路桥施工中预应力技术应用探析
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作者: 梁勇 高志勇
摘要：在我国公路桥梁建设中，预应力结构的应用愈来愈多。本文浅析预应力技术概况和优点，总结预应力技术在公路桥梁和城市立交中的应用情况。希望能对工程实践有一定的作用，并期望着预应力技术不断完善和改进。
关键词：桥梁；预应力技术；应用
1、预应力技术概述
自上个世纪50年代开始，建筑工程中开始应用预应力技术，到了上世纪80年代，该技术在路桥工程中开始被推广并得到了较为广泛的应用。具体的施工技术是在混凝土工程中应用预应力技术，构建预应力混凝土构件，使其产生的预应力用来削弱外荷载所引起的拉应力作用，也就是借助混凝土抗压强度高的特点来弥补其抗拉强度低的不足，进一步推迟受拉区混凝土开裂。
2、预应力技术优点分析
2.1使用功能分析
路桥工程中预应力混凝土结构所用的都是高强度钢材与高标号混凝土材料，有效地节省了材料，促使结构截面尺寸减小了，使得桥梁建筑高度得到了有效的降低。这些点特别适合于现代的桥梁，特别是多层立交，高度的降低，必然缩小引道的长度，使行车纵坡降低，有效地减少占地，社会经济效益得到了有效地提高。同时，该技术结构刚度大，有效降低了结构自重，有效防止了开裂和减少挠度，行车舒适，建筑高度变薄，促使结构更加经济、轻巧、美观。
2.2受力特性分析
桥梁的建设在满足整体交通功能要求的同时，还受到其他外部因素的制约，如总规划、现有建筑和地下管等诸多因素对其都有一定的影响，因此，应结合多种因素来确定桥梁的结构。现代的公路桥梁呈现出弯多、斜桥多、坡多、异形桥多，同时为了达到增大桥下净空的目的，又呈现出独柱墩及少柱墩多，大悬臂多等特点，对于多层立交还表现为高桥墩多，高等级道路表现出来的多车道、宽桥多等“几多”现象。这些都属于特殊的桥梁结构，都存在着特殊的受力条件，因此，在设计上必须做到精确地分析和合理地布局，确保正确地设计。预应力是一个相当复杂的空间力系，存在于这些特殊的桥梁结构中，对其影响影响因素我们必须实施综合考虑，以确保其结构内力值趋于最小，促进其结构更为合理化。
比如，弯梁的弯扭内力可以借助预应力空间效应来抵消；再比如，该技术应用于在多梁格的宽桥，其横向的预应力可以用于调整改善主梁的受力，使其平衡等等。大量实践表明，预应力的存在为改善桥梁受力条件起到的作用还是相当明显的。
2.3桥梁耐久性分析
桥梁的耐久性，也就是桥梁的使用寿命，预应力混凝土构件具有较大的刚度进和强度，有着很好的抗渗性能和很强的抗裂能力，其抗剪能力和抗疲劳性能均很好，诸多的优点能有效降低和避免混凝土裂缝的出现，间接且有效地防止了水气侵入锈蚀钢筋的作用，明显抵抗了冻融、化冰盐、碱集料等反应的作用，促使桥梁的使用寿命大大提高。
数据显示，普通钢筋混凝土结构桥梁遭受破坏的原因大多是由于混凝土碱集料反应或因此而导致的冻融，化冰盐，水气侵入等因素造成的，归根究底钢筋混凝土结构裂缝是最为主要的原因。同时，大量实践也证明了同一时间修建的预应力混凝土桥，却很少产生此类破坏现象。
3、预应力技术在公路桥梁上的应用
预应力技术在公路桥梁上已经相当成熟，被广泛运用于空心板、简支T 梁、连续箱梁、连续刚构、组合梁、大跨径的斜拉桥；此外预应力技术还被用于公路桥梁顶推法施工、大件提升、边坡或山体锚固等等。施工方式也有多种形式：有先张法预制吊装，后张法现浇；也可以先预制后现浇，分段浇筑等等。
