预应力技术在公路桥梁工程施工中的优势

在我国交通事业蓬勃发展的大背景下，公路桥梁工程建设规模持续不断地扩大，人们对桥梁的质量和性能方面的要求也越来越高，预应力技术作为一种先进的结构设计与施工技术，在公路桥梁工程当中得到了十分广泛的应用，预应力技术能够切实有效地改善桥梁结构的受力性能，大幅度提高桥梁的承载能力以及耐久性，进一步延长桥梁的使用寿命，与此同时还可以降低工程成本，具备显著的经济效益和社会效益。因此，深入研究预应力技术在公路桥梁工程施工中的优势具有重要的现实意义。

1 预应力技术的基本概念和原理

1.1 基本概念

预应力技术属于一种先进的工程结构加固方法，它的核心内涵是在结构构件承受外部荷载作用之前，借助特定施工工艺和专用设备预先施加一定量值压应力，这种预先施加的应力能有效改善结构使用阶段的受力状态，让结构在正常使用荷载作用下产生的拉应力部分或全部被预先施加的压应力抵消，通过这种应力补偿机制可显著推迟混凝土结构裂缝的出现时间，还能严格控制裂缝的扩展宽度，进而大幅提升结构的抗裂性能、整体刚度和耐久性，在现代公路桥梁工程建设领域，预应力技术凭借优异性能表现被广泛应用于各类桥型结构，涵盖梁式桥、拱桥、斜拉桥等不同结构形式，既适用于上部主要承重构件，也能用于下部基础结构的加固处理。

1.2 原理

预应力技术的原理是建立在力的平衡与作用基础之上，在进行桥梁结构施工工作之前，通过张拉像钢绞线、高强钢丝这类预应力筋让其产生拉力，并且这一拉力会传递到混凝土结构从而使混凝土产生预压应力。预应力作用效果对比表如表1 所示。

当桥梁开始承受外部荷载的时候，预压应力会率先与外荷载产生的拉应力相互抵消，只有在外荷载产生的拉应力超过预压应力之时，桥梁结构才会真正开始承受受力，这种预先给桥梁结构施加应力的方式，有效改变了桥梁结构原本的力学性能，让桥梁在各种各样的工况条件下都能保持良好工作状态[1]。

2 预应力技术在公路桥梁工程施工中的优势

2.1 提高结构承载能力

传统的桥梁结构在承受荷载时，其内部应力分布往往不够合理，容易在局部区域产生较大的应力集中，从而影响结构的整体承载能力。而预应力技术通过预先对结构施加一定的应力，能够有效地改善结构在使用阶段的应力分布状况。在施工过程中，施工人员会在桥梁的关键部位，如梁体、墩柱等，布置预应力筋，并对其进行张拉。这样一来，在桥梁承受外部荷载之前，结构内部就已经存在了一个与荷载产生的应力相反的预压应力。当外部荷载作用于桥梁时，预压应力可以部分或全部抵消由荷载产生的拉应力，使结构的实际应力水平降低。在相同的材料和结构尺寸条件下，采用预应力技术的桥梁能够承受更大的荷载。例如，在一些大跨度的公路桥梁中，预应力技术使得桥梁能够跨越更长的距离，同时保证结构的安全性和稳定性[2]。

2.2 增强结构耐久性

公路桥梁在长时间使用当中会受各类自然环境因素与车辆荷载作用，比如风吹、日晒、雨淋、化学物质侵蚀以及反复车辆振动等情况，这些因素都会对桥梁结构造成损害进而降低其耐久性，预应力技术通过在结构内部施加预压应力，能有效减少结构在使用过程中裂缝的产生和扩展，当桥梁承受外部荷载的时候，预压应力可抵消部分拉应力让结构处于受压或较小拉应力状态，这样能大大降低裂缝出现的可能性，就算在一些极端情况下出现了微小裂缝，预压应力也能够限制裂缝进一步扩展，防止水分、氧气和化学物质等侵入结构内部对钢筋和混凝土造成腐蚀，预应力筋通常会采用包裹塑料套管、注入防腐油脂等特殊防腐措施，进一步提高了其抗腐蚀能力，这让桥梁结构在长期使用过程中能更好抵御各种不利因素影响，延长了桥梁使用寿命并减少维修和更换成本，为公路桥梁长期稳定运行提供有力保障。

