橋梁工程體外索預應力不均勻度控制措施在施工中的應用

摘 要：由于國內預應力橋梁在施工以及檢測等方面規范化程度不足，無論是新建橋梁或者舊橋加固在建設完成后，依然存在許多不可控的相關病變。以瀘州長江二橋為例，簡單介紹在橋梁工程中體外索預應力不均勻度控制方法的應用實例。

關鍵詞：有效預應力；同束不均勻度；同斷面不均勻度

Abstract： Due to the lack of the standardization in the construction and the testing of the domestic prestressed bridge， there were still many uncontrollable diseases no matter whether it is a new bridge or a old bridge after reinforcement， so The LuZhou 2nd Yangtze River Bridge was taken to intoduce the application of the control method of external cable prestress unevenness in bridge engineering.

Key words： virtual prestressing force； unevenness of the same bunch； unevenness of the some section

引言

近年來通過對部分大橋的運營觀測和檢查，發現數量眾多的大跨徑預應力混凝土連續梁橋、連續剛構橋，由于在施工工藝和施工控制上存在不足，導致這些橋梁在投入運營幾年后，普遍暴露出預應力管道壓漿不飽滿或漏壓漿、后期預應力損失偏大，主梁跨中下撓過大、梁體斜向和縱橫向開裂等危及橋梁正常使用與耐久性的缺陷與病害。經現場調查表明，造成以上結果的主要原因是在預應力筋制作與安裝、預應力筋張拉等關鍵環節存在較多漏洞和疏忽，加之現有預應力施工質量檢測控制手段不夠嚴謹，難于控制預應力施工質量，在預應力大小與均勻性上都達不到設計要求。

1 梳編穿束與體外懸浮張拉

1.1 梳編穿束

有效預應力的同束不均勻度主要受預應力筋的梳編穿束質量影響，本次預應力施工采用人工導引、單根鋼絞線穿索的施工工藝（見圖1）。

每根鋼絞線穿索前都要進行編號，按設計要求進行施工。鋼絞線在穿過分絲板、束梳器時均按設計孔位布置，一一對應穿索，不得隨意調換編號，避免發生交叉現象，鋼絞線穿索按照從下往上的順序，依次穿索，如圖2所示：

1.2 體外懸浮張拉

本工程的張拉方式采用懸浮張拉方式，即在整個張拉過程中，工作夾片不工作，多次倒頂與張拉皆由帶有雙工具夾片中的錨固夾片與張拉夾片完成。張拉到位后，再頂推工作夾片予以錨固，確保夾片咬破環氧層，并嚙入其金屬母材的有效深度，以確保終生受力的可靠性與穩定性。懸浮式張拉裝置主要包括前卡式千斤頂、限位板、工具夾片、工具錨、手動頂推套、反力架和工作錨具等部分。

為進一步控制同束不均勻度，張拉方法為預應力等值衰減張拉法。按設計要求，首先對第一對束，實施懸浮式單根對稱張拉，第一根鋼絞線安裝上高精度專用傳感器（精度1%FS）及其配套工裝，根據設計張拉控制應力，單根鋼絞線張拉力為151.5KN，參照相關計算與經驗確定其最終張拉控制應力進行張拉工作，測力傳感器準確顯示張拉力值，當持荷頂推夾片強制錨固時，其傳感器力值不得變化，確保頂推的準確性。張拉第二根時，隨著張拉時間的推進，傳感器上的力值會有所衰減，當衰減的數值接近至等于第一根鋼絞線的數值時，對第二根鋼絞線進行等值保壓，完成該根鋼絞線的張拉工作。張拉第三根時，也是依據測力傳感器的顯示力值與其張拉力值等同時實行保壓工作，完成張拉工序。

按上述方法，始終以測力傳感器的數值為基準，卸下傳感器，實際最后的張拉力值為傳感器最終的顯示力值，進行持荷強制錨固，完成整束25根鋼絞線的全部張拉并全程記錄下張拉力值數據以備查驗。

通過第一組的張拉過程及微調數據，就能夠確定該橋體外索鋼束的張拉時每根索的補償應力，為后續張拉提供有效數值，并提高張拉速度，保證質量。

2 張拉跟蹤控制

有效預應力同斷面不均勻度主要受張拉過程控制。如果同斷面不均勻度過大，會造成構件同斷面各筋束預應力或索力左右不相等，構件可能發生橫向撓曲、扭轉等不利變形，使梁體出現裂紋。有些裂紋不會立即表現出來，但在長期運營中，也會產生潛在裂紋，危及橋梁使用安全。

單索懸浮張拉應特別注意對稱同步張拉，本工程應用了張拉跟蹤控制儀確保其同步精度達到±2%，使用前對每臺張拉跟蹤儀配一個千斤頂進行配套標定。采用八臺單孔張拉千斤頂（最大張拉力30t）兩端對稱兩側同步張拉（見圖5），通過張拉跟蹤控制儀的無線傳輸系統，完成同步張拉跟蹤控制。

表1所示梁號為邊跨，孔號Z6-11的同步張拉跟蹤控制表。

從表1以及現場數據來看，運用張拉跟蹤控制儀進行控制后，確保了張拉過程同步精度達到±2%，張拉控制應力精度達到±1.5%。

3 有效預應力檢測

張拉錨固后，為驗證張拉工藝的正確性，進行了錨下有效預應力檢測，在一束中抽檢首拉、中拉、后拉的三根絞線錨下有效預應力。若相對誤差和平均值均符合設計與標準要求，即可將此數據推廣應用。此組數據，可作為同束界各束張拉的依據，若檢測結果超標則分析原因（重點查看張拉控制數據的精準性），重新調整至達到標準為止。

主梁結構體外預應力索力測試結果如下表2所示，其中設計單索有效預應力為168～188kN（144～159kN），設計整束有效預應力為504～564kN（432～477kN）。測試結果如下：

表2所示各束同束不均勻度實測值表明疏束編束穿束質量良好，同束索力平均值表明同束索力平均值不均勻度較好。同斷面不均勻度：1.6%，質量評價：良好。

4 結束語

本文根據瀘州長江二橋加固施工實例，通過改善施工工藝對橋梁錨下有效預應力同束不均勻度與同斷面不均勻度進行優化控制。從檢測結果來看，同束不均勻度控制在5%以內，束力的大小誤差不超過5%。

梳編穿束和體外懸浮張拉工藝對于預應力筋同束不均勻度的控制是十分有效的，特別是單根張拉跟蹤控制所采用的預應力等值衰減法是成功而有效的，對舊橋加固體外索施工具有重大意義，尤其是在受到施工場地限制時，充分顯示了其靈活性和優越性。

兩端采用對稱兩側同步張拉，并運用張拉跟蹤控制儀確保其較高的同步精度可保證預應力同斷面不均勻度達到良好。

參考文獻

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作者簡介：董彌 （1991-），男，漢族，四川樂山市人，研究生，專業碩士在讀，單位：重慶交通大學建筑與土木工程專業，研究方向：橋梁工程。