体外预应力技术在公路工程中的应用

体外预应力技术在公路工程中的应用

廉金诺

陕西交控凯达公路桥梁工程建设有限公司  陕西西安  710075

摘要：公路工程是现代交通基础设施建设中的重要组成部分，其质量和安全性直接影响着交通运输的效率和人民群众的生活质量。为了提高公路工程的承载能力和耐久性，预应力技术被广泛应用于公路桥梁和路面的设计和施工中。体外预应力技术是一种先进的预应力施工方法，其特点是在预制构件制作的过程中施加预应力，然后将构件运输到现场进行拼装，这种技术的应用不仅可以有效保证施工质量的一致性和可控性，还能减少施工时间和人力成本。因此，本文对体外预应力技术在公路工程中的应用进行探讨，进一步分析体外预应力技术的优势，希望为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：体外预应力技术；公路工程；应用

引言

随着当今社会经济的快速发展，人们对于交通互联的需求不断增加，公路工程的建设和维护变得日益重要[1]。为了确保公路的安全性、稳定性和持久性，越来越多的新技术被引入到公路工程中，体外预应力技术作为一种先进的结构增强方法，已经在公路工程中得到了广泛应用。体外预应力技术是通过将预应力学应力施加在混凝土构件之外的一种工程技术。相比较于传统的体内预应力技术，体外预应力技术具有施工简便、成本相对较低、施加力的控制精度高等优点。

一、体外预应力技术及优点

体外预应力技术是一种应用于建筑结构和土木工程中的一种技术。它通过在构件中引入预应力，即在施工过程中施加压力，使构件在使用荷载下产生预压力，从而提高构件的承载能力和抗震性能[2]。其优点如下：（1）施工方便：体外预应力技术相对于传统的内部预应力技术来说，施工过程变得更加简便。预应力钢束或钢丝可以在构件的外部进行张拉和锚固，不需要在构件内部设置预应力管道，减少了施工的难度和时间。（2）保养和维修方便：由于预应力钢束或钢丝布置在构件的外部，对于梁的保养和维修更加方便。如果需要维修或更换预应力钢束或钢丝，可以直接对其进行相应操作，不需要拆除混凝土梁。（3）可用于修复现有梁：体外预应力技术可以用于修复现有的混凝土梁。通过在梁外加上预应力筋，可以增加梁的承载能力和抗震性能，同时预应力筋的布置也非常灵活，可以进行全梁加固或局部加固。（4）减小截面尺寸和自身重量：体外预应力技术使得预应力筋布置在构件截面外，不需要在梁截面中储备预应力筋管道，可以减小混凝土梁的截面尺寸，降低构件的自身重量，从而减轻荷载和减小结构的体积。这对于设计节约材料、减少资源消耗具有积极意义[3]。

二、体外预应力技术在公路工程中的应用

（一）用于公路的路基和路面

在公路的路基中使用预应力钢筋来增强路基的承载能力和稳定性。首先，在路基的设计和施工中考虑预应力效应，确定预应力钢筋的布置方式和张拉力大小。然后，在路基的施工过程中，通过埋设预应力钢筋并进行张拉，使钢筋产生预应力，从而增加路基的强度和稳定性。预应力钢筋可以布置在路基的不同位置，例如填埋土层、排水层和加固层等，根据实际情况选择合适的布置方式。在公路的路面中使用预应力钢筋来增强路面的承载能力和稳定性。路面预应力技术主要包括两种方法：一是在道路铺设层面上埋设预应力钢筋，二是在道路铺设层面下埋设预应力钢筋[4]。在道路铺设层面上埋设预应力钢筋时，可以将钢筋布置在沥青混凝土或水泥混凝土层中，通过张拉钢筋产生预应力，提高路面的强度和适应能力。在道路铺设层面下埋设预应力钢筋时，可以将钢筋布置在路基或基层中，通过张拉钢筋产生预应力，将预应力传递至路面，增强路面的承载能力和稳定性。

