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【摘要】预应力混凝土结构对于桥梁公路的施工非常有效。本文分析了公路桥梁施工中预应力应用的问题，以及存在的问题，并针对问题提出了可行性的措施，以期可以更好的在公路桥梁施工中使用預应力混凝土结构。
【关键词】公路桥梁；施工；预应力；应用；蒸汽养护；问题
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
公路桥梁施工对于混凝土和钢筋的施工质量要求很高，这就要求施工人员在公路桥梁施工中要充分运用预应力混凝土结构，以便于更好的确保公路桥梁施工的质量，提高公路桥梁的使用寿命和耐久度。
二、预应力概述
预应力指的是预应力混凝土结构，是在结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。
三、预应力技术的特点 预应力技术的显著优点，是其具有充分利用材料的高强度性能，在与混凝土结构中运用可以有效地加强质量，防止混凝土裂缝，加大公路桥梁跨径，减轻结构自重。但从另一方面来看，这其中也有许多缺点。预应力技术由于其广泛运用，引起有关施工质量的问题也在不断增加，在这其中，有很多时候直接影响了工程进展速度。一方面，出现的裂缝病害与质量问题也随着大基建、大项目的大规模上马建设而不断增多。
四、公路桥梁施工中预应力的应用 1、预应力钢绞线的选择 目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。 使用预应力钢绞线至少可节省钢材1/3以上,其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面:钢绞线性能参数,包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准,包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。 2、预应力锚具的选择 后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类,机械锚固类锚具是在预应力钥材的端部采用机械加工形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具的特点是锚具应力损失较小连接比较方便,在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具,将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用,这类锚具品种较多,应用较广,其特点是锚力变化较多、吨位较大,穿索比较方便；不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。 3、预应力体系的设计 预应力混凝土桥梁预应力体系的设计通常采用OVM和XYM体系。该体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲相结合的空间曲线,集中锚固在腹板顶部承托上,底板钢束则尽可能靠近齿板处锚固。这样布束具有如下特点: （一）.使预应力具有最大力臂,较大限度地发挥力学效应,同时由于布束接近腹板,预应力以较短的传力路线分布在全截面上。 （二）.顶板束锚固在承托中,不需设置复杂的齿板构造,使箱梁尺寸完全由受力需要来控制设计。 （三）.顶、底板钢束在平面上按同样的S线型锚固于设计位置上,可以消除集中锚固点产生的横向力。 4、预应力效应的分析 在预应力混凝土结构设计实践中,通常是根据经验先假定预应力钢束的分布图,而后进行应力分析(也就是全桥正常使用极限状态验算),检查结构各部截面的应力状态,当不能满足要求时,则改进钢束分布,经过多次尝试,得到满足应力要求的钢束分布图。所以说,预应力筋、预应力锚具和预应力体系设计归根到底取决于预应力效应的分析。 预应力损失的计算包括瞬时损失和后期损失两个方面。瞬时损失是在钢束锚固前或锚固时可能出现的损失值。对于后张预应力混凝土结构,一般包括钢束与预留孔道之间的摩阻损失、张拉时构件长度的缩短——即弹性压缩损失以及锚具变形的损失。后期损失是在钢束锚固后发生的损失,它包括钢束松弛和棍凝土收缩、徐变及后期预应力束张拉造成的前期钢束预应力减小等引起的损失。
