高速公路橋梁施工預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工過(guò)程中應(yīng)用極為廣泛。合理運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以保障道路橋梁的施工質(zhì)量，使施工具有安全性和高效性。而高速公路建設(shè)也成為近些年來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)，提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的關(guān)鍵與根本，故而其公路橋梁施工環(huán)節(jié)顯得尤為重要。本文首先簡(jiǎn)要介紹了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的內(nèi)容和特點(diǎn)，接著探討了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用，然后提出了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中容易出現(xiàn)的問題和解決辦法，最后給出了一些預(yù)應(yīng)力技術(shù)在應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)。

如今，我國(guó)對(duì)大跨度混凝土橋梁的工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，各大施工單位也將大跨度混凝土橋梁的施工質(zhì)量放在了首位。道路橋梁施工單位在目前要解決的主要難題，就是研究如何采用新型施工技術(shù)，保障并提高工程質(zhì)量。在我國(guó)道路橋梁建設(shè)中廣泛運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以較大幅度地提高工程施工質(zhì)量，因此，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)道路橋梁建設(shè)中占據(jù)著不可或缺的地位。

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)介紹分析

所謂預(yù)應(yīng)力（Prestressing force），以改善結(jié)構(gòu)服役表現(xiàn)，在施工時(shí)預(yù)先對(duì)結(jié)構(gòu)施加壓力，主要抵消服役期問荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，常見于混凝土結(jié)構(gòu)，保證混凝土結(jié)構(gòu)在使用中不致于產(chǎn)生裂縫或者減緩出現(xiàn)裂縫的時(shí)間。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵就是預(yù)先對(duì)路橋等載體在受力前施加壓力，延長(zhǎng)路橋等載體的服役壽命。因此，如何在市政路橋施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，是個(gè)值得研究的課題。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于我國(guó)的公路橋梁等工程施工。在道路橋梁工程施工時(shí)，混凝部件如果出現(xiàn)應(yīng)力作用，就可以提高承受外來(lái)壓力的能力，阻止拉應(yīng)力的擴(kuò)張。在道路橋梁施工程施工中，必須保證混凝土和鋼材都具備高強(qiáng)度的性質(zhì)，如此才能為施工材料形成預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件對(duì)于碎裂和滲透的抵抗性，并增加其剛性和抗剪力，大大節(jié)約了工程施工原本所需的材料，不但提高了工程質(zhì)量，還降低了公路橋梁施工的人工成本和經(jīng)濟(jì)成本，延長(zhǎng)了道路橋梁的使用壽命。2011年，鐵路部門建起跨度12米的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，2012年建成28孔24米跨度的大橋。近40年來(lái)預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平不斷提高，制造架設(shè)跨度32米以下橋梁30000多孔。

當(dāng)前高速公路橋梁施工過(guò)程中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用存在的問題

1.波紋管堵塞

在施工中最容易出現(xiàn)堵管問題，不僅耽誤工期，還增加時(shí)間、財(cái)力、材料等成本。同時(shí)這種問題還會(huì)造成張拉預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生偏差，降低工程質(zhì)量。究其原因主要在于施工人員在施工時(shí)隨意性比較高，操作不規(guī)范，施工方案與設(shè)計(jì)方案存在脫節(jié)現(xiàn)象。此外，材料的質(zhì)量較差，檢查不到位也是造成堵管的主要因素。

2.混凝土彈性、強(qiáng)度的增長(zhǎng)在速度上存在差異

強(qiáng)度增長(zhǎng)速度明顯快于彈性增長(zhǎng)。這就對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉時(shí)機(jī)提出了較高要求，過(guò)早或過(guò)晚都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成一定損害，影響最終的成品質(zhì)量，往往達(dá)不到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3.受溫度影響嚴(yán)重

由于混凝土結(jié)構(gòu)干縮以及外界氣溫條件的影響，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉前，構(gòu)件可能出現(xiàn)裂縫，通常在表面出現(xiàn)細(xì)小、不均勻分布的的裂紋，也有從頂面延伸到側(cè)面的裂縫，造成構(gòu)件質(zhì)量嚴(yán)重下降。裂紋在一些構(gòu)件是允許的，但有數(shù)量和寬度等方面的限制，尤其是在構(gòu)件內(nèi)部，裂縫是必須要避免的。

4.錨具問題

市面上流通的錨具，盡管價(jià)格并不是很高，但其質(zhì)量、規(guī)格等參數(shù)較低，導(dǎo)致錨具質(zhì)量并不高，對(duì)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件有較為嚴(yán)重的影響。

5.施工質(zhì)量難以滿足要求

有些工程對(duì)預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)束張拉有較高要求，而在實(shí)際的大跨度預(yù)應(yīng)力束施工中多是一端提供拉力，這種情況下顯然難以保障施工質(zhì)量，甚至一些不合理的張拉會(huì)造成大面積的損壞，嚴(yán)重限制了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)揮。由于預(yù)應(yīng)力束的處理需要處理很多孔道，要保證最終的成品質(zhì)量，可采用兩端同時(shí)張拉的方法。

