预应力技术在道路桥梁施工中的应用李新壮

李新壮

莱芜德立交通设施有限公司山东济南250001

摘要：预应力混凝土虽然只有几十年的历史，然而人们对预应力原理的应用却由来已久。如工匠运用预应力的原理来制作木桶：木桶通过套竹箍紧，水对桶壁产生的环向拉应力不超过环向预压应力，则桶壁木板之间将始终保持受压的紧密状态，木桶就不会开裂和漏水。建筑工地用砖钳装卸砖块，被钳住得一叠水平砖不会提落。旋紧自行车轮的钢丝，使车轮受压力后而钢丝不折。预应力技术在公路桥梁施工过程中的应用，不仅可以增加跨径，而且可以减少工程造价，具有良好的经济意义。

关键词：预应力；检测技术；应用

预应力技术是公路桥梁施工中的一项重要技术，对我国公路桥梁的施工具有重要意义。如果公路桥梁施工存在一定的质量问题则将影响后期的正常使用，并造成后期使用严重的交通事故同时威胁人们的生命。而预应力混凝土因其具有高强度并具有高刚性和抗裂性的优点而被广泛用于公路桥梁的施工，因此具有很高的使用价值。

1预应力基本原理

为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强材料，人们在长期的生产实践中创造了预应力混凝土结构。预应力用张拉高强度钢筋或钢丝的方法产生，使混凝土在荷载作用前预先受压的一种结构。所谓预应力混凝土结构，是在结构构件受外力荷载作用前，先人为地对它施加压力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。以预应力混凝土制成的结构，因以张拉钢筋的方法来达到预压应力，所以也称预应力钢筋混凝土结构。比如在受弯构件中，预应力钢束一般采取偏心布置，使构件产生与荷载相反的弯矩，从而使构件产生承载力以抵消荷载。混凝土的抗压强度虽高，而抗拉强度却很低，预应力筋可先穿入套管也可以后穿。通过对预期受拉的部位施加预压应力的方法，就能克服混凝土抗拉强度低的弱点，也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力，达到利用预压应力建成不开裂的结构。当然，因为预应力产生弯矩的原因，如果预应力束布置不合理，超过束界，也会在混凝土受压区产生过大的拉力，从而使受压区产生裂缝，影响构件的使用。所以，预应力结构的施工是一基较为复杂的工艺，必须有完善的检测手段来与之配套。

2公路桥梁施工中预应力技术设计

2.1满足桥梁施工要求

目前由于预应力技术常用于公路桥梁的施工，因此预应力混凝土结构的设计必须满足公路桥梁的施工要求。设计人员应根据设计方案充分考虑预应力混凝土设计并考虑混凝土结构的强度。预应力技术在施工期间需要结构强度和材料应力验证，这是为了确保混凝土结构的变形不会影响建筑物的使用和美观。在施工时的设计验证中工作人员必须注意工具支撑条件的安全性，并有必要确保材料的应力不超过施工中的施工范围，从而在施工期间控制预应力技术。在预应力技术的施工设计中工作人员有必要在一定范围内管理相关数据，来不断满足公路桥梁的施工要求。此外，在设计阶段工作人员应对设计进行标准化并进行科学验证和计算，以保证公路桥梁施工中预应力混凝土结构的工程质量。

2.2增加荷载极限值

预应力技术在公路桥梁施工中的应用由于具有高强度和易于施工的可行性而被广泛用于钢筋混凝土公路桥梁的加固。通常来说碳纤维增强方法是将碳纤维板粘合到钢筋混凝土上，以达到增强弯曲构件的目的。而与之相对的变形预应力技术可以增加混凝土的压力桥面积，可以让荷载数据达到极限值，并可以通过限制拉伸应变构件的抗弯强度来增加路桥的承载能力。目前中国公路桥梁建设项目质量控制是必不可少的一部分，因此预应力技术的作用将会继续成熟并在道路和桥梁建设中的作用增长。

2.3在空心板中的应用

预应力在混凝土空心板中的应用需要采用高强度低松弛钢绞线。工作人员在实际施工中应当确保预应力混凝土空心板的跨度必须保持在30~35m之间。考虑到跨度材料块状且刚性低因此适用于空心板。其次，技术人员在使用预应力技术的过程中，需要清醒地认识到控制预应力张力的时机非常重要，过早或过晚的张力可能导致不可预测的施工效果，但目前中国目前的施工情况主要问题是张力时间过长。此外，目前我国公路桥梁的许多初期建设都采用早期强化剂缩短了施工周期，因此需要进一步用初始强度剂来控制预拉伸时间，才能够对预应力结构的技术质量起到正面影响，这对控制公路桥梁的施工质量具有重要意义。

3预应力检测新技术在公路桥梁施工过程中的应用

针对传统公路桥梁施工检测技术的不足，在滨莱高速公路淄博西至莱芜段改扩建工程的施工过程中，引入了预应力检测的新技术：预应力有效应力测试和预应力孔道压浆密实度检测。

3.1预应力有效应力测试

1）预应力有效应力测试的意义：可以在事后完全掌握公路桥梁施加的有效应力，并对预应力损失进行补张拉，避免了公路桥梁的返工，具有良好的经济效益和社会效益。2）预应力有效应力测试的原理：预应力有效应力测试的方法有多种。有的利用试验的预应力束张拉端和被动端安装压力传感器测试张拉吨位，根据传感器读数，计算出预应力有效应力。有的采用主动端安装压力传感器、被动端粘贴应变片的测试方法，进行了有效预应力、应力传递时间及初始张拉力等参数的测试。目前采用较广的是反拉式有效预应力无损检测仪，其工作原理是在外露单根钢绞线上安装集成式智能前段，千斤顶启动后钢绞线被张拉，当反拉力小于原有预应力时，夹片对钢绞线有紧固力，内部钢绞线不会发生位移。当反拉力略大于原有预应力时，夹片与内部钢绞线一道发生微小位移，集成式智能前段可根据夹片动作状态自动计算测试力值。

3.2预应力孔道压浆密实度检测

1）预应力孔道压浆密实度检测的意义：预应力孔道压浆不密实，将真接导致预应力无法通过压浆材料传递应力，造成预应力的损失和公路桥梁的开裂而影响公路桥梁的安全使用。预应力孔道压浆密实度的检测将检测出压浆材料空洞等缺陷，并及时进行补压浆，有效地避免了公路桥梁病害的产生，具有积极的意义。2）预应力孔道压浆密实度检测的原理：通过弹性波的透过、反射等特性，可以对预应力梁的孔道灌浆密实度进行定性检测和定位检测。通过露在两端表面的锚头/钢绞线进行激振和拾振，进而对整个钢绞线的灌浆密实度加以分析。如果孔道灌浆密实度较高，能量在传播过程中逸散的越多，衰减大，振幅比小。反之，若孔道灌浆密实度较低，则能量在传播过程逸散较少，衰减小、振幅比大。通过精密地测试能量的衰减，既可以推测灌浆质量。

3.3预应力有效应力测试技术和预应力孔道压浆密实度检测技术的应用

通过预应力有效应力测试技术和预应力孔道压浆密实度检测技术的应用，滨莱高速公路淄博西至莱芜段改扩建工程部分桥梁的施工已顺利完成，确保了桥梁能完好地投入使用，取得了良好的社会效益。

结语

通过将预应力技术广泛应用于现代公路桥梁施工，公路桥梁的施工质量和性能得到了很大提高。预应力技术提高我国公路桥梁建设水平。因此，建筑和研究人员需要注意研究和使用预应力技术来捕捉中国公路桥梁建设的发展。

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