摘要：在经济快速发展的背景下，我国基础设施建设更加完善，路桥工程数量不断增加，预应力技术在路桥建设中得到更广泛的应用，对提高路桥建设的质量和稳定性起到了积极的作用。本文对公路桥梁工程中应用的预应力技术进行探讨，同时对公路桥梁工程在进行建设时使用预应力技术产生的一些问题进行研究，对预应力技术如何应用提出了相应对策。
关键词：公路桥梁；预应力技术；工程施工；对策
1引言
预应力技术可预先对道路和桥梁结构施加压力，以便在完成前抵消某些载荷的拉伸应力，从而提高道路和桥梁工程的稳定性，加强结构强度，使其更好地适应已完成的载荷。该技术主要通过改变混凝土结构来提高压缩强度，同时提高各部分的适应性，从而提高抗拉伸裂缝和刚度。道路和桥梁施工完成后，预施加的压力会显著提高弯曲或拉伸部分的拉伸和疲劳阻力，减少弹性变形，从而提高道路和桥梁工程的正常寿命。预应力技术不仅可以节约混凝土的强度，还可以节约建筑材料，从而降低建筑成本。因此，预应力技术得到了广泛应用。在科学技术水平快速提升的影响下，有效带动了我国建筑施工预应力技术的发展，从而使得预应力技术的整体水平已经达到了较为成熟的状态，受到了人们的广泛喜爱，并被大范围的运用到了路桥工程施工工作之中。由于这项技术的运用，能够较好的对结构受力情况加以保证，使得施工过程中所遭受到的载荷逐渐的降低，从而有效地增强了工程构件的抗拉强度，能够从根本上规避受力不均衡而造成裂缝问题的发生。
2预应力施工技术的分类
预应力的施工技术主要分为两种，一种是先张法，另一种是后张法，这两种方法都是在增加压力时依照消耗的时间来对预应力技术分类。其中，后张法施工方式就是，在放置预应力筋的部位预先留有孔道，待混凝土达到规定强度后，孔道内穿入预应力筋，并用张拉机具夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制应力，然后借助锚具将预应力筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆(亦有不灌浆者)的施工方法。预应力先张法就是先张拉预应力钢束，后浇筑结构混凝土，等混凝土养生期后放开两端的张拉设施形成结构内的预应力；后张法是先浇筑结构混凝土，预留预应力管道，等养生期后，在管道内穿入预应力钢束，在两端进行预应力张拉。
3预应力施工技术在公路桥梁建设中存在的问题
某桥梁上部结构为40m+60m+40m跨径组合的三跨变截面预应力混凝土连续箱梁。该桥位于交通要道，车流量较大，且经常有运输砂石的超载车辆通过。经过十多年的运营，该桥出现了不少病害。经检测发现，该桥主要病害为裂缝和挠度。裂缝主要分布形态有支点附近的顶板纵桥向和横桥向裂缝、翼板横向裂缝、腹板斜向裂缝以及主跨跨中30m范围内的底板横向裂缝。梁体裂缝共计275条，其中底板横向裂缝最多，最大裂缝宽度0.9mm，且有不断加大趋势。主梁线形检测数据跟应用标高对比显示，主跨跨中下挠10.8mm，且有继续下挠的趋势。另外，箱梁局部有蜂窝、麻面、露筋、钢筋锈蚀等缺陷。
3.1病害成因分析
1)应用原因。
原应用纵向预应力应用不足，预应力安全储备偏小;部分预应力束布置不合理，造成局部应力过大，普通钢筋配置偏少，不能有效阻止、延缓裂缝的发展。
2)施工质量原因。
桥梁施工时振捣不够充分或模板质量较差，导致混凝土表面产生较多蜂窝、麻面;施工时钢筋保护层不够，造成露筋、钢筋锈蚀等缺陷;由于赶工期，跨中段混凝土浇筑质量差，有的地方腹板厚度少了2cm～3cm;施加预应力时构件龄期过短，徐变引起的变形及预应力损失过大;箱梁悬臂浇筑时线形控制较差导致跨中段桥面铺装层过厚，恒重加大。因此，造成主跨跨中下挠较大。
3)外部环境原因。
