道路桥梁施工中预应力技术施工质量管理探析

谷洪敏

摘 要：道路桥梁施工中预应力技术的应用日渐普遍，有效确保了大跨度桥梁结构的稳定性与工程建设的经济性。但在施工质量管理中，通过桥梁结构受力分析和计算获得的各项工艺参数必须得到精确控制，才能够达到消除因重力、行车荷载作用产生的应力的目的，因此预应力技术施工的质量管理是技术性极强的工作。本文首先阐释了预应力技术的原理及应用，进而分析了其施工过程中的易发质量缺陷及其成因，并且探讨了如何采取科学的管理措施加以控制。

关键词：预应力技术;原理与应用;质量管理;道路桥梁

引言：

随着道路桥梁工程中桥梁跨度、结构复杂程度以及抗震等级的不断提高，仅仅依靠增加梁、柱等构件的截面积与改进原材料的性能，来满足承载力、耐久性等设计要求，在经济或者技术上都越来越不可行。而基于对钢筋混凝土结构桥梁的构件和整体结构受力的分析和计算，在施工过程中精准的施加预应力，则可以达到抵消外力作用所产生的反向应力的作用。因此预应力技术的应用解决了道路桥梁施工中一个十分关键的技术难题，但同时也让预应力技术的施工质量控制成为了项目管理中非常重要的环节。

一、预应力技术原理及其在路桥工程中的应用

由于桥梁整体结构复杂且受到重力与动态变化的行车荷载作用，因此比较容易出现局部应力集中的现象，单纯依靠增强结构自身的强度来抵御外力作用并保障桥梁的承载力，不仅会导致构件的体量过于庞大和造成工程建设成本过高，而且从施工技术的角度而言，难度也越来越大，而且也会拖慢施工进程。正是在这一背景下引入了预应力技术，其原理是通过精确分析桥梁的结构受力，掌握其应力分布特点、大小，进而利用钢筋和混凝土互补的力学特性，通过在混凝土结构中埋设预应力筋，将其两端精确定位和锚固于桥梁结构的指定点位。并且利用机械设备通过张拉而在混凝土结构中产生应力作用，即向桥梁特定混凝土构件施加一定大小与方向的预应力。从而当混凝土结构在受到外力作用产生反向应力时，经过精确计算和控制的预应力便恰好与其相互抵消，在实际效果上增加了桥梁构件的承载力。达到预防和控制结构裂缝、变形以及降低构件断面几何尺寸等目的，目前在桥梁的局部加固、跨度大于30m或多跨连续梁以及预制板施工中，基本都涉及到这一技术的运用。

二、预应力技术施工中的质量缺陷与成因

（一）时间点选择不当带来的问题

防范混凝土结构裂缝是对桥梁结构施加预应力的目的之一，而裂缝是伴随现浇构件混凝土固化、强度逐步增加的过程而发生和发展的。鉴于桥梁的钢筋混凝土结构在浇筑后要想达到设计的强度，需要经历一个相当长的过程，因此对其施加预应力时，只有确保其已经可以抵御预应力的作用，才能达到预防结构裂缝的作用，并且不会因预应力作用导致构件的变形，因此施加预应力的时机把握非常关键。如果张拉预应力筋的时间点偏早，则混凝土结构尚未达到理想的强度和变形量，所以在张拉机械力作用下必然造成结构的变形甚至开裂。反之如果错过了施加预应力的最佳时机，则会导致预应力损失，无法达到抵消反向受力的目的。

（二）預应力筋张拉施工不规范造成的质量缺陷

为了确保预应力的大小、作用方向达到设计要求，使得桥梁结构的整体预应力分布得到优化，预应力技术的施工需要严格执行工艺设计方案，才能最终将各项工艺参数的误差控制在允许范围。而预应力筋张拉过程是技术难度最高、要求最严苛的部分，伸长量和应力值达不到设计的精度要求或出现断丝是比较常见的质量缺陷。这与张拉作业没有按照要求检查设备状态、精确控制每一级的伸长量与时间等工艺参数有关。

