淺談現代公路橋梁施工中預應力技術的應用

吳軍 馬衍利

本文摘要：社會的飛速發展，離不開公路橋梁的快速修建，預應力技術在施工過程中得以廣泛應用，本文對預應力的概念、分類和特點做了詳細的說明，并對常用的先張法和后張法的原理進行分析，研究了預應力技術在道路橋梁中的應用，對推動我國的公路橋梁工程建設的快速發展具有重要的現實意義。

關?鍵?詞：?公路橋梁 預應力技術?施工

中圖分類號：U448文獻標識碼： A

1、前言

伴隨我國經濟的迅猛發展，為滿足經濟對于交通的需求，公路橋梁的迅速修建尤為突出。因此積極應用先進的公路橋梁技術提高質量以及延長使用壽命，在很大程度上對經濟發展提供了幫助，同時也促進了我國公路橋梁交通的建設。在公路橋梁施工中，因預應力技術具有施工方便、安裝簡單、節省材料、剛度大、整體性好等優點，因此被廣泛應用于橋梁施工中，經實踐證明，這項技術對公路橋梁工程的使用期限及結構性能等具有重要的現實意義。

2、預應力混凝土的概念

預應力混凝土結構，按照施加預應力的方式分為先張法和后張法兩種結構，在承受外荷載之前，人為地預先通過張拉鋼筋對結構使用階段產生拉應力的混凝土區域施加壓力，構件承受外荷載后，此項預壓應力將抵消一部分或全部由外荷載所引起的拉應力，從而推遲裂縫的出現和限制裂縫的開展。

3、預應力混凝土結構的優點

預應力混凝土結構與普通混凝土結構相比，其主要優點是：

(1)充分利用高強度材料代替普通材料，

(2)提高構件的抗裂度，改善了構件的受力性能，因此適用于對裂縫要求嚴格的結構；

(3)由于采用了高強度混凝土和鋼筋，從而節省了材料和減輕了結構自重，因此適用于跨度大或承受重型荷載的構件,且延長受用壽命 ；

(4)提高了構件的剛度，減少構件的變形，因此適用于對構件的剛度和變形控制較高的結構構件；

(5)提高了結構或構件的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。

4、預應力混凝土分類

按照使用荷載下對截面拉應力控制要求的不同，預應力混凝土結構構件可分為三種：

(1)部分預應力混凝土

部分預應力混凝土是按在使用荷載作用下，容許出現裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設計。相當于裂縫控制等級為三級的構件。

(2)有限預應力混凝土

有限預應力混凝土是按在短期荷載作用下，容許混凝土承受某一規定拉應力值，但在長期荷載作用下，混凝土不得受拉的要求設計。相當于裂縫控制等級為二級的構件。有限或部分預應力混凝土介于全預應力混凝土和鋼筋混凝土之間，有很大的選擇范圍，設計者可根據結構的功能要求和環境條件，選用不同的預應力值以控制構件在使用條件下的變形和裂縫，并在破壞前具有必要的延性，因而是當前預應力混凝土結構的一個主要發展趨勢。

(3)全預應力混凝土

全預應力混全凝土是指在各種荷載組合下構件截面上均不允許出現拉應力的預應力混凝土構件。大致相當于裂縫控制等級為一級的構件。全預應力混凝土構件具有抗裂性和抗疲勞性好、剛度大等優點；但也存在構件反拱值過大，延性差，預應力鋼筋配筋量大，施加預應力工藝復雜，費用高等主要缺點。因此適當降低預應力，做成有限或部分預應力混凝土構件，既克服了上述全預應力的缺點，同時又可以用預應力改善鋼筋混凝土構件的受力性能。

5、施加預應力的方法

5．1先張法

(1)先張法的基本原理

先張法是在臺座或鋼模上先張拉預應力盤并用夾具臨時固定，再澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度(一般不低于混凝土設計強度標準值的75%)，保證預應力盤與混凝土有足夠的粘結力時，放張或切斷預應力筋，借助于混凝土與預應力筋之間的粘結，對混凝土產生預壓力。

(2)先張法的施工工藝流程

先張法采用臺座生產時，預應力筋的張拉、錨固、混凝土構件的澆筑、養護和預應力筋放張等工序皆在臺座上進行，預應力筋的張拉力由臺座承受，先張法適用于生產定型的中小型構件，如空心板、屋面板、吊車梁等。

