預(yù)應(yīng)力混凝土橋的問世時梁式橋梁的跨度飛速增長。在當前全世界的橋梁中，有70%以上都采用了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在橋梁中的地位已經(jīng)非常的重要。本文就預(yù)應(yīng)力施工工藝作簡要說明。
預(yù)應(yīng)力混凝土是一種緩解混凝土先天上對抗拉力不足的方法。這種方法可以用來制作梁、地板以及常規(guī)鋼筋混凝土難以建造的大垮距的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土利用鋼索（通常是高抗張力鋼索或者是桿件）來提供兩端的壓力去抵抗和抵消由彎距產(chǎn)生在混凝土部份拉力，而傳統(tǒng)的鋼筋混凝土則是把鋼筋直接置入澆筑了的混凝土之中。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點：由于采用了高強度鋼材和高強度混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂能力強、抗?jié)B性能好、剛度大、強度高、抗剪能力和抗疲勞性能好的特點，對節(jié)約鋼材(可節(jié)約鋼材40%～50%、混凝土20%～40%)、減小結(jié)構(gòu)截面尺寸、降低結(jié)構(gòu)自重、防止開裂和減少撓度都十分有效，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計得更為經(jīng)濟、輕巧與美觀。
基本原理
預(yù)應(yīng)力混凝土雖然只有幾十年的歷史，然而人們對預(yù)應(yīng)力原理的應(yīng)用卻由來已久。也有利于恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力。如中國古代的工匠早就運用預(yù)應(yīng)力的原理來制作木桶。木桶的環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力通過套緊竹箍的方法產(chǎn)生。只要水對桶壁產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力不超過環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力，則桶壁木板之間將始終保持受壓的緊密狀態(tài)，預(yù)壓應(yīng)力通過兩端錨具傳給構(gòu)件混凝土。木桶就不會開裂和漏水。
混凝土的抗壓強度雖高，而抗拉強度卻很低，預(yù)應(yīng)力筋可先穿入套管也可以后穿。通過對預(yù)期受拉的部位施加預(yù)壓應(yīng)力的方法，就能克服混凝土抗拉強度低的弱點，達到利用預(yù)壓應(yīng)力建成不開裂的結(jié)構(gòu)。
預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)的基本原理
(a)預(yù)應(yīng)力作用； (b)使用荷載作用； (c)預(yù)應(yīng)力和荷載共同作用
根據(jù)混凝土澆筑和對預(yù)加應(yīng)力材料施加應(yīng)力的先后次序，將施加預(yù)應(yīng)力方法歸結(jié)為兩種基本情況：在混凝土澆筑前對預(yù)加應(yīng)力材料施加應(yīng)力的方法，簡稱為先張（預(yù)壓或預(yù)彎）法；而在混凝土澆筑、養(yǎng)護后對預(yù)加應(yīng)力材料施加應(yīng)力的方法，則簡稱為后張（后壓）法。
預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法：
一、先張法。在混凝土灌筑之前，先將由鋼絲鋼絞線或鋼筋組成的預(yù)應(yīng)力筋張 拉到某一規(guī)定應(yīng)力，并用錨具錨于臺座兩端支墩上,接著安裝模板、構(gòu)造鋼筋和零件,然后灌筑混凝土并進行養(yǎng)護。當混凝土達到規(guī)定強度后，放松兩端支墩的預(yù)應(yīng)力筋，通過粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力筋中的張拉力傳給混凝土而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。先張法以采用長的臺座較為有利，最長有用到一百多米的，因此有時也稱作長線法。 預(yù)應(yīng)力筋的張拉可采用單根張拉或多根同時張拉，當預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量不多，張拉設(shè)備拉力有限時常采用單根張拉。當預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較多且密集布筋，另外張拉設(shè)備拉力較大時，則可采用多根同時張拉。在確定預(yù)應(yīng)力筋張拉順序時，應(yīng)考慮盡可能減少臺座的傾覆力矩和偏心力，先張拉靠近臺座截面重心處的預(yù)應(yīng)力筋。此外，在施工中為了提高構(gòu)件的抗裂性能或為了部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力筋與張拉臺座之間溫度因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失，張拉應(yīng)力可按設(shè)計值提高5％。但預(yù)應(yīng)力筋的最大超張拉值：對于冷拉鋼筋不得大于0.95fpyk(fpyk為冷拉鋼筋的屈服強度標準值)；碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線不得大于0.80fpyk；熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲不得大于0.75（fpyk為預(yù)應(yīng)力筋的極限抗拉強度標準值）。
