預應力鋼筋和臺座之間會產生溫差，出現溫差損失的問題。解決溫差損失的措施：當發現先張法預應力鋼筋出現溫差損失后，可提升溫度，重復熱養護措施。二次升溫養護不會導致預應力出現損失的問題，在養護過程中，初次升溫應將升高的溫度保持在20℃內，也可選擇在常溫下進行養護。當混凝土的強度達到1.5~10N/mm2之后可再次升溫。在鋼膜上對預應力鋼筋進行張拉。

4.4預應力松弛損失

損失因素：如果預應力鋼筋的長度沒有變化，但是在高應力的作用下會出現松弛的問題，導致預應力出現松弛損失。這主要是由于鋼絞線的內部出現了斷絲的問題，鋼絞線松弛率超出限度也會出現預應力松弛損失的狀況。預應力松弛的損失和鋼材類型、溫度變化、初拉應力、持荷時間等多方面因素都有關。在計算預應力松弛損失時應先判斷構件屬于先張法構件還是后張法構件，前者根據損失總量的50%計算，后者則根據建立預應力后的時間計算。解決預應力松弛損失措施：選擇張拉或者松弛小的預應力鋼筋，對鋼絞線的松弛率進行仔細檢查，在張拉的過程中需要采取雙向控制，即張拉力控制以及引伸量控制。如果鋼絞線斷絲率出現了超限的問題，應及時更換錨具以及預應力筋。

4.5混凝土變化損失

損失因素：混凝土變化可分為收縮變化和徐變，這2種狀況都會引起預應力損失。當混凝土凝結后，硬度會有所提升，因此會逐漸發生變化，導致構件也逐漸變短，預應力則會隨著構件的變化回縮。解決混凝土變化損失的措施：選擇高質量的水泥，并在混凝土攪拌過程中減小水灰比以及水泥的使用量。使用標準骨料，強化對混凝土的振搗施工，在混凝土施工之后進行有效的養護，注意振搗器是否觸及套管，并利用插針進行輔助振搗。預應力混凝土的養護時間需要適當延長，直至預應力完全施加后方可結束，在混凝土養護期間如果強度在2.5MPa之下，則混凝土上方不可放置工具或者走路。

4.6環形配筋損失

損失因素：螺旋式應力鋼筋作配筋的環形構件，由于環形配筋受到混凝土的擠壓產生的損失。波紋管線的設計和管理也會影響預應力的損失情況，如在澆筑混凝土時波紋管沒有進行有效固定，導致波紋管出現變形和移動等問題。波紋管出現堵塞或者波紋管破損、漏洞都會影響預應力技術施工效果。解決環形配筋損失的措施：提升混凝土的施工質量，對混凝土的施工工序進行嚴格管理，可適當減少水泥的使用。在施工的過程中需要把握混凝土的施工要點，即攪拌、運輸、澆筑、振搗以及養護5方面的技術要點，盡量減少由于環形配筋所引起的預應力損失。在設計時需要保證波紋管符合施工要求，并在進行混凝土澆筑工作時對波紋管采取保護措施，避免出現波紋管破損的狀況。

5結束語

預應力技術作為公路橋梁工程中的重點應用技術，對公路橋梁的質量起著重要的保障作用。但是，當前在公路橋梁施工建設過程中由于缺乏有效的監管等多項原因，導致預應力技術的發展受到了一定的限制，降低了工程建設的效率。相關領域需要加快對預應力技術的創新，提升預應力技術在公路橋梁施工中的應用效果，為公路橋梁的建設提供技術支持。

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作者：顧軒 單位：上海地江集團有限公司