市政桥梁工程预应力技术的运用范文
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［摘要］现代化城市建设速度的不断加快，市政桥梁工程的建设规模和建设数量不断增加。预应力技术作为市政桥梁工程中的一项关键施工技术，对工程建设质量有着直接影响。预应力技术的应用能有效减少市政桥梁施工中的荷载力，并提高市政桥梁工程的稳定程度与安全系数。为了提高预应力技术效果，设计人员要根据工程建设特点编制合理的应用方案，明确预应力技术的应用方法，从而提高市政桥梁工程的整体建设质量。鉴于此，文章将对预应力技术在市政桥梁工程中的具体应用展开详细分析，望能为有关人士提供参考。
［关键词］市政桥梁工程；预应力技术；应用
市政桥梁工程作为城市交通运输的主要承担者，对人们的出行质量、城市发展都有直接影响。随着城市交通工具数量的不断增多，人们对交通环境的要求和标准越来越高，国家与社会都愈发重视市政桥梁工程的建设质量。预应力技术在市政桥梁工程中的应用能有效提升桥梁工程的构件强度，避免在重力作用下桥梁结构出现裂缝等问题。预应力技术在市政桥梁工程中的应用非常广泛，特别是对于一些大型桥梁而言，预应力技术的作用会更加明显。
1预应力技术概述
桥梁在使用过程中会不断承受汽车活载和桥梁自重恒载，这些荷载会在桥梁结构内部产生各种拉应力、压应力、剪应力，对桥梁的内部结构产生影响，甚至会降低桥梁工程的使用年限。为了尽可能降低应力对桥梁工程所产生的影响，人们在市政桥梁工程建设过程中会利用相关技术增加桥梁工程的承载能力，减少应力对桥梁的作用，让桥梁内部的力达到一个平衡状态，使得不论哪一种力对桥梁结构产生的破坏力都处于安全可控的范围内，有效提高了市政桥梁工程的质量、安全性、使用年限。为了充分发挥混凝土的抗压性能强的优势和避开混凝土抗拉性能差的劣势，在施工阶段人为地预先给结构受拉部位施加适当的压应力，以抵消使用阶段外荷载引起的拉应力，从而达到更大跨度跨越、避免结构开裂或延缓开裂，延长结构使用寿命的目的，此即为预应力技术。预应力技术的具有如下优点：第一，在市政桥梁工程中预应力技术应用较为广泛，不仅可用于提高桥梁工程的结构性强度，还可用于加固桥梁边坡锚固等。第二，预应力技术的应用对于减少市政桥梁工程的建筑材料使用数量，降低工程的建筑成本方面有明显作用。预应力技术的施工材料是混凝土与预应力筋，这两种材料是工程中常见的材料[1]。第三，预应力技术的应用能切实提高市政桥梁工程的结构抗震性、承载能力，避免桥梁在使用过程中出现裂缝，增加整个工程结构的牢固性、安全性。第四，预应力施工技术的施工工艺、施工技术、设备目前已经很成熟，应用它能稳定地保障市政桥梁工程的整体施工质量。
2预应力技术在市政桥梁工程中的具体应用
2.1预应力施工的相关准备工作
在预应力技术应用前，市政桥梁工程要做好相关准备工作。第一，施工单位要仔细审核设计单位所提供的方案与图纸，与设计单位的人员进行详细沟通、交流方案和图纸中的不明确部分，提高方案与图纸的可行性。第二，预应力技术应用前施工单位要结合施工方案与图纸，仔细核对预应力施工技术所用到的锚具、钢绞线等材料的规格与质量，并抽样检测，确保其符合工程施工标准后才能正式投入使用。第三，千斤顶、压力表等张拉设备应送权威质量检验部门配套标定方可投入使用。张拉前检查混凝土构件时，要通过同条件混凝土试块强度报告或构件实体回弹等检测手段确认混凝土构件的强度不低于设计要求的强度。