先張法預(yù)應(yīng)力工藝簡單、工序少、效率高、質(zhì)量易保證，且能省去錨固預(yù)應(yīng)力筋所用的永久錨具。但其在工廠化或成批生產(chǎn)時，常采用專門的張拉臺座，需要較大的基建投資，還應(yīng)考慮交通運輸條件。預(yù)應(yīng)力一般采用直線或折線布置，適宜于預(yù)制于大批生產(chǎn)的中小型構(gòu)件。
預(yù)應(yīng)力筋的張拉力方法有超張拉法和一次張拉法兩種。
超張拉法：0－1.05con持荷2mincon
一次張拉法：0－1.03con
其中con為張拉控制應(yīng)力，一般由設(shè)計而定。采用超張拉工藝的目的是為了減少預(yù)應(yīng)力筋的松弛應(yīng)力損失。所謂“松弛”即鋼材在常溫、高應(yīng)力狀態(tài)下具有不斷產(chǎn)生塑性變形的特性。松弛的數(shù)值與張拉控制應(yīng)力和延續(xù)時間有關(guān)，控制應(yīng)力高，松弛也大，所以鋼絲、鋼絞線的松弛損失比冷拉熱軋鋼筋大，松弛損失還隨著時間的延續(xù)而增加，但在第一分鐘內(nèi)可完成損失總值的50％，24h內(nèi)則可完成80％。所以采用超張拉工藝，先超張拉5％再持荷2min，則可減少50％以上的松弛應(yīng)力損失。而采用一次張拉錨固工藝，因松弛損失大，故張拉力應(yīng)比原設(shè)計控制應(yīng)力提高3％。
預(yù)應(yīng)力筋放張過程是預(yù)應(yīng)力的傳遞過程，是先張法構(gòu)件能否獲得良好質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)放張要求，確定合宜的放張順序、放張方法及相應(yīng)的技術(shù)措施。
?。?）放張要求放張預(yù)應(yīng)力筋時，混凝土強度必須符合設(shè)計要求，當設(shè)計無專門要求時，不得低于設(shè)計的混凝土強度標準值的75%。放張過早由于混凝土強度不足，會產(chǎn)生較大的混凝土彈性回縮而引起較大的預(yù)應(yīng)力損失或鋼絲滑動。放張過程中，應(yīng)使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自由壓縮，避免過大的沖擊與偏心。
?。?）放張方法當預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件用鋼絲配筋時，若鋼絲數(shù)量不多，鋼絲放張可采用剪切、鋸割或氧－乙塊焰熔斷的方法，并應(yīng)從靠近生產(chǎn)線中間處剪斷，這樣比在靠近臺座一端處剪斷時回彈減小，且有利于脫模。若鋼絲數(shù)量較多，所有鋼絲應(yīng)同時放張，不允許采用逐根放張的方法，否則，最后的幾根鋼絲將承受過大的應(yīng)力而突然斷裂，導(dǎo)致構(gòu)件應(yīng)力傳遞長度驟增，或使鉤件端部開裂。放張方法可采用放張橫梁來實現(xiàn)。橫梁可用千斤頂或預(yù)先設(shè)置在橫梁支點處的放張裝置（砂箱或楔塊等）來放張。
粗鋼筋預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)緩慢放張。當鋼筋數(shù)量較少時，可采用逐根加熱熔斷或借預(yù)先設(shè)置在鋼筋錨固端的楔塊或穿心式砂箱等單根放張。當鋼筋數(shù)量較多時，所有鋼筋應(yīng)同時放張。
先張法主要工序示意圖
先張法的張拉臺座設(shè)備
二、后張法。指的是先澆筑水泥混凝土，待達到設(shè)計強度的75%以上后再張拉預(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工。 先制作構(gòu)件,并在構(gòu)件體內(nèi)按預(yù)應(yīng)力筋的位置留出相應(yīng)的孔道,待構(gòu)件的混凝土強度達到規(guī)定的強度(一般不低于設(shè)計強度標準值的75%)后,在預(yù)留孔道中穿入預(yù)應(yīng)力筋進行張拉,并利用錨具把張拉后的預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件的端部,依靠構(gòu)件端部的錨具將預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)張拉力傳給混凝土,使其產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力;最后在孔道中灌入水泥漿,使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土構(gòu)件形成整體.
