陈爽

中国水利水电第七工程局有限公司四川成都

摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展，中国特色社会主义制度的优势愈发凸显，在祖国大地上一座又一座桥梁建筑拔地而起，预应力混凝土技术得到了广泛的应用，并不断进行技术革新。预应力混凝土技术是土木工程中一种较为成熟的技术，尤其在桥梁工程中被广泛的应用，可以有效地提高桥梁的承载力，发挥更大的经济效益，所以，对预应力混凝土技术在路桥施工中的运用进行研究有重要的现实意义。关键词：预应力混凝土；工程施工；应用

1预应力技术简介

1.1预应力技术概述及特点

预应力可以有效地提高结构构件的承载能力，增强建筑物的耐久性。通常，预应力会在受到外来作用力之前会被施加上一种张拉力。当受到外在作用力时这部分施加的拉力会抵消一部分外在作用力在中性面以下产生的拉应力。基于这种原理，预应力混凝土可以明显提高荷载的承受能力，因此运用十分广泛。预应力混凝土相比于普通混凝土具有减轻结构构件自重，降低工程造价，延长结构件的使用寿命、减少裂缝提高耐久性等诸多优点，对于结构工程的发展有着重要意义。

1.2预应力技术分类

（1）先张法。当混凝土暂未开始浇筑时就首先对相应的预应力筋或者钢绞线进行张拉到设计值，随后放置到台座上进行固定，之后才开始浇筑混凝土，待混凝土达到规范规定的强度后再正式撤去张拉机械。

（2）后张法。在浇筑完混凝土并达到一定强度后将预应力筋从预留的孔道穿入并张拉到设计值，最后用锚具固定并对孔道压浆。

2预应力混凝土技术

一般情况下，传统的钢筋混凝土最大的拉伸应变非常小，在0.左右。这种钢筋混凝土会在拉伸区内出现开裂的问题，主要是因为构件的刚度和挠度都非常的小，为了避免出现混凝土开裂，抗拉钢筋的应力只能控制在30MPa以内。如果部件出现破裂，裂缝的宽度在0.2mm~0.3mm的时候，抗拉钢筋的应力要控制在MPa以内。为了减少传统混凝土出现过早开裂的问题，对混凝土的使用进行不断地探索和研究，预应力和混凝土有效地结合，在混凝土结构或者是构件的拉伸区域中，用高强度的钢筋来进行拉伸，使钢筋的拉伸力作用于混凝土中，这样混凝土在预压缩应力的影响下，会产生压缩变形。预应力混凝土技术对提高结构构件的抗裂性、结构刚度有着非常重要的作用和价值，所以，在路桥施工中的应用频率非常高。

3预应力混凝土施工分析

3.1钢材的选择

在路桥施工中预应力混凝土技术应用前，先要选择优质的钢材，首先，要选择合适的钢材型号，可以选择预应力混凝土专用的钢筋，钢丝和钢绞线；通常钢绞线是由6根钢丝围绕着1根芯丝顺着一个方向进行扭结形成的，芯丝的直径要比外围钢丝的直径大5%左右，扭矩需要控制在15d左右，使用频率比较多的钢绞线为7丝直径为4mm和7丝直径为5mm的。因为钢绞线比较柔软、操作比较方便，所以，在先张法和后张法施工中比较常用。先在钢绞线的外层涂抹防腐油脂，并用塑料薄膜进行包裹，可以用于无黏结的预应力高强度钢筋。

高强钢丝是采用优质的碳素钢盘条在经过冷拔制作而成的，高强度钢丝的直径一般在3mm~8mm，在冷拔之后，高强度钢丝内部会形成很强的内应力，在使用℃低温回火处理冷却到室温温度之后的刚强度钢丝，就成了消除应力钢丝。一般情况下，高强度钢丝回火处理需要℃~℃才可以消除应力，松弛损失降低到消除应力钢丝的1/3左右，这种钢丝称为是松弛钢丝。一般预应力混凝土技术中使用的钢丝均为高强度钢丝。路桥施工中预应力混凝土技术高强度钢材的选择需要综合考虑低成本和高性能的需求，并且还要便于人工施工操作，可以应用在各种不同的自然环境中，所以，预应力混凝土钢材的选择要根据不同钢材的应用范围来进行科学的选择。