（二）受弯构件中的应用

碳纤维具有较高的强度和轻质特性，因此在加固钢筋混凝土受弯构件时，可以采用粘贴碳纤维片材的方法。这种加固方法相对较简单，且能够提供足够的强度，从而增加构件的承载能力。然而，在进行加固结构时，由于构件已经存在一部分初始内力，如果初始应变较大，当构件遭受破坏时，碳纤维片材的可变化范围相对较小，导致其强度高的点无法充分发挥作用。因此，研究发现，在粘贴碳纤维片材时，对其实施预应力，即使其具有一部分初始拉应力，可以提高构件遭受破坏时碳纤维片材的应力，使其得到充分的发挥。通过对碳纤维作用机理的分析研究，发现预应力的施加可以改变碳纤维片材的应力状态，从而提高其强度和性能。预应力可以通过拉伸碳纤维片材并粘贴在构件上，也可以通过使用预应力装置施加拉力来实现。预应力的施加可以使碳纤维片材在构件受力时承担更大的应力，从而增加其抗弯性能和承载能力。因此，粘贴碳纤维片材时施加预应力，可以有效提高钢筋混凝土受弯构件的加固效果，确保碳纤维片材充分发挥其高强度特性。这种加固方法不仅简单易行，而且能够提高构件的强度和耐久性，从而延长构件的使用寿命[5]。

（三）加固施工中的应用

体外预应力技术是一种常用于公路加固施工中的技术，它通过施加预应力来增加结构的承载能力和抗震能力，提高公路的使用寿命和安全性。

首先，体外预应力技术可以用于公路桥梁的加固施工。（1）桥面补强加固法：通过在桥面上设置预应力锚具，施加预应力，改变桥面的内力分布，提高桥梁的承载能力。（2）体外预应力加固法：通过在桥梁构件上设置预应力锚固点，施加预应力，改变构件的内力分布，提高桥梁的承载能力。（3）粘贴钢板加固法：通过在桥梁构件表面粘贴钢板，利用钢板的强度和刚度来增加桥梁的承载能力。在粘贴钢板时可以施加预应力，使钢板与构件之间形成紧密的连接，提高桥梁的整体强度和刚度。

其次，体外预应力用于公路隧道加固。通过在隧道衬砌内部设置预应力锚固点，施加预应力，增加衬砌的整体强度和稳定性。通过在隧道围岩中设置预应力锚固点，施加预应力，增加围岩的稳定性和抗震能力[6]。预应力锚具可以是螺栓、钢筋或钢板等。预应力的传递路径可以是通过锚固点直接传递，也可以通过预应力钢筋或钢板等传递。

最后，体外预应力用于公路边坡加固。体外预应力是一种在公路边坡加固中常用的技术手段。通过在边坡土体、边坡结构和边坡中设置预应力锚杆或预应力索，施加预应力，可以增加边坡的抗拉强度和抗滑稳定性。这种加固方法能够有效防止边坡的滑动和坍塌，提高边坡的承载能力和抗震能力，从而保障公路的安全运行。体外预应力技术在公路边坡加固中具有重要的应用价值，可以提高公路桥梁、隧道和边坡的承载能力和稳定性，保障公路的安全通行为，进而为公路交通的发展和社会的进步做出了积极的贡献[7]。

结语

体外预应力技术具有鲜明的技术特性和优越性，相比于传统的内部预应力技术，体外预应力技术具有施工灵活、施工周期短、施工成本低等各项优点，使得体外预应力技术在公路桥梁工程等领域的应用前景更为广阔。通过推广和应用体外预应力技术，可以有效促进新型桥梁结构的出现，满足不断增长的交通需求，提高公路桥梁建设的水平和竞争力，推动我国公路交通事业的进一步快速发展。

参考文献

[1]汪晓燕.体外预应力加固施工技术在公路桥梁工程中的应用[J].交通世界,2020(Z2):142-143+155.

[2]李慧,金成,王皓昉等.体外预应力技术在加固工程中的应用[J].居舍,2019(28):67.

[3]安强.预应力技术在公路桥梁工程中的应用[J].建筑技术开发,2019,46(15):63-64.

[4]郭海波,王龙威.基于光纤光栅传感技术的CFRP板加固桥梁预应力损失监测研究[J].城市道桥与防洪.2016,(8):238-240.

[5]武钰.浅析公路桥梁工程中预应力混凝土桥梁的检测与加固[J].公路交通科技(应用技术版).2019,(8).185-186.

[6]胡军旗,李隆.桥梁维修加固中预应力加固技术的应用[J].交通世界（中旬刊）.2022,(1):77-78.

[7]涂伟标.梁式桥梁加固中体外预应力工艺的应用[J].运输经理世界.2021,(23):132-134.