预应力技术在桥梁工程中的应用研究

文 / 北京建工路桥集团有限公司 薛花平

预应力技术概述

钢筋混凝土结构在传统的桥梁建设中应用比较广泛，但随着车流量的增加，其结构也会受使用限制导致桥体自重增大，发生受弯构件强度下降等现象。预应力可以提高混凝土构件的抗裂性和结构的耐久性；利用高强钢筋和高强混凝土的性能，减小结构的截面尺寸和自重；提高混凝土构件的刚度，减少变形，提高结构的跨度。

预应力结构在桥梁工程中的主要构件为预制板、T形梁、箱梁及悬臂盖梁等，预应力施工技术的引入和应用可以充分发挥受弯构件的受压作用，提高受弯构件的受弯和受拉性能。此外，在受弯构件的加工过程中还可以添加一些碳纤维材料，使其具有一定的拉应力，避免结构强度的损伤，以此增强桥梁工程的整体质量。

工程概况

京密路是北京市干线公路网中主要放射线之一，连接东北部地区，是国道京沈路101的组成部分，在北京市域范围内称为京密路。京密路南端起自东直门，连接朝阳区、顺义区、怀柔区、密云区，止于北京边界（密云古北入口），是北京东北部的一条放射性国道，全线长度约为123公里。

京密路（太阳宫北街-机场南线）道路工程路段全长约为10.3公里，道路规划等级为城市快速路，本次项目全线均位于朝阳区境内。

施工工艺

施工准备

1.采用C50混凝土，混凝土材料入场前要进行检验，确保质量和力学性能达到相关规范要求方可入场。

2.箱梁模具采用8mm厚钢板，施工前应确保箱梁的底部表面平滑，平整。

3.模板、混凝土料的运输由龙门吊完成，施工前要对施工机械进行检测分析，对操作人员要做好技术交底工作。

预应力孔道制作与定位

1.孔道采用波纹管进行加工，孔壁外设有高5mm的环肋，为控制好本工程箱形梁的施工质量，孔道施工采用热弯法完成。

2.根据设计规范，确定预应力筋位置，将波纹管的位置进行定位，位置确定后采用定位筋固定，绳索系紧，保证浇注混凝土中不会位移。

3.为了确保波纹管具有一定的刚度，可在波纹管中穿入一根橡胶管，避免混凝土浇筑时波纹管出现缩径现象，以确保预应力的施工质量。

钢筋施工

1.钢筋是桥梁的整体结构和重要支撑，在钢筋安装过程中，施工人员应按规范要求进行安装，杜绝违规操作。

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2.钢筋施工中，应加强对预应力钢筋的保护，防止预应力钢筋在施工过程中出现裂缝、断裂等破坏现象。

3.施工人员要严格按照工序流程顺序合理操作，现场要指定专门的监理人员对工序流程进行严格监督和指挥，在安装钢筋时，应先牢固绑扎桥面预应力钢筋，再绑扎板内预应力钢筋，此工序流程不得混乱。

4.钢筋安装完成后进行验收工作，验收合格后，再进行混凝土浇筑工作。

现浇段模板、钢筋、砼施工

支架压载试验结束后，将支座固定在盖梁上，将分配纵梁以及方木固定在分配横梁上，安装好侧模。然后绑扎底板、腹板的加强筋，架设内模支架和内模顶模，绑扎上翼缘加强筋。捆扎钢筋时，要做好预埋件、波纹管、预埋钢板以及预留孔的施工。

混凝土浇筑过程中安排专人负责质量检测，如果发现模板、钢筋的支架、锚松动时，应及时紧固。发现模板漏浆应及时制止；如发现预埋件或钢筋位置偏移，应及时调整位置，确保定位准确。

混凝土下料应均匀、充分振捣，混凝土振捣与下料应交替进行。梁底板、腹板混凝土采用插入式振捣，振捣棒经快速插入，缓慢拔出，与混凝土垂直插入，避免漏振和过振；振捣棒插入深度应选择上一次浇筑混凝土面层以下为60～110mm处。

浇筑过程中应该充分振捣钢筋密集区域、倒角等位置的混凝土。混凝土的振捣时间以混凝土表面不下沉、气泡不溢出、混凝土表面泛浆的为准。混凝土浇筑应该从桥墩墩身向外浇筑，腹板应对称浇筑，浇筑时不能在支架上堆放不必要的机械设备。