2.3 减少结构变形

公路桥梁在使用期间会受车辆荷载、自重和温度变化等多因素影响，这些因素会导致桥梁结构产生变形情况，过大变形不仅影响桥梁正常使用还可能危及结构安全，预应力技术通过在结构内部施加预压应力，能有效改善结构受力性能并减少荷载作用下变形，施工时施工人员会依据桥梁设计要求和受力特点，合理布置预应力筋并对其进行张拉操作，预压应力存在让结构承受外部荷载时更好抵抗变形，比如梁式桥梁中预应力技术可使梁体在自重和车辆荷载下挠度明显减小，原因是预压应力在梁体内部形成向上反拱能抵消部分或全部向下挠度。同时，预应力技术还可提高结构刚度使结构承受相同荷载时变形量更小，通过减少结构变形预应力技术保证桥梁平整度和行车舒适性，提高桥梁使用性能和安全性 [3]。

2.4 降低结构自重

在传统桥梁结构设计过程当中，为满足结构承载能力与稳定性要求，常常需要增加结构的尺寸以及材料用量，这直接导致了桥梁结构自重出现增加情况。然而过大的自重不但会增加基础所承受的负担，而且还会对桥梁跨越能力和经济性产生不利影响。预应力技术借助合理利用材料的强度性能，能够在保证结构承载能力的前提条件下，减少结构的尺寸大小以及材料使用数量，进而实现降低结构自重的目的。在预应力桥梁里面，预应力筋能够承受大部分的拉应力作用，使得混凝土主要承受压应力方面的作用。如此一来，就能够采用强度更高同时重量更轻的材料，或者对混凝土的截面尺寸进行减小处理。比如在大跨度桥梁建设当中，采用预应力技术可以使用更薄的梁体以及更少的混凝土，从而显著降低桥梁自身的重量。降低结构自重不但能够减少基础的工程量以及建造造价，而且还能够提高桥梁的跨越能力，让桥梁能够跨越更长的距离范围。较轻的结构自重也有利于减少地震等自然灾害对桥梁造成的影响，提高桥梁的抗震性能表现[4]。

2.5 改善结构受力性能

在公路桥梁工程的施工过程当中，预应力技术在改善结构受力性能方面优势显著，传统桥梁结构在承受荷载的时候，容易出现局部应力集中这样的情况，这有可能导致结构出现过早损坏的问题，而预应力技术能够预先对结构施加应力，可有效平衡外荷载所产生的应力，当桥梁承受车辆行人等竖向荷载之时，预应力筋产生的反向应力可抵消部分竖向应力，能够降低结构所承受的实际应力水平，进而减少裂缝的产生以及裂缝的扩展，以此延长桥梁结构的实际使用寿命，对于大跨度的桥梁结构而言，预应力技术能够显著增强结构的抗弯和抗剪能力，它能让桥梁在跨越比较大的距离的时候，依然可以保持较为良好的力学性能，避免出现过度的挠度以及结构变形情况，以此确保桥梁结构的安全性与稳定性，从而满足现代公路桥梁日益增长的交通需求[5]。

结论：

预应力技术在公路桥梁工程施工里有着显著优势，能提高结构承载能力、增强结构耐久性，能减少结构变形、降低结构自重以及改善结构受力性能等。伴随我国公路桥梁建设持续不断地发展，预应力技术会在公路桥梁工程当中得到更为广泛的应用。还需要不断加强对预应力技术的研究与开发，解决它在应用过程中所面临的各种挑战，推动预应力技术在公路桥梁工程里实现持续发展。

参考文献：

[1] 刘清生 . 预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用 [J]. 交通世界 ,2025,(Z2):175-177.

[2] 钟菁 . 桥梁施工中预应力技术施工工艺与质量控制 [J]. 运输经理世界 ,2023,(31):41-43.

[3] 刘旭 . 预应力技术应用在公路桥梁工程施工中的优势研究 [J]. 黑龙江交通科技 ,2021,44(07):148-149.

[4] 龚丽萍 . 预应力技术在路桥施工中的优化应用策略 [J]. 交通世界 ,2021,(18):30-31.

[5] 杨超 . 浅析预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用 [J]. 中国公路 ,2021,(08):96-97.

作者简介：李博阳，男，1996 年9 月，汉族，籍贯：甘肃宁县，学历：本科，职称：工程师，研究方向：公路与桥梁工程