3.2预应力锚具的选择

在预应力混凝土技术应用的过程中，先张法和后张法是最为常用的2种类型，预应力锚杆的选择应参照2种张拉方法，也就是预张拉法和后张拉法。其中后张拉法要求张拉达到设计强度的75%以后，进行水泥混凝土的浇筑工作，形成预应力混凝土构件的方法。黏结预应力混凝土作业时，需要先进行混凝土浇筑工作，在达到75%以上后，进行钢筋张拉。而这种张拉的工艺流程为进行控制孔的埋设→混凝土浇筑施工→泵送管道→进行拉透筋的养护作业→锚固→进行注浆减少钢筋出现锈蚀问题。该模式中的传力方式是借助于锚杆来避免弹性回弹问题发生的，并且这样可以让混凝土的截面获取一定的预应力，让混凝土和钢筋真正地成为一个整体，形成黏结预应力混凝土。在黏结预应力混凝土黏结力的作用下，预应力钢筋的拉应力会有所降低，这样也就让混凝土的压应力降低，减少了黏结性。这种锚具方式可以不使用张拉支座，比较适合在大型的构件现场进行施工。

如果选择无黏结预应力混凝土锚杆，需要先在预应力钢筋张拉时，涂抹具有润滑沥青作用的防腐材料，然后再在表面上涂有纸或者是塑料管套，以此来减少预应力钢筋和混凝土之间的结合力；然后，进行混凝土的养护作业，利用钢筋的张拉作用，最后进行锚定。在施工的过程中，钢筋会进入原来设计的位置中，这时可以进行混凝土浇筑工作，不需要预留孔洞，只需要进行钢筋灌浆即可，这样不仅让施工的工序更加简单，同时因为无黏结预应力混凝土还有着很强的预应力增强效果，所以，在无形中就降低了施工成本，更加适合在跨度比较大的曲线配筋梁体工程中采用。

3.3预应力混凝土配置和浇筑

在记性预应力混凝土配置和浇筑的过程中有一些需要注意的事项：首先，在进行混凝土配置时，要先采用硅酸盐水泥进行配置，不能使用矿渣硅盐酸水泥，也不能使用粉煤灰硅盐酸水泥和火山灰质硅酸水泥。如果使用粗骨料，那么骨料颗粒的直径在5mm~20mm的碎石。其次，水泥在混凝土中的占比不能超过kg/m3。另外，在配置混凝土时严禁使用含有氯化物的外加剂和引气剂、引气型碱水剂。此外，所有材料引入混凝土中的氯离子总含量不能高于水泥用量的0.06%，如果超过0.06%的时候，需要掺加一些阻锈剂来防止生锈，增强混凝土的密实度。

在进行混凝土浇筑的过程中，必须对预应力锚固位置和筋密位置进行振捣作业。此外，还要避免振捣过程中对预张拉构件产生影响；而在进行后张拉构件振捣的过程中，不能出现和预应力管的碰撞，减少对预应力管的影响。

3.4预应力张拉施工

在进行预应力张拉施工的过程中，如果预应力筋采用的是应力控制方法张拉，需要根据伸长值来进行校对和核验。实际的伸长值和理论伸长值之间的差距要控制在6%以内，如果出现不符合的情况需要暂停张拉，在找到原因进行解决之后，继续进行张拉作业。另外，在进行预应力张拉的过程中，还要对初应力进行调整，初应力需要控制在张拉应力的10%~15%，伸长值需要从初应力开始的时候进行测量。此外，在预应力张拉控制应力达到稳定后，进行预应力筋的锚固，在进行锚固时需要控制锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，一般情况下内缩量需要控制在规定的范围以内。

