市政道路桥梁工程中预应力技术的应用分析

1 引言

市政道路桥梁工程对于城市的交通流畅、经济发展以及居民生活质量提升具有举足轻重的作用。在道路桥梁建设中，确保结构的稳定性、耐久性和承载能力是关键目标。预应力技术通过在结构构件受荷前预先施加应力，改变结构在使用阶段的应力分布，有效提高了结构的性能。该技术在增强桥梁结构刚度、控制裂缝开展、减轻结构自重等方面表现出色，从而延长了桥梁的使用寿命，降低了后期维护成本。因此，深入研究预应力技术在市政道路桥梁工程中的应用，对于提升工程建设质量、满足城市发展需求具有重要意义。

2 预应力技术的原理与特点

2.1 技术原理

预应力技术的核心原理是在结构构件受荷之前，通过张拉预应力筋（如高强钢丝、钢绞线等），使混凝土构件产生预压应力。当构件在使用阶段承受外荷载时，外荷载产生的拉应力首先抵消预压应力，然后才使构件受拉。这样，在相同外荷载作用下，构件的实际拉应力显著减小，甚至可能处于受压状态，从而有效控制了裂缝的出现和发展，提高了结构的承载能力和抗裂性能。例如，在简支梁桥中，通过在梁的受拉区布置预应力筋并张拉，在梁的底部混凝土中建立预压应力，当车辆等荷载作用于梁上时，荷载产生的拉应力先与预压应力抵消，延缓了梁底混凝土开裂的时间。

2.2 技术特点

2.2.1 提高结构承载能力

预应力技术能够使结构在承受较大荷载时，仍保持良好的力学性能。通过预先施加的压应力，抵消部分或全部外荷载产生的拉应力，避免结构因受拉而破坏，从而大幅提高了结构的承载能力。与普通钢筋混凝土结构相比，采用预应力技术的桥梁可以承受更大的车辆荷载和其他活荷载，适应日益增长的交通需求。

2.2.2 增强结构抗裂性能

在市政道路桥梁工程中，裂缝的出现会影响结构的耐久性和美观性，甚至危及结构安全。预应力技术通过在结构受拉区施加预压应力，使混凝土在使用阶段不易开裂或裂缝宽度得到有效控制。这对于处于恶劣环境（如潮湿、侵蚀性介质等）中的桥梁结构尤为重要，能够显著提高结构的抗渗性和抗侵蚀能力，延长桥梁的使用寿命。

2.2.3 减轻结构自重

由于预应力技术提高了结构的承载能力和抗裂性能，在设计相同承载能力的桥梁结构时，可以适当减小构件的截面尺寸和混凝土用量，从而减轻结构自重。结构自重的减轻不仅降低了基础工程的造价，还减少了地震等自然灾害对结构的影响，提高了结构的稳定性。例如，在大跨度桥梁中，采用预应力混凝土结构可以有效减轻主梁重量，便于施工和降低成本。

2.2.4 改善结构变形性能

预应力技术能够有效改善结构的变形性能。在荷载作用下，普通钢筋混凝土结构容易产生较大的挠度，影响行车舒适性和结构安全。而施加预应力后，结构在受荷初期的变形得到明显控制，即使在满载情况下，其变形也能保持在较小范围内，保证了桥梁结构的正常使用功能和行车平稳性。

3 预应力技术在市政道路桥梁工程中的应用

3.1 桥梁预制构件生产中的应用

3.1.1 预应力空心板梁制作

预应力空心板梁是市政桥梁中常用的预制构件之一。在制作过程中，首先在台座上铺设预应力筋，通过张拉设备对预应力筋进行张拉，达到设计张拉力后，将其锚固在台座两端。然后支立模板，浇筑混凝土。待混凝土达到一定强度后，放松预应力筋，预应力筋的弹性回缩对混凝土产生预压应力，使空心板梁具备较高的承载能力和抗裂性能。例如，在某城市道路桥梁工程中，采用了大量的预应力空心板梁，其跨径为 10 - 20 米，通过严格控制预应力张拉工艺，确保了空心板梁的质量，有效提高了桥梁的施工效率。

3.1.2 预制箱梁生产

预制箱梁在大型市政桥梁工程中应用广泛。在预制箱梁生产中，预应力技术的应用更为复杂和关键。通常在箱梁内布置纵向、横向和竖向预应力筋。纵向预应力筋主要承受梁体的纵向弯矩，横向预应力筋用于抵抗箱梁的横向弯曲应力，竖向预应力筋则增强箱梁腹板的抗剪能力。在施工过程中，需要按照设计要求精确控制各方向预应力筋的张拉顺序、张拉力大小和张拉时间。例如，在某特大型城市桥梁工程中，预制箱梁的长度达到50 米，为确保箱梁的质量和性能，采用了先进的智能张拉设备，对纵向、横向和竖向预应力筋进行精确张拉，保证了箱梁在安装后能够承受复杂的荷载作用。

3.2 桥梁现场浇筑施工中的应用

3.2.1 悬臂浇筑施工

悬臂浇筑法是大跨度预应力混凝土桥梁常用的施工方法之一。在悬臂浇筑施工过程中，从桥墩两侧对称分段浇筑梁体混凝土，并在每段混凝土浇筑完成后，及时张拉预应力筋。首先在桥墩顶部浇筑 0 号块，并设置临时固结措施，使桥墩与梁体形成整体。然后利用挂篮等设备，对称悬臂浇筑 1 号块及后续节段。在每个节段施工时，先安装挂篮，绑扎钢筋，安装预应力管道，再浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，进行预应力筋的张拉和压浆作业。通过这种方式，逐步形成完整的桥梁结构。例如，在某城市跨江大桥建设中，主桥采用悬臂浇筑法施工，最大跨径达到 200 米。施工过程中，通过精确控制挂篮的移动、混凝土的浇筑质量以及预应力的施加，确保了桥梁悬臂施工的安全和质量，使桥梁顺利合龙。

3.2.2 支架现浇施工

在一些跨径较小、地形条件较为有利的市政桥梁工程中，常采用支架现浇施工方法。在支架现浇施工中，同样需要合理应用预应力技术。首先搭建支架，在支架上铺设模板，绑扎钢筋，安装预应力管道。然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，进行预应力筋的张拉。与悬臂浇筑施工不同的是，支架现浇施工的预应力筋张拉一般在梁体混凝土全部浇筑完成后进行，但需要注意混凝土的早期强度增长情况，避免过早张拉导致混凝土开裂。例如，在某城市道路立交桥的匝道桥施工中，采用支架现浇法施工，通过严格控制预应力张拉时间和张拉力，保证了匝道桥的结构质量，满足了交通通行要求。

4 结论

综上所述，预应力技术作为一种先进的施工技术，在市政道路桥梁工程中具有显著的优势和广泛的应用前景。通过在桥梁预制构件生产、现场浇筑施工以及不同桥梁结构类型中的合理应用，预应力技术能够有效提高桥梁结构的承载能力、抗裂性能、变形性能和耐久性，减轻结构自重，降低工程成本。然而，在预应力技术应用过程中，也存在一些问题，如预应力损失、张拉控制和孔道压浆质量等问题，需要通过合理的设计、严格的施工管理和先进的技术手段加以解决。

参考文献

[1] 陶相 . 道路桥梁工程中预应力技术的应用分析 [J]. 汽车周刊 ，2025，（05）：110-112.

[2] 张彬 . 市政道路桥梁工程预应力施工技术研究 [J]. 建设机械技术与管理 ，2025，38（02）：131-133.