（三）预埋孔道及锚固件的位置精度不达标

预应力技术施工中，需要在混凝土浇筑前预埋预应力筋的锚固件和管道，为后续穿插、张拉与固定工序做好准备。而由于测量定位精度不足或浇筑和振捣带来的位移、变形，时常造成预埋孔道的方向、曲率或者锚固件的位置与设计要求不符。使得在张拉过程中预应力筋和孔道之间形成过大的摩擦阻力，按照既定的张拉工艺流程难以达到预期的伸长量。而如果为了满足伸长量的要求盲目加大应力值或延长张拉时间，不仅容易出现断丝、偏丝问题，而且预应力的作用方向也会随之出现偏差，无法达到预期的抵消外力并强化结构承载力的作用。

（四）预应力施工前出现结构裂缝或孔道堵塞

由于目前桥梁施工中混凝土结构的体积偏大，因此在预应力技术施工前的结构固化过程中，由于温度应力以及重力的作用，时常在结构强度满足张拉工序施工要求前便出现结构裂缝，失去了运用预应力防范这一质量缺陷的意义。首先原则上必须待结构强度达到设计标准的95%时，才能够进行张拉作业[1]。但在此之前混凝土结构在干缩和温度应力的作用下，极有可能出现表面裂缝。目前这一问题的解决，需要基于科学的工艺评定和分析并进行必要的实验，优化混凝土的配方、浇筑工艺以及养护措施，防范其过早出现裂缝。而孔道堵塞是由于混凝土浇筑工序中操作不够规范或者没有采取必要的防护措施，导致杂质或者混凝土进入孔道，而且没有按照要求及时检查和清理。

三、质量管理策略

（一）确保施工过程的规范性

施工过程的规范性是保障施工质量的根本，所以鉴于预应力施工技术的复杂性，首先需要对参与施工的单位及其人员的资质和经验进行考察，确保其能够胜任应力桥梁的预应力施工。其次在施工过程中做好现场各项管理工作，根据设计要求和相关技术规范，对张拉、计量等设备和仪表的精度进行校核，并且确保压力表的测量精度不低于±1.5%，测力计的测量精度不低于±2%。此外在预应力筋张拉过程中，严格监督张拉次序和作业程序的规范性，确保其对称、分级且按照要求的伸长量等参数顺次完成。

（二）严密监测结构变形并精确控制各项工艺参数

预应力大小等关键工艺参数的确定和精确控制，对于实现设计预期的强化桥梁结构强度的目标至关重要。因此在施工质量管理中，首先必须对每一次、每一级张拉的伸长量、压力表指数进行精确测量和读取，确保其与工艺设计要求相符[2]。其次当因管道摩擦力过大而出现伸长量达不到预期、断丝等问题时，应会同工程技术人员商讨补救措施，而不能自行调整工艺参数或工艺流程。最后在施工过程中需要严密监测桥梁构件的拱度等参数的变化，当其超出许可范围时采取措施，防范出现结构裂缝或造成构件的扭曲变形。此外在混凝土浇筑环节，应关注预埋孔道和锚固件的状态，控制因浇筑和振捣的机械震动造成的位移量，尽量避免混凝土等杂物落入孔道，并且在浇筑完成后及时检查孔道是否通畅，对其中的杂质进行及时清理。

四、结束语

在预应力技术施工中做好各类质量缺陷的监测和预防，是达到提升桥梁结构承载力和耐久性目的的基础，因此深入分析质量问题成因并探寻有效的控制措施，是科学的应用预应力技术的关键。

参考文献：

[1]周广洲.公路桥梁施工中预应力技术施工工艺与质量控制探析[J].科技创新导报，2017（36）.

[2]胡志文.道路桥梁施工中预应力技术施工质量管理探析[J].门窗，2018（1）：182-182.