未來(lái)高速公路橋梁施工過(guò)程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用分析

1.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土路面的應(yīng)用

混凝土路面施工并不像看起來(lái)那么簡(jiǎn)單，實(shí)際上仍具有較多的技術(shù)含量。最近，我國(guó)將預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁以及混凝土路面施工中廣泛運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在這些領(lǐng)域發(fā)揮出的作用與在道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)揮出的作用極為類似。因?yàn)槠湓矶际遣捎妙A(yù)應(yīng)力鋼筋捆綁混凝土地面，在施工時(shí)從縱向?qū)ζ涫┘宇A(yù)應(yīng)力，這樣能避免混凝土路面因收縮而產(chǎn)生橫向斷裂，使混凝土路面能達(dá)到看不見裂縫的施工標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展日趨完善，在公路混凝土路面的應(yīng)用也更為成熟。

2.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁加固中的應(yīng)用

道路橋梁工程施工時(shí)，必須要對(duì)橋梁進(jìn)行專門的加固。這一環(huán)節(jié)是利用結(jié)構(gòu)的改變，強(qiáng)化其中較薄弱的組件，增加橋梁承受壓力的限度，提高了橋梁的使用壽命。在道路橋梁工程施工中，合理運(yùn)用預(yù)應(yīng)力可以使混凝土承受的壓力減輕，對(duì)構(gòu)成組件施加預(yù)應(yīng)力可以使受壓區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力，受拉區(qū)隨之產(chǎn)生壓應(yīng)力，降低構(gòu)成組件受到的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，可以保證構(gòu)成組件達(dá)到承壓極限時(shí)，鋼筋應(yīng)力能得以加固，應(yīng)變量得到增加。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在受彎組件中的應(yīng)用

從前預(yù)應(yīng)力技術(shù)還無(wú)法采用碳纖維材料施工，而目前我國(guó)科技發(fā)展速度加快，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了以碳纖維材料施工的目標(biāo)。加固前的橋梁結(jié)構(gòu)只具備初始內(nèi)應(yīng)力，混凝土一旦受到外界的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，橋梁的承重能力就會(huì)隨之發(fā)生變化。外界壓力如果大干橋梁的最高承受極限，就必須要用到碳纖維材料對(duì)橋梁實(shí)施加固。初始應(yīng)力變化大，碳纖維材料應(yīng)力就小，容易滅失，也難以展示出高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。這便需要對(duì)碳纖維材料施加一定的預(yù)應(yīng)力，使受彎組件損失后，碳纖維材料應(yīng)力還能提高，從而凸顯出碳纖維材料強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土連續(xù)梁中的應(yīng)用

混凝土連續(xù)梁在公路橋梁施工中也較為常見。以主筋配置的差異作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，可以將混凝土連續(xù)梁分為鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土這兩大連續(xù)梁種類。其中，后者可以應(yīng)用于長(zhǎng)達(dá)25米的跨徑型大中等連續(xù)梁，而混凝土連續(xù)梁包括負(fù)彎區(qū)和正彎區(qū)，通常來(lái)說(shuō)負(fù)彎區(qū)出現(xiàn)在支架位置?？缰袑儆谡龔潊^(qū)，橋梁的抗剪承壓力和抗彎承壓力如果沒有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就必須對(duì)其加固。如果正彎區(qū)抗彎承受力較低，就要粘貼碳纖維材料對(duì)其實(shí)行加固。多跨度連續(xù)梁施工則需要使用分節(jié)懸臂法，進(jìn)行對(duì)稱式施工，頻繁變換結(jié)構(gòu)體，以整體相連結(jié)構(gòu)的施工模式使懸臂施工呈線性延伸，對(duì)支架的水平預(yù)偏量以及豎向預(yù)拱度實(shí)施預(yù)應(yīng)力裝載，進(jìn)行優(yōu)化配置。

結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)橋梁工程發(fā)展速度日益加快，大跨度混凝土橋梁在交通運(yùn)輸中也起著越來(lái)越重要的作用。預(yù)應(yīng)力技術(shù)有著節(jié)約材料、減少主梁拉應(yīng)力、施工便捷、安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，顯著提高了大跨度橋梁建設(shè)質(zhì)量，并延長(zhǎng)了所建設(shè)施的使用期限，使交通運(yùn)輸?shù)玫搅诉M(jìn)一步的發(fā)展。在高速公路橋梁施工過(guò)程中，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用可以切實(shí)改善高速公路的實(shí)際使用效果，增加使用壽命。同時(shí)還可以有效確保高速公路的承載力與負(fù)荷力有所提升。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，在高速公路橋梁施工過(guò)程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是未來(lái)該行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是符合我國(guó)高速公路發(fā)展與建設(shè)要求的根本做法。

（作者單位：平頂山市公路交通勘察設(shè)計(jì)院）

作者簡(jiǎn)介：王功浩（1979-），男，漢族，畢業(yè)于平頂山工學(xué)院，工程師，就職于平頂山市公路交通勘察設(shè)計(jì)院，研究方向：道路橋梁勘察設(shè)計(jì)。