5．2后張法

(1)后張法的基本原理

后張法是先制作構件，在構件中預先留出相應的孔道，待構件混凝土強度達到設計規定的數值后，在孔道內穿入預應力筋，用張拉機具進行張拉，并利用錨具把張拉后的預應力盤錨固在構件的端部。預應力盤的張拉力，主要靠構件端部的錨具傳給混凝土，使其產生壓應力。張拉錨固后，立即在預留孔道內灌漿，使預應力筋不受銹蝕，并與構件形成整體。

(2)后張法的施工工藝流程

具體工藝流程：預制場地、安裝側模和端模、鋼筋加工與制作、制作安裝波紋管、混凝土伴和與澆筑、砼的養護、穿預應力鋼絲束、張拉工藝、孔道壓漿和封錨及梁的起吊和堆放。

6、道路橋梁施工中預應力技術的應用

6．1預應力鋼絞線的應用

在公路橋梁工程建設中，預應力鋼絞線扮演著重要的角色。預應力鋼絞線的使用可節省至少三分之一以上的鋼材，目前，預應力鋼絞線在高速公路、高層跨度房屋、大型橋梁中都在應用。通常預應力鋼絞線是由2、3、7或19根高強度鋼絲構成的絞合鋼纜，并經消除應力處理(穩定化處理)，適合預應力混凝土或類似用途。按照一根鋼絞線中的鋼絲數量可以分為2絲鋼絞線、3絲鋼絞線、7絲鋼絞線及19絲鋼絞線。按照表面形態可以分為光面鋼絞線、刻痕鋼絞線、模拔鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、涂環氧樹脂鋼絞線等。還可以按照直徑、強度級別、標準分類。預應力鋼絞線的主要特點是強度高和松弛性能好，另外展開時較挺直。這種鋼材的屈服強度也較高，因此在公路橋梁建設中選擇合適的鋼絞線，會起到事半功倍的效果。

6．2預應力錨具的應用

隨著經濟的快速發展，預應力錨在道路橋梁工程建設中應用越來越廣泛，它在公橋梁建設中扮演了重要的作用。首先，在公路橋梁建設中，錨具是整個公路構造的重要組成部分，是用土或石料修筑而成的線形結構物，由錨具體、邊坡、邊溝及其它附屬設施等幾個部分組成。在實際應用中，它要承受的不僅是本身的巖土重量和錨墊板重力，還有來自行車的荷載。在制造過程中若沒有特殊的要求，石塊厚度應大于等于15cm，能避免構件截面呈過大的偏心受力狀態，使構件邊緣產生過大的拉應力。

其次在橋隧工程中張拉時必須先張拉靠近截面形心的鋼束，如果有多排鋼束，必須對稱進行。石塊厚度應大于等于15m，從而能保證汽車在道路上能全天候、穩定、高速、舒適、安全地運行。為有效避免梁腹產生裂縫，張拉時不能使曲線梁內、外邊緣產生過大的拉應力

6．3預應力體系的構建

在預應力 昆凝土結構設計的實踐中，道路橋梁預應力體系的設計一般采用歐維姆體系，設計過程中遵循如下原則：將平豎彎曲結合在一起的空間曲線作為頂板縱向鋼束，在腹板頂部承托上進行集中的錨固，并將近齒板處錨固和低板鋼束盡可能靠近。從而能較大限度保證力臂預應力，簡化了齒板構造的設置，并使得集中錨固點所產生的橫向力加以消除。預應力混凝土結構設計過程中先假定預應力鋼束分布圖，然后對各部截面的應力狀態進行分析和檢查，進一步分析預應力損失的計算方法，計算結果表明，在我國道路和橋梁工程建設中，采用預應力混凝土連續梁橋具有抗震性強、曲線平緩、行車舒適和性能好等特點。

7、結語

在當今公路橋梁工程施工領域中，預應力技術是用途廣泛、發展比較成熟的一門技術學科，預應力技術的施工工藝相對復雜，同時對施工人員的專業知識要求比較高，但預應力技術的應用能很好地解決普通混凝土路橋建設材料浪費大、重量重、抗裂和抗震性差、后期維修和養護的費用大等缺點。隨著預應力混凝土路橋理論體系的成熟和施工技術的發展，預應力技術也會得到進一步的改進和完善，從而促進我國的經濟和管理水平不斷地發展與提高。

參考文獻

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