4预应力混凝土施工技术的优缺点

4.1预应力混凝土技术的优点

采用预应力混凝土结构，还能有效减轻结构自重，利用目前先进工艺制造的高强度预应力筋，发挥自身的强度优势保障工程质量，从统计学角度看，在普通钢筋混凝土结构产生的裂缝和挠度的问题会比预应力混凝土结构的概率大很多，采用普通的钢筋混凝土结构发挥不了高强度钢材的强度。比如常用的Mpa级的钢绞线（目前已有Mpa级的钢丝结构投入应用），如果与普通钢筋混凝土结构结合使用，结构性无法满足桥梁结构受力的使用要求，会造成裂缝、挠度均较大的工程质量问题；相反，如果采用预应力技术，可以有效提高结构使用阶段性能，充分发挥高强度钢材的作用，延长桥梁结构使用寿命，并且采取预应力混凝土结构，可以达到节约钢材的用量、混凝土用量、减少截面尺寸等降低工程成本的作用，提升路桥工程的经济效益。同时，预应力混凝土结构还能提高构件的耐疲劳性能，加荷和卸荷所引起的变化幅度会比较小，因此可以提高抗疲劳强度。

4.2预应力混凝土技术的缺点

预应力混凝土在路桥施工中也有一定的缺点，但是缺点是相对于工程施工中的缺点而言，并非是对工程质量。预应力混凝土在路桥施工中虽然能在一定程度上提高施工质量，但是施工的难度也会增强，许多工程细节在施工中很难控制。预应力技术由于本身就具备一定的复杂性，对于施工质量以及工程中所需要使用的设备都有比较高的要求。因此，在实际的预应力混凝土在路桥施工中要配备经验丰富、操作熟练的施工技术人员，组成一个优秀的技术团队。同时，要保障机械设备满足预应力技术要求，如果在预应力技术使用的过程中，混凝土结构使用不正确会导致反拉应力，严重影响路桥工程的施工质量，一般情况下，预应力技术适用于工程量较大的路桥工程，如果工程的构件比较少、跨度小，大量应用施工材料会增加工程的投资成本。

5预应力混凝土工程应用

5.1改善使用阶段的性能

受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力，提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳所控制的。

5.2能充分利用高强度钢材，减轻结构自重

在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。例如，Mpa级的高强钢绞线，如用于普通钢筋混凝土结构中，钢材强度发挥仅到20％，其结构性能早己满足不了使用要求，裂缝宽，挠度大；而采用预应力技术，不仅可控制结构使用阶段性能，而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样，采用预应力，可大大节约钢材用量，并减小截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益。

5.3可调整结构内力

将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。因此，现代预应力混凝土是解决建造大(大跨度、大空间建筑工艺上和使用上要求的)、高(高层建筑、高耸结构)、重(重荷载、重型结构、转换层结构)、特(特种结构水池、电视塔、安全壳)等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构材料和技术。

5.4加强水利水电工程质量控制措施

水利水电工程施工过程中，通过将预应力混凝土施工充分的应用，自身的很多指标都取得了较高的保障。在目前的实际工作中，大环境方面遇到了很多威胁，例如自然环境遭受到破坏等，应从各个方面，加强质量上的控制措施，减少安全隐患。在施工过程中，为确保预应力混凝土施工质量，施工单位要加强施工材料管理，在正式施工前，施工单位要对配制混凝土拌合物的水泥、集料等进行认真的检查，保证水泥没有出现受潮、变质等现象，保证集料的粒径符合相关规定。在配制混凝土拌合物时，施工人员要对水泥的用量进行严格的管控，确保混凝土拌合物的综合性能符合设计要求。同时，在水电水利工程施工中，施工任务比较重，施工质量要求比较高，因此，施工单位必须加强施工过程管理，注重机械化施工管理，合理的划分施工区域，科学的组织施工，并协调好预应力混凝土施工与其他工序的关系，从而为预应力混凝土施工质量提供保障，确保水电水利工程的顺利进行。

结语

综上所述，预应力混凝土技术的应用可以在建筑工程中看到，建筑部门必须充分认识到这项技术在降低工程成本和提高工作寿命方面的重要性。但在建设过程中，必须注意安全教育，建立可靠的管理系统，安全生产系统，认真执行安全生产和质量保证系统。因此，施工单位应在生产过程应不断总结、不断优化生产，从而提高施工质量。

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