然后定时检查和清洁孔道的位置以及内部是否存在残渣，清除残渣能够确保穿筋工作的顺利开展。对于预应力筋的张拉，应当根据不同的情况采用不同的方式，桥梁的跨度较大时，分阶段、分批次张拉方式是常采用的方法。值得注意的是，张拉的顺序一定要根据设计图纸的内容开展，如果设计图纸中没有明确规定张拉顺序，要以均匀对称为原则进行预应力筋张拉工作。第四，在预应力施工前，施工单位应再次核实施工流程，明确不同环节的施工责任负责任人，落实施工中的安全质量管理工作，进行充分的施工安全、质量交底，尽可能提高预应力施工安全质量水平。
2.2预应力技术在混凝土结构中的应用
混凝土施工环节是市政桥梁工程中必不可少的环节，同样也是预应力施工技术的基础性环节。预应力在混凝土构件中的作用主要是防止和延缓混凝土构件出现开裂的情况，与此同时还能够提高混凝土构件的刚度，减少施工过程中所使用的材料数量和重量。首先要严格控制裂缝出现概率较高结构的质量，将预应力技术应用到混凝土构件中，能够防止裂缝宽度超出极限值。其次，使用强度大、质量轻的材料，当前的经济发展和交通量需求对桥梁工程的跨度以及承载能力有非常高的要求，为了尽可能满足市政桥梁工程的要求，尽可能选择强度高质量轻的材料，这样能够有效减少结构的截面面积以及自重。将预应力技术应用到混凝土构件中，能够充分发挥混凝土材料的抗压性能及预应力钢材的抗拉性能，以相对较轻的结构恒载实现更大跨度的跨越。市政桥梁工程受到建设需求的限制，对于构件的刚度以及变形程度的控制非常严格，将预应力技术应用到市政桥梁混凝土构件中，能够有效消除或减轻混凝土构件在长期荷载作用下引起的开裂、徐变下挠等问题。最后，市政桥梁工程的混凝土结构强度与混凝土的材料配比有直接关联，科学搭配混凝土的各项原材料成分，并将混凝土进行充分搅拌。混凝土制作完成后，检测标准达到市政桥梁工程建设要求后才能用于浇筑。值得注意的是，混凝土的浇筑速度要均匀，浇筑速度过快或过慢都会影响最终的建设效果。对于面积较大的建设浇筑区域，应当保持浇筑过程的连续性，如果浇筑过程时常中断，最终的浇筑效果会大打折扣。为了保证最终浇筑效果，还须在浇筑时展开振捣工作，根据工程建设要求，选择相应的振捣棒型号，并且合理控制振捣速度与振捣深度，避免破坏市政桥梁工程混凝土内部的波纹管。
2.3预应力技术在加固施工中的应用
加固施工也是延长市政桥梁工程使用寿命的常用措施，能有效提高桥梁安全系数以及稳定桥梁结构性能。预应力技术在加固施工中的应用方式为优化工程的结构以及强化工程构件强度，这两种方式对加固桥梁的作用都非常明显。利用技术手段对构件的受拉区施工压应力，并随之产生有利变形，部分或全部抵消构件在外荷载的应力下在受拉区产生的拉应力，从而实现不开裂或控制开裂的目的，降低不利应力对桥梁的影响。预应力施工技术在加固施工中的方法主要有四种，分别是钢板加固、补强层加固、路面加固、外部预应力加固。这四种预应力技术的应用，都能最大限度地降低桥梁构件的压应力和拉应力，提高最不利荷载组合下构件的承受荷载能力以及抗变形能力。
2.4预应力技术在锚具制作中的应用