五、预应力技术在公路桥梁施工中存在的问题 预应力技术在公路桥梁建设中得到了快速发展，但也存在一些问题，归纳来看，主要表现在以下几个方面： 1、预应力钢筋管道堵塞问题 因为施工原因，预应力钢筋管道会出现堵塞现象，从很大程度上阻碍了张拉预应力钢筋顺利通过管道，从而直接影响到张拉的实际效果，造成预应力钢筋的理论值与实际伸长值存在较大差异，这同时也间接影响到公路桥梁的成本以及工期等方面的问题。因此，应避免预应力钢筋管道堵塞问题。要做到这一点，必须保证管道的安装符合相应的规范，并做好管道内部的精确定位，以防管道出现扭曲、弯折等现象；另外，在施工现场应尽可能的避免野蛮作业；对于孔道的施工，应做好抽芯时间的控制；张拉时采用“双控制”，即张拉预应力筋以预应力控制为主，伸长量控制为辅。 2、张拉力控制问题 与传统的公路桥梁建设技术相比，预应力施工技术起步较晚，对于预应力技术的施工还没有明确的规范，张拉控制缺乏严谨性。绝大部分工程进行计量时都采用1.5级油压，无法把握好张拉控制程度，造成张拉控制忽高忽低，从而使得误差较大。特别是进行多束张拉的时段，对于张拉的控制不够周全，使得各束张拉力存在较大差别，这样以来将直接影响到钢筋混凝土结构。要做好张拉力的控制，就必须加强施工人员的技术培训，提高施工人员的整体素质和操作技能，做到科学施工、规范施工。 3、预应力损失过大的问题 在施工过程中，由于施工行为不够规范，往往会造成原估算应力损失的施工情况与实际施工情况出现较大出入，从而使得实际预应力损失远远大于原估算值。一方面，预应力管道的安装质量控制不够严谨，管道位置存在较大偏差，或梁体浇筑时出现漏浆情况，导致预应力损失过大，远远超过原估算值。
4、预制梁板蒸汽养护及张拉龄期问题
當今梁的预制常采用早强剂来提高混凝土配制强度，一般情况下混凝土强度在梁体浇筑完毕后4～5天就可达到设计强度的75%以上，然而对于龄期问题，相关规范并没有作出明确规定，这样预制出梁周期相对较长，对于工期紧张的工程尤为不利。通过“浙江省金华市西二环跨沪昆铁路立交工程”预制梁板蒸汽养护的成功实施，同类工程在条件允许情况下可以采用蒸汽养护缩短张拉龄期。
图1养护室横断面图
图2养护蒸汽管道布置平面图
预应力混凝土箱梁的蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。蒸汽养护完毕后进行自然养护。
升温时间计算
夏季环境温度为t1=30℃,混凝土蒸汽养生恒温为t2=50℃，升温速度为v1=10℃,升温时间T1=（t2-t1）/v1=(50-30)/10=2h,取2h。
冬季环境温度为t1=5℃,混凝土蒸汽养生恒温为t2=50℃，升温速度为v1=10℃/h,升温时间T1=（t2-t1）/v1=(50-5)/10=4.5h,取4.5h。
恒温时间确定
根据根据现场蒸汽养护试验结果，恒温时间采用8h。
降温时间计算
夏季环境温度t3=30℃，降温速度为v2=10℃/h，降温时间T2=（t2-t3）/v2=(50-30)/10=2h，取2h。
冬季环境温度t3=5℃, 降温速度为v2=10℃/h，降温时间T2=（t2-t3）/v2=(50-5)/10=4.5h，取4.5h。
蒸汽养护时间的确定
夏季：4（静停）+2（升温）+8（恒温）+2（降温）=16h
冬季：4（静停）+4.5（升温）+8（恒温）+4.5（降温）=21h
温控系统
针对长箱梁在一次浇筑完成后的蒸汽养护，为了观察和控制其养护效果需要在养护室内部左侧及右侧的前、中、后布置相应的温度感应器及温控电磁阀，主要控制温度上升的速度、温度上升整体的均匀性、到达50℃时自动关闭蒸汽系统、低于50℃时自动开启蒸汽系统。
蒸汽养护结束后进入自然养护，并按自然养护工艺进行养护。
经过静停、升温、恒温、降温四个过程后混凝土试块的试验数据详见下表：
备注 1.蒸汽养护8h恒温50℃，降温后试验结果。
2.混凝土配合比为=52.5水泥：砂：大碎石：小碎石：水：减水剂=460:681:667:445:147:6.44
经试验，推断出夏季经蒸汽养护约16h可进行预应力钢绞线张拉，冬季经蒸汽养护约21h可进行预应力钢绞线的张拉。
六、结束语
通过研究和分析，我们可以总结出公路桥梁施工中预应力混凝土结构的作用，通过具体的分析其特点和优势，以及运用中存在的问题，可以清楚的知道预应力混凝土结构的发展方向。
参考文獻
[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85)[S].
[2]马剑飞.大跨径预应力连续梁桥施工控制关键技术研究[D].武汉理工大学,2006.
[3]田丰源.如何解决路桥工程施工预应力应用中存在的问题[J].硅谷，2009（24）.
[4]邱华孙，朱早芳.路桥工程施工预应力应用中存在的问题及解决方案[J].城市建设，2009（34）.