工藝流程：檢查構(gòu)件（或塊體）→預(yù)應(yīng)力筋制作→穿預(yù)應(yīng)力筋錨具檢驗→安裝錨具及張拉設(shè)備→張拉設(shè)備預(yù)檢張 拉→孔道灌漿→制作水泥漿試起吊→壓水泥漿試塊
?、儆姓辰Y(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土
先澆混凝土,待混凝土達到設(shè)計度75%以上,再張拉鋼筋(鋼筋束).其主要張拉程序為:埋管制孔→澆混凝土→抽管→養(yǎng)護穿筋張拉→錨固→灌漿(防止鋼筋生銹).其傳力途徑是依靠錨具阻止鋼筋的彈性回彈,使截面混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力,這種做法使鋼筋與混凝土結(jié)為整體,稱為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土.
有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土由于粘結(jié)力(阻力)的作用使得預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力降低,導(dǎo)致混凝土壓應(yīng)力降低,所以應(yīng)設(shè)法減少這種粘結(jié).這種方法設(shè)備簡單,不需要張拉臺座,生產(chǎn)靈活,適用于大型構(gòu)件的現(xiàn)場施工.
②無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土
其主要張拉程序為預(yù)應(yīng)力鋼筋沿全長外表涂刷瀝青等潤滑防腐材料→包上塑料紙或套管(預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土不建立粘結(jié)力)→澆混凝土養(yǎng)護→張拉鋼筋→錨固.
施工時跟普通混凝土一樣,將鋼筋放入設(shè)計位置可以直接澆混凝土,不必預(yù)留孔洞,穿筋,灌漿,簡化施工程序,由于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力增大,降低造價,適用于跨度大的曲線配筋的梁體.
預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)按預(yù)張拉、初張拉和終張拉三個階段進行。預(yù)制梁張拉時，內(nèi)模應(yīng)松開，不應(yīng)對梁體壓縮造成阻礙。終張拉應(yīng)在梁體混凝土強度及彈模達到設(shè)計值后、齡期不少于10天時進行。
預(yù)應(yīng)力張拉條件為：
預(yù)張拉：為防止梁體混凝土開裂，當梁體混凝土強度達到設(shè)計強度等級標準值的60％時，松開內(nèi)模，對梁體進行預(yù)張拉。張拉數(shù)量、位置及張拉值符合設(shè)計要求。
初張拉：當梁體混凝土強度達到設(shè)計強度等級標準值的80％并拆除模板后，方可進行初張拉。初張拉后梁體方可吊離臺座。張拉數(shù)量、位置及張拉值符合設(shè)計要求。
終張拉：張拉前實施混凝土強度、彈性模量、混凝土齡期“三控”：即張拉前梁體混凝土強度及彈性模量均達到設(shè)計要求,且齡期不少于10d。箱梁終張拉的混凝土強度達到設(shè)計強度的100%后方可進行。張拉中實施張拉應(yīng)力、應(yīng)變、時間“三控”：即張拉時以油壓表讀數(shù)為主、以鋼絞線的伸長值作校核，在σK作用下持荷5min。