市政桥梁工程中锚具制作环节非常复杂，制作过程中会使用多种材料，若想提高模具制作效果，必须对流程以及材料展开严格控制。首先，预应力钢筋的下料工作是有关工作人员的第一工作要点，应当从市政桥梁工程的具体需求出发，选择与市政桥梁相匹配的预应力钢筋规格和尺寸，并且符合市政桥梁工程混凝土结构要求。其次，作为锚具制作的关键要素之一，钢绞线要按照要求存储、摆放，杜绝钢绞线在存储过程中出现缠绕或交叉现象，否则会影响最终的锚具制作效果。最后，锚具制作完成后要在第一时间运送到施工场地，并且施工前和施工时要做好锚具防护工作，防止因外界因素造成的锚具弯曲、变形、锈蚀等质量问题。
2.5预应力施工主要质量控制要点
钢绞线是市政桥梁施工中最常用的一种预应力筋，下面以钢绞线为例介绍预应力施工要点。钢绞线具备高强度、低松弛等特点，采用夹片式锚具预应力构造简单、锚固性能可靠、施工便捷，节约钢材等优势在市政桥梁工程中大量应用。而且钢绞线在市政桥梁工程中能起到非常好的结构稳定、张拉效果优化等功能，严格控制钢绞线的质量，以及钢绞线的使用效果，对市政桥梁建设而言有重要意义。
（1）材料检测：每批钢绞线应由同一品牌、同一规格、同一生产工艺且不大于60t的产品组成，从每批钢绞线中随机取3盘，并从每盘所选用的钢绞线端部正常部位截取一根试样，进行表面质量、直径偏差检查和力学性能试验。锚具及夹片以不超过1000套为一个验收批，进行外观检查和硬度试验。此外，大桥、特大桥等重要工程，应抽取试样进行静载锚固性能试验。上述各项试验合格，方可用于工程。
（2）钢绞线下料及穿束：在钢绞线施工过程中，钢绞线的穿束和下料是重要的两个施工步骤。在穿束工作开始前，先要进行梳理编束，在钢绞线上确定穿孔位置并标记，穿孔结束后要使用类似橡胶垫的物品对钢绞线进行固定，防止钢绞线的施工过程中出现缠绕问题，影响桥梁的后续施工。波纹管应具有足够的强度和刚度，能承受一定的外力。穿束按施工时间分为先空束和后穿束两种。先穿束工艺，可采用具有一定导向作用的圆头穿束帽，避免穿束施工对波纹管造成损坏导致开裂，应特别注意完成穿束后对波纹管完好情况的复查，发现开裂及时处理。后穿束工艺应采取措施保证波纹管整体密封良好、固定牢靠，且在混凝土浇筑过程中避免外力碰撞造成波纹管移位、变形和漏浆堵塞，造成后穿束无法顺利进行。
（3）施加预应力：预应力工艺按张拉与混凝土浇筑的时间先后分为先张法和后张法。先张法用于预制构件，直线预应力束，适合预制厂内大批量同类预应力构件的生产。后张法则在桥梁施工中应用更为广泛，在曲线预应力束中应用更具优势，在大型桥梁上部桥跨结构中大量应用，具有高度灵活性。施加预应力是预应力工程中构建结构体系的最关键的环节。预应力张拉施工应由项目工程技术负责人主持，张拉作业人员经培训考核合格后方可上岗。张拉设备的校准期限不得超过半年，且不得超过200次张拉作业。张拉设备应配套校准、配套使用。通常根据设计要求，应分阶段分批次进行张拉。张拉前应按不同束号仔细计算复核每一束的张拉数据，初应力、张拉控制应力、理论伸长量等。将上述张拉数据由项目技术负责人向项目质检人员、施工管理人员、施工班组作详细交底，令其充分掌握相关数据，以便在张拉施工过程中能及时准确进行施工操作、复核检查，出现异常情况能迅速正确判断，及时妥善处理。施工张拉过程一般用应力应变双控，即张拉力达到设计要求的同时，应变力也满足设计或规范要求，通常允许偏差为理论伸长量的±6%。断丝滑丝数量是影响工程质量的重要因素，控制预应力张拉过程中断丝滑丝数量，也是预应力施工过程质量控制的重要内容。每束钢绞线断丝滑丝数量不应超过一丝，每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。超过上述数量时，原则上应更换，在条件许可情况下，经设计同意，可采取适当提高其他钢丝控制应力值等有效措施处理。
