橋梁施工中預應力的應用及存在的問題探析

張英民

(中國中鐵九局集團有限公司 130000)

橋梁施工中預應力的應用及存在的問題探析

張英民

(中國中鐵九局集團有限公司 130000)

隨著橋梁設計及施工技術水平的提高，預應力技術在橋梁施工中被廣泛采用。近些年國內橋梁的修建，大多采用后張預應力技術修建梁部。這種技術可以使橋梁構筑物具有經濟上合理，橋下通過能力提高的綜合效益。本文對預應力技術在梁施工中的施工過程及要點進行了闡述，為梁橋預應力技術施工提供參考。

預應力；混凝土；梁橋

鐵路從97年開始，進行了6次大的提速，旅客列車的平均速度從40 km/h提高到現在最高時速350km/h，為旅客的出行帶來了極大方便。列車的高速運行不僅要求車體本身能達到設計要求，對列車下部的鐵路構筑物也提出了更高的要求。目前我國鐵路上近8000km的高速鐵路，從經濟上和地基沉降的因素考慮，在設計上多以橋代路。例如津京城際和哈大高鐵，80%以上的基礎構筑物部分采用橋代替路基的形式。提速之前，由于技術上的原因，我國鐵路大多采用普通鋼筋混凝土梁橋，其中梁定型圖中最大跨度是 24m，這種跨度修建的橋梁，其經濟上和橋下通行能力上一直存在或多或少的問題。隨著高速鐵路在我國跨越式發展，橋梁施工技術水平的提高，大跨度的預應力混凝土梁橋，在新建鐵路橋梁施工中變得越來越普遍。

1 預應力混凝土結構

對混凝土或鋼筋混凝土的受拉區預先施加壓應力，是一種人為建立的應力狀態，這種應力的大小和分布規律，能有利抵消由于荷載作用產生的應力，因而使混凝土構件在使用荷載下允許出現拉應力而不致開裂，或推遲開裂，或者限制裂縫寬度大小。

根據國內工程界的習慣，將采用加筋的混凝土結構按其預應力度分成全預應力混凝土和部分預應力混凝土。全預應力混凝土結構具有剛度大、抗疲勞、防滲漏等特點，例如：結構構件的反拱過大，在恒載小、活載大、預加力大且在長期承受持續作用時，梁的反拱會不斷增大，影響行車順暢；當預加力過大時，錨下混凝土橫向拉應變超出極限拉應變，易出現沿預應力鋼筋縱向不能恢復的水平裂紋。

部分預應力混凝土結構是針對全預應力混凝土在理論和實踐中存在的這些問題，在最近十幾年發展起來的一種新的預應力混凝土。它是介于全預應力混凝土結構和普通鋼筋混凝土結構之間的預應力混凝土結構。這種構件在正常使用極限狀態時，對作用荷載短期的效應組合，容許其截面受拉邊緣出現拉應力或出現裂縫。部分預應力混凝土結構，一般采用預應力鋼筋和非預應力鋼筋混合鋼筋，不僅能充分發揮預應力鋼筋的作用，同時也充分發揮非預應力鋼筋的作用，從而節約了預應力鋼筋，進一步改善了預應力混凝土的使用性能。近些年來我國修建的大跨度預應力混凝土梁橋，多采用部分預應力混凝土結構型式。

2 混凝土梁橋預加應力

預應力鋼筋混凝土梁橋的預加應力施工，是近些年來大跨度預應力混凝土梁施工中的重點，控制好施工過程，才能滿足實際的荷載需要。

2.1 鋼絞線束制作及穿放

鋼絞線制作首先領取鋼絞線應按試驗報告單逐盤檢查領料。鋼絞線下料應在特制的放盤筐中進行，防止鋼絞線彈出傷人和扭絞。散盤后的鋼絞線應細致檢查外觀，發現劈裂、重皮、小刺、折彎、油污等需進行處理。

鋼絞線按實際計算的長度加100毫米余量作為下料依據。下料應在平整的水泥地面上進行。鋼絞線下料長度誤差不得超過30mm。鋼絞線下料時切割口兩側各30mm處用鐵絲綁扎，下料應采用砂輪鋸切割。

編束后的鋼絞線按編號分類存放，搬運時支點距離不得大于3米，端部懸出長度不得大于1.5米。

鋼絞線穿放前應清除孔道內雜物。鋼絞線穿入梁體后應盡快張拉，停放時間不宜過長，否則應采取防銹措施。

2.2 千斤頂與油表校正

張拉千斤頂在預施應力前必須經過校正，確定其校正系數，校正工作按以下方法進行。

傳感器校正方法：將千斤頂及傳感器安裝在固定的框架中，用已校正過的壓力表與千斤頂配套校驗。油表每5MPa一級，讀出相應的傳感器讀數，每個千斤頂校驗兩次，根據兩次油表讀數的平均值及傳感器讀數進行回歸，得出回歸方程。校正千斤頂用的傳感器必須在有效期內，傳感器的校驗有效期為一年。