该桥位于交通要道，车流量大，且超载车较多，加之桥位附近的金属冶炼企业污染较严重，对钢筋混凝土影响较大;混凝土的收缩徐变造成预应力损伤过大。
3.2体外预应力加固应用
通过对该桥进行承载能力检算和荷载试验显示，该桥抗弯承载能力明显不足，应力和挠度校验系数部分低于1，实测刚度低于理论值。针对以上病害情况，采取以下措施维修：对蜂窝麻面、裂缝进行修补，对钢筋裸露部分进行除锈，钢筋锈蚀严重的重新焊接钢筋。针对承载能力不足的情况，采用折线形体外索加固以达到增强抗弯承载力的要求。根据原应用图纸和现场检测得出的尺寸及配筋数据，采用MidasCivil软件进行计算。计算中考虑的荷载有：连续梁自重;桥面二期恒载;公路—Ⅰ级汽车活载;梁截面竖向非线性温度分布效应按《公路桥涵应用通用规范》取;原预应力及相应的二次内力效应;混凝土收缩徐变及其相应的二次内力效应。不考虑支座位移，只涉及纵向受力及配筋计算。考虑到该桥跨径不算大，又采用单箱双室，拟采用8束无粘结钢绞线集束作为体外索，分别在中腹板两侧、两边腹板内侧成折线形布置，每侧面两束。体外索取每束19s15．2无粘结预应力钢绞线集束，每束截面面积为19×140=2660mm2，8束截面面积A=21280mm2，抗拉强度标准值fpk=1860，张拉控制应力取0．55fpk=0．55×1860=1023MPa。体外预应力索在中跨、边跨均采用双折线，中间绕过中支点横隔板，两端锚固于边跨支点附近的新增齿块上，在新增齿块上设锚座，采用两端张拉锚固。新增钢结构肋形转向横隔板，共6道。体外预应力索布置见图。
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图1体外预应力加固布置图
3加固效果分析
加固完成后，按公路—Ⅰ级标准对该桥进行荷载试验，试验效率系数介于0.97～1.02，符合相关规范要求。试验结果表明，该桥经体外预应力加固后，跨中挠度降低了约30%，主跨跨中和边跨跨中在试验荷载作用下的最大挠度值分别为8.2mm和6.1mm。各测点校验系数均大于1，实测主桥刚度大于理论值。体外预应力加固后，使梁体产生了预压力，之前的裂缝大量减少或基本闭合，提高了桥梁的抗裂性。加固后中跨跨中和边跨跨中下缘测点挠度、应力数据见表1。
表1加固后中跨跨中和边跨跨中下缘测点挠度、应力数据
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1)PC连续箱梁桥在运营过程中出现的病害主要为裂缝和跨中下挠，其产生原因主要有设计存在不足、施工质量较差以及环境变化等情况;
2)对PC连续箱梁而言，体外预应力加固显著提高了桥梁结构的承载能力和有效改善了桥梁结构的工作性能，加固后跨中挠度明显减小，裂缝宽度变窄甚至闭合。体外预应力加固PC连续箱梁效果明显、施工方便、工程质量易于控制，具有明显的经济效益和广阔的发展空间。
结束语
综上所述，预应力的施工技术在当前被广泛地使用，也在公路桥梁工程中起到很大的作用。预应力的施工技术在具体应用时是非常复杂的，一定要遵循相关的标准，在施工的过程中还需要专业的技术人员进行操作。因此，要对工程中各个施工环节的质量进行有效的控制，把控好每一道施工工序，从而就可以提升公路桥梁工程的高质高效建设。
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论文作者:杨永均
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
标签：预应力论文; 裂缝论文; 挠度论文; 体外论文; 技术论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 《基层建设》2019年第29期论文;