（4）压浆工艺：压浆是预应力工程的另一项极其重要的工序。压浆施工质量直接影响到浆液在孔道内的充满程度，影响对预应力束应有的防锈保护，进而影响整个桥梁结构的使用寿命。从某些旧桥预应力结构拆除的情况看，孔道内压浆不饱满，预应力束未被浆料充分包裹，暴露于空气中产生锈蚀的情况时有出现，这对桥梁结构安全、使用寿命构成重大威胁。所以必须严格按规范要求进行压浆施工，确保质量。压浆施工一般要求：压浆宜采用专用压浆料进行压浆，应在张拉结束后48h内进行压浆。压浆施工前应检查确认孔道畅通，压浆用材料应严格按设计配合比精确计量，确保浆液水胶比、流动度、自由膨胀率等质量指标符合要求。曲线孔道压浆施工必须遵循“低处压浆、高点排气”的原则。同一孔道压浆应连续进行，一次完成。压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，并应将所有最高点排气孔依次一一打开，待稳定连续流出浓稠浆液后再一一封闭，直至压浆完成。压浆完成后即可对锚端进行封锚，至此完成预应力施工全部内容。
3市政桥梁工程中预应力结构裂缝预防预
应力结构能否有效避免产生裂缝，与多种因素有关，如预应力的大小、养护条件、吊运过程中吊点设置是否合理有利等。施工预应力过程中，技术人员要按设计要求合理把控施加的应力大小。倘若桥梁工程的施加应力过大或过小，会导致桥梁工程结构后期出现裂缝。养护期间，若养护及保温工作不到位，易造成混凝土表面的温度与水分会流失过快，但是混凝土的内部温度较高，双重作用下混凝土表面必然会出现裂缝。为了降低混凝土结构裂缝的发生概率，需重视预应力技术在混凝土结构中的应用。首先，施工人员在预应力技术施工中还要根据工程设计及规范要求进行预应力张拉，确保对混凝土所施加的预应力应在混凝土所承受的范围内，避免应力过大导致出现裂缝。其次，工作人员要对使用了预应力技术的工程构件展开合理的养护。在构件吊运前，确保构件实体强度达到吊运标准，否则会破坏构件内部的应力，吊运施工应制定专项施工方案，明确吊运方法、设备、吊点布置，并经安全验算。吊运过程应采取防止预应力本身造成构件开裂损坏的措施。吊运过程应缓慢匀速进行，严禁急停急起和其他冲击，直至构件安全就位，完成安装施工。
4结束语
综上所述，随着城市化发展进程的加快，桥梁工程的数量越来越多，但桥梁工程所面对的使用环境较为恶劣，将预应力技术应用到市政桥梁建设中，能有效提高桥梁建设质量和水平。技术人员在具体施工中应结合预应力技术的要点，对工程预应力施工每一个环节，精心组织、规范操作、严格管理，强化预应力施工过程控制，提高桥梁整体施工质量水平，延长桥梁使用寿命，充分发挥桥梁建设投资效益，具有重要意义。同时规范预应力技术的施工流程，提高预应力技术水平和预应力工程施工质量，对施工企业在竞争日趋激烈的工程市场环境中提升自身竞争力也大有裨益。
参考文献
[1]孟飞飞.预应力施工技术在市政桥梁工程中的运用研究[J].甘肃科技纵横，2020，49（11）：60-62.
[2]顾燕斌.试论预应力施工技术在市政桥梁工程中的运用[J].科技创新与应用，2020（12）：167-168.
[3]靳方倩.市政桥梁工程中预应力施工技术的运用及要点研究[J].科技创新导报，2020，17（4）：51-52.
作者：徐宏钢 单位：江苏东方建设项目管理咨询有限公司