【关键词】公路桥梁；施工；预应力；应用；蒸汽养护；问题
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
公路桥梁施工对于混凝土和钢筋的施工质量要求很高，这就要求施工人员在公路桥梁施工中要充分运用预应力混凝土结构，以便于更好的确保公路桥梁施工的质量，提高公路桥梁的使用寿命和耐久度。
二、预应力概述
预应力指的是预应力混凝土结构，是在结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。
三、预应力技术的特点 预应力技术的显著优点，是其具有充分利用材料的高强度性能，在与混凝土结构中运用可以有效地加强质量，防止混凝土裂缝，加大公路桥梁跨径，减轻结构自重。但从另一方面来看，这其中也有许多缺点。预应力技术由于其广泛运用，引起有关施工质量的问题也在不断增加，在这其中，有很多时候直接影响了工程进展速度。一方面，出现的裂缝病害与质量问题也随着大基建、大项目的大规模上马建设而不断增多。
四、公路桥梁施工中预应力的应用 1、预应力钢绞线的选择 目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普通预应力钢绞线和低松驰钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速及高架公路等。 使用预应力钢绞线至少可节省钢材1/3以上,其经济效益和社会效益是十分显著的。预应力钢绞线的选择应考虑以下几个方面:钢绞线性能参数,包括几何参数、表面状态、松散性、断裂荷载、屈服荷载、伸长率、松弛等;钢绞线标准,包括品种规格、破断荷载、尺寸公差、松弛性、延伸率等。 2、预应力锚具的选择 后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,主要可分为机械锚固和摩阻锚固两大类,机械锚固类锚具是在预应力钥材的端部采用机械加工形成一个适宜于锚碇的工作条件来加以锚固。这类锚具的特点是锚具应力损失较小连接比较方便,在未灌浆前可以重复张扣或放松以调整预应力。摩阻锚固类锚具是利用楔形锚具,将预应力钢材“挤紧”形成锚旋作用,这类锚具品种较多,应用较广,其特点是锚力变化较多、吨位较大,穿索比较方便；不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。 3、预应力体系的设计 预应力混凝土桥梁预应力体系的设计通常采用OVM和XYM体系。该体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲相结合的空间曲线,集中锚固在腹板顶部承托上,底板钢束则尽可能靠近齿板处锚固。这样布束具有如下特点: （一）.使预应力具有最大力臂,较大限度地发挥力学效应,同时由于布束接近腹板,预应力以较短的传力路线分布在全截面上。 （二）.顶板束锚固在承托中,不需设置复杂的齿板构造,使箱梁尺寸完全由受力需要来控制设计。 （三）.顶、底板钢束在平面上按同样的S线型锚固于设计位置上,可以消除集中锚固点产生的横向力。 4、预应力效应的分析 在预应力混凝土结构设计实践中,通常是根据经验先假定预应力钢束的分布图,而后进行应力分析(也就是全桥正常使用极限状态验算),检查结构各部截面的应力状态,当不能满足要求时,则改进钢束分布,经过多次尝试,得到满足应力要求的钢束分布图。所以说,预应力筋、预应力锚具和预应力体系设计归根到底取决于预应力效应的分析。 预应力损失的计算包括瞬时损失和后期损失两个方面。瞬时损失是在钢束锚固前或锚固时可能出现的损失值。对于后张预应力混凝土结构,一般包括钢束与预留孔道之间的摩阻损失、张拉时构件长度的缩短——即弹性压缩损失以及锚具变形的损失。后期损失是在钢束锚固后发生的损失,它包括钢束松弛和棍凝土收缩、徐变及后期预应力束张拉造成的前期钢束预应力减小等引起的损失。