张拉、压浆

1.本工程预制箱梁预应力钢束均为10束，根据跨径长度，每束钢束为3—7根φ15.2钢绞线，单根钢绞线张拉力为188.7KN，待箱梁混凝土强度和弹性模量达到设计值的90%，且混凝土龄期不小于7d后，即可张拉预应力钢束。钢筋束张拉采用智能张拉。预应力筋两端张拉。控制张拉吨位并检查钢筋束伸长。张拉工艺程序为：0-初应力-σCon（持荷5min锚固），严格按照设计要求的张拉顺序施加预应力。

2.采用的灌浆工艺为真空辅助灌浆。灌浆应自下而上进行。灌浆泵为连续灌浆泵；同一管道的灌浆应保证施工的连续性，同时进行。混合好的水泥浆应压入泥浆入口的管道中。当水泥浆灌满管道，相同浓度的水泥浆从出浆口流出时，应关闭出浆口。稳定期应保证时间为3～5min。构件及环境温度应高于5℃，否则应按冬期施工的要求处理。

3.灌浆施工时，技术人员应制作3组以上试件，标准养护28d（试件尺寸为40mm×40mm×160mm），然后对试件进行抗压强度和抗折强度试验，试验结果作为评价水泥浆质量的依据。施工过程中应记录以下指标：泥浆质量、流动性、泥浆温度、施工压力、配合比、搅拌时间等。

4.压浆完成后，浆体强度达到40MPa后进行吊装。

盖梁预应力工程施工

盖梁混凝土养护7天后，强度达到设计强度的90%后，按设计要求利用既有封顶施工平台进行第一阶段张拉，钢束第二阶段张拉应在上部结构安装和系统转换后进行（护栏施工和桥面铺装前）。在张拉过程中，采用“双控”方法（伸长和张拉力）进行单端张拉。

盖梁预应力工程施工过程中，严格按照国家及有关部门发布的技术规范进行施工作业，实行“三标合一”管理制度，规范工程施工质量管理，建立健全奖惩机制，对因人为原因造成损害的人员，特别是造成质量事故的人员进行处罚，坚持“三不放过”原则，即事故原因不明不放过；不放过那些不能分清责任的人；未经专业技术培训进行专业技术施工的，不得放任。

加强施工人员的技术培训和素质教育。施工人员必须同时具备责任感和专业技术，增强责任感和安全意识。在施工准备阶段进行技术交底，严格执行相关操作规程，对原材料的检测认真负责，特别是钢筋原材料和不符合使用要求的原材料不得进入现场。必须检查和取样砂石材料的出厂合格证。

根据试验数据选择材料，加强质量监督，确保建筑材料质量。所有采购材料必须附有质量检验报告、质量检验证书和实验室检验证书。经抽检无误后方可投入施工。

建立地下实验室，配备实验设备和相关实验仪器，派遣具有理论知识和责任感的工程师，通过实验确保建筑材料满足使用要求。

在施工过程中，加强质量管理和监督工作，确保标准化检验和抽样频率。在质量检验过程中，必须保证原始资料的真实性。

施工注意事项

注意材料质量

本工程预应力施工作业中需要使用钢绞线作为预应力材料，如预应力施工所用材料不能满足质量要求，就会出现严重的质量问题，为确保预应力施工质量和施工安全，在施工过程中，要对材料进行严格检查，确保材料的力学性能满足施工要求后，开始施工。

注意预应力张拉时间

应在混凝土结构强度满足设计要求后，再进行预应力拉伸，预应力张拉过程中，要严格控制预应力张拉时间，使预应力混凝土达到最佳的质量性能，以确保预应力施工效果和桥梁的施工质量。

注意施工安全

1.预应力施工要按照质量管理与控制的相关要求，避免无关人员进入施工现场，施工前要对张拉设备进行检查与分析，施工人员按要求佩戴施工护具，按要求进行张拉，同时做好高空作业安全管理工作，在施工过程中如果出现异常情况，应立即停止施工。

2.预应力张拉前，要按施工规范要求对台座、横梁等关键部位的承受力进行检测分析，确保符合张拉要求，压浆时，按要求对孔道进行抗压检测，在施加压力前，调整安全阀；施工人员要按照相关规范要求操作。

3.张拉工作完成后，做好张拉后的安全防护，保证施工的张拉力合理，同时，按要求设置围护和挡板，避免出现意外事故。