2.3 預應力張拉

為防止梁早期裂紋應對梁進行三次張拉，即預張拉、初張拉和終張拉。早期張拉時混凝土強度應不小于設計強度的 60%（30MPa）。預張拉后，應在制梁臺位上繼續養護至混凝土達到設計終張要求時方可進行初張拉。

初張拉時混凝土強度不小于40 MPa。脫模時梁體強度達到設計強度的80%條件下，也可將預張拉和初張拉合并進行。且梁體張拉前試驗室應提供強度試驗報告。張拉值班技術人員依據試驗報告決定是否張拉，并通知監理工程師旁站。梁體初張拉后才允許移梁。終張拉應在梁體混凝土強度及彈性模量達到設計值后，且齡期不少于10天時進行，可在制梁臺座或存梁臺座上完成。

預施應力前應作好如下準備工作：

1）試驗室檢查梁體混凝土是否已達到設計強度和彈性模量要求、混凝土齡期是否達到設計要求，否則不允許預加應力。

2）技術員監督檢查張拉千斤頂和油壓表均在校驗有效期內。

3）第一片梁張拉前應測定下列數據：錨具的錨口摩阻、管道摩阻、錨具錨固后的鋼絞線回縮量。

預應力張拉應采用雙控制，即以張拉控制應力為主，并以鋼絞線伸長量校核，實際伸長量應不超過理論伸長量的±6%，當伸長量超過±6%時應查明原因。

2.4 預應力張拉應力控制

預張拉：0→0.1σcon（測初始伸長量及夾片外露量）→0.2σcon（測伸長量及夾片外露量）→設計張拉力（持荷5分鐘）→補充到設計張拉力（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

初張拉：0→0.1σcon（測初始伸長量及夾片外露量）→0.2σcon（測伸長量及夾片外露量）→設計張拉力（持荷5分鐘）→補充到設計張拉力（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

終張拉：對于已經預張拉或初張拉的0→0.66σcon→σcon（持荷 5分鐘）→充到σcon（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

對于沒有張拉過的0→0.1σcon（測初始伸長量及夾片外露量）→0.2σcon（測伸長量及夾片外露量）→σcon（持荷5分鐘）→補充到σcon（測控制油壓伸長量及夾片外露量）→錨固（測錨固回縮量）。

3 預應力混凝土梁張拉質量要求

3.1 張拉完畢后，必須經技術人員檢查簽字認可。錨具、夾具均應設專人妥善保管，避免銹蝕、粘污、散失。

3.2 預施控制應力后，鋼絞線兩端張拉伸長值之和不超過計算值的±6%（超出此限時應查明原因）。

3.3 全梁斷絲、滑絲總數不超過鋼絲總數的0.5%，并不得位于梁體的同一側，且一束內斷絲不得超過一絲。

3.4 鋼絞線回縮量不大于6mm。

3.5 錨固后夾片表面應平整，同束夾片外露量差不超過1mm。

3.6 因處理滑絲、斷絲而引起鋼絞線束重復張拉時，同一束不超過3次；若鋼絲與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時，應予更換。

3.7 認真作好張拉記錄和張拉過程中出現各種情況的原始記錄，終張拉后經檢查并確認全部合格后方可割絲。

4 張拉施工常見問題

4.1 預應力混凝土梁橋張拉前，需要對波紋管及錨頭進行嚴格檢查，波紋管在梁體中的位置，應符合設計文件的要求，波紋管和錨頭之間的連接要緊密，防止在灌注混凝土中，發生滲漏，影響到后期的灌漿工序。

4.2 混凝土在灌注過程中，要避免振搗設備對波紋管的持續振動，保證波紋管在混凝土灌注過程中位置不發生偏移。

4.3 當梁斷絲、滑絲超過鋼絲總數的0.5%，且一束內斷絲超過一絲時均須進行處理。處理方法是，可用單根張拉油頂進行補拉。當一束內出現多根鋼絞線滑絲時，須放松鋼絞線束并重新裝夾片整束補拉。

4.4 張拉時，千斤頂后面不準站人，也不得踩踏高壓油管，避免發生傷人事故。

4.5 張拉時發現張拉設備運轉異常，應立即停機檢查維修。

5 小結

隨著橋梁施工技術的發展，預應力混凝土梁的施工會在我國橋梁施工中越來越常見，在施工過程中嚴格按照規范要求進行施工，并對經常出現的施工問題進行過程控制，才會保證預應力混凝土梁構筑物達到設計要求，為優質工程打下良好的基礎。

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1007-6344（2016）07-0064-01

張英民 男 1977年4月 籍貫：吉林 職稱：工程師 單位：中國中鐵九局集團有限公司 郵編 130000