五、预应力技术在公路桥梁施工中存在的问题 预应力技术在公路桥梁建设中得到了快速发展，但也存在一些问题，归纳来看，主要表现在以下几个方面： 1、预应力钢筋管道堵塞问题 因为施工原因，预应力钢筋管道会出现堵塞现象，从很大程度上阻碍了张拉预应力钢筋顺利通过管道，从而直接影响到张拉的实际效果，造成预应力钢筋的理论值与实际伸长值存在较大差异，这同时也间接影响到公路桥梁的成本以及工期等方面的问题。因此，应避免预应力钢筋管道堵塞问题。要做到这一点，必须保证管道的安装符合相应的规范，并做好管道内部的精确定位，以防管道出现扭曲、弯折等现象；另外，在施工现场应尽可能的避免野蛮作业；对于孔道的施工，应做好抽芯时间的控制；张拉时采用“双控制”，即张拉预应力筋以预应力控制为主，伸长量控制为辅。 2、张拉力控制问题 与传统的公路桥梁建设技术相比，预应力施工技术起步较晚，对于预应力技术的施工还没有明确的规范，张拉控制缺乏严谨性。绝大部分工程进行计量时都采用1.5级油压，无法把握好张拉控制程度，造成张拉控制忽高忽低，从而使得误差较大。特别是进行多束张拉的时段，对于张拉的控制不够周全，使得各束张拉力存在较大差别，这样以来将直接影响到钢筋混凝土结构。要做好张拉力的控制，就必须加强施工人员的技术培训，提高施工人员的整体素质和操作技能，做到科学施工、规范施工。 3、预应力损失过大的问题 在施工过程中，由于施工行为不够规范，往往会造成原估算应力损失的施工情况与实际施工情况出现较大出入，从而使得实际预应力损失远远大于原估算值。一方面，预应力管道的安装质量控制不够严谨，管道位置存在较大偏差，或梁体浇筑时出现漏浆情况，导致预应力损失过大，远远超过原估算值。
4、预制梁板蒸汽养护及张拉龄期问题
當今梁的预制常采用早强剂来提高混凝土配制强度，一般情况下混凝土强度在梁体浇筑完毕后4～5天就可达到设计强度的75%以上，然而对于龄期问题，相关规范并没有作出明确规定，这样预制出梁周期相对较长，对于工期紧张的工程尤为不利。通过“浙江省金华市西二环跨沪昆铁路立交工程”预制梁板蒸汽养护的成功实施，同类工程在条件允许情况下可以采用蒸汽养护缩短张拉龄期。
图1养护室横断面图
图2养护蒸汽管道布置平面图
预应力混凝土箱梁的蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。蒸汽养护完毕后进行自然养护。
升温时间计算
夏季环境温度为t1=30℃,混凝土蒸汽养生恒温为t2=50℃，升温速度为v1=10℃,升温时间T1=（t2-t1）/v1=(50-30)/10=2h,取2h。
冬季环境温度为t1=5℃,混凝土蒸汽养生恒温为t2=50℃，升温速度为v1=10℃/h,升温时间T1=（t2-t1）/v1=(50-5)/10=4.5h,取4.5h。
恒温时间确定
根据根据现场蒸汽养护试验结果，恒温时间采用8h。
降温时间计算
夏季环境温度t3=30℃，降温速度为v2=10℃/h，降温时间T2=（t2-t3）/v2=(50-30)/10=2h，取2h。
冬季环境温度t3=5℃, 降温速度为v2=10℃/h，降温时间T2=（t2-t3）/v2=(50-5)/10=4.5h，取4.5h。
蒸汽养护时间的确定
夏季：4（静停）+2（升温）+8（恒温）+2（降温）=16h
冬季：4（静停）+4.5（升温）+8（恒温）+4.5（降温）=21h
温控系统
针对长箱梁在一次浇筑完成后的蒸汽养护，为了观察和控制其养护效果需要在养护室内部左侧及右侧的前、中、后布置相应的温度感应器及温控电磁阀，主要控制温度上升的速度、温度上升整体的均匀性、到达50℃时自动关闭蒸汽系统、低于50℃时自动开启蒸汽系统。
蒸汽养护结束后进入自然养护，并按自然养护工艺进行养护。
经过静停、升温、恒温、降温四个过程后混凝土试块的试验数据详见下表：
备注 1.蒸汽养护8h恒温50℃，降温后试验结果。
2.混凝土配合比为=52.5水泥：砂：大碎石：小碎石：水：减水剂=460:681:667:445:147:6.44
经试验，推断出夏季经蒸汽养护约16h可进行预应力钢绞线张拉，冬季经蒸汽养护约21h可进行预应力钢绞线的张拉。
六、结束语
通过研究和分析，我们可以总结出公路桥梁施工中预应力混凝土结构的作用，通过具体的分析其特点和优势，以及运用中存在的问题，可以清楚的知道预应力混凝土结构的发展方向。
参考文獻
[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85)[S].
[2]马剑飞.大跨径预应力连续梁桥施工控制关键技术研究[D].武汉理工大学,2006.
[3]田丰源.如何解决路桥工程施工预应力应用中存在的问题[J].硅谷，2009（24）.
[4]邱华孙，朱早芳.路桥工程施工预应力应用中存在的问题及解决方案[J].城市建设，2009（34）.