3.1预应力混凝土空心板
对于跨径在16m到25m之间的公路桥梁，预应力混凝土空心板是比较好的选择，一般选择高强、低松弛钢绞线作为预应力材料。在施工方式上的选择上一般为：先张法采用单根铜绞线；后张法采用扁锚或圆锚（群锚），中等张拉吨位。
3.2预应力混凝土简支T 梁
对于跨径在20m到50m之间的公路桥梁用的相对较多，因为预应力混凝土简支T 梁跨径大多在20m到50m之间，选择高强、低松弛钢绞线作为预应力材料。施工方式的选择上一般为：后张法采用群锚，中等张拉吨位；预制拼装。编有标准图，同时有配套架桥设备。现实生活中，行车条件要求愈来愈高，以往的简支改为桥面连续，现在大多采用现浇梁端湿接缝，在支负弯矩区桥面板中采用扁锚预应力钢绞线，桥面呈现出“准连续”结构。
3.3预应力混凝土箱梁
对于跨径在40m到60m之间的公路桥梁，等截面连续箱梁是较好的选择，选择强、低松弛钢绞线作为预应力材料。纵向预应力大多采用的是中等或偏的张拉吨位，结合具体情况采用连接锚具续配置纵向预应力钢束；如果箱梁悬臂板悬出长度超过4.0m ，在国内常用的方法是支架现浇或滑模逐孔浇筑。
对于跨径在70 m 到200m 之间的公路桥梁，通常采用变截面连续箱梁，三向预应力混凝土结构。即在连续箱梁配置纵、横预应力钢束的基础上，此外，在箱梁腹板中配置竖向预应力。施工方法大多采用的是悬臂浇筑，或预制拼装。
4、预应力技术在立交桥中的应用
4.1箱形预应力叉口桥
该桥型俗称“裤衩型桥”，常见于在匝道与主桥以及匝道与匝道的相交或分叉处，这种桥型被大量运用于立交桥设计中。在叉口处，考虑到分孔要求还有墩柱设置条件等因素的限制，应采用连续分叉的型式，除了施工工艺和构造上解决预应力束的设置以外，这种桥梁的关键还有确定两叉口部分的受力条件和预应力束的横向分配。
4.2预应力独柱弯桥
桥梁和道路的线型不可能都是直线型的。该结构在1986年在国内的应用是用于北京东直门立交的建设之中，该桥是全国独柱弯桥的首例。其结构特点主要是弯桥除了导致弯扭祸合的计算外，还引起了重力偏心对扭矩的调整。这种桥型其结构目前仍处于高速发展之中，加上曲线桥梁与道路线型能很好的拟合，所以，在全国各地的路桥建设中应用非常广泛。
4.3点支承的异型板桥
这种桥型结构又被称作为“无梁板桥”，该结构对于各种各样的异型平面的桥型都可以应用，其板体结构带来极小的建筑高度，最小能甚至能够达到跨径的三十七之一。同时，桥下净宽非常的大，加上墩柱就直接支承在板体上，没有盖梁的设置，桥下，车辆、行人的通行都非常的方便，用于立交桥是再合适不过的选择。
该桥型结构最早是用于北京市广安门立交桥的建设之中，在实际建设中桥的最大跨径为26m，板的厚度为0.76m，并运用了双向预应力。
5、结语
在我国公路桥梁建设中预应力结构和技术发展速度愈来愈快。对于量大面广的中、小型公路桥梁和城市立交桥几乎都应用了预应力混凝土结构；对于跨度大的桥梁，在设计和选择上，应用预应力结构和技术亦是被优先考虑的对象。随着预应力结构和技术的发展，其在公路桥梁上的运用也愈来愈多，呈现出逐年上升的态势，发展前景非常广阔，让我们一起期望预应力技术不断完善和改进。
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