先張法預應力混凝土空心板橋預應力工程施工質量控制要點

【摘要】預應力混凝土空心板在橋梁建設中應用廣泛，如何保證預應力工程的施工質量，本文從預應力筋的材料要求、預應力筋的張拉和放張施工工藝三個方面進行了論述，并對可能發生的質量問題及其原因作了簡要的探討。

【關鍵詞】先張法預應力混凝土空心板橋;預應力工程施工質量;張拉;放張

橋梁工程往往是交通工程建設的關鍵節點，在國民經濟和國防建設中具有非常重要的地位。伴隨著我國社會主義現代化建設飛速發展，預應力混凝土空心板橋因其構造簡單、安全可靠、經濟適用、便于工地或者工廠批量生產，所以在公路工程和市政工程中得到了廣泛應用。如何保證空心板的工程質量在工程建設中具有重要的現實意義，預應力工程施工是確保工程質量的重要環節，如何控制預應力工程的施工質量，筆者淺述如下：

1、預應力筋

預應力筋的品種、級別符合設計要求，進場應分批驗收，除檢查其質量證明書、標志、包裝和規格外，尚應按《公路橋涵施工技術規范》JTG/TF50-2011進行外觀檢查和力學性能檢驗，同時應測定其彈性模量，用于計算預應力筋的理論伸長值。鋼絲應符合《預應力混凝土用鋼絲》（GB/T5223）的規定;鋼絞線應符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224）的規定;螺紋鋼筋應符合《預應力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T20065）的規定。預應力筋存放不宜超過6個月，應存放在干燥、通風良好的倉庫內，室外存放不得堆放于地面，應設支墊和覆蓋，防止雨露。在儲存和搬運過程中應防止機械損傷并保持表面清潔。

2、施加預應力

施加預應力主要控制以下幾點：

（1）臺座應根據場地條件、施工機具、板幾何尺寸和預應力筋數量、位置、張拉控制應力等綜合考慮，專門建造，保證具有足夠的強度、剛度和穩定性。臺面平整、穩固。柱式臺座按偏心受壓構件設計，墩式臺座抗傾覆和抗滑移性能要滿足要求。

（2）張拉前應編制施工作業指導書，培訓施工人員，使其了解預應力施工知識，掌握正確的操作方法。

（3）千斤頂的選擇要與預應力筋預應力的大小相適應，其張拉力應為所需張拉力的1.5倍，并不得小于1.2倍，壓力表的最大讀數應為張拉力的1.5～2.0倍。千斤頂使用前或者使用過程中時間超過6個月;張拉次數超過300次;發生異常或檢修更換零配件的應到國家法定的計量技術機構進行標定。千斤頂與壓力表要統一標定，配套使用，千斤頂活塞運行方向應與張拉時的實際工作狀態一致。夾具應具備良好的松錨和自錨性能并能安全的重復使用。

（4）預應力筋張拉一般采用應力控制法，此時應對實際伸長值進行校核。實際伸長值與理論伸長值的比值設計有規定的應符合設計規定，設計沒有規定的，其偏差控制在±6%以內。理論伸長值ΔLL按公式ΔLL=PPL/APEP計算，其中：PP是預應力筋的張拉力;L是預應力筋的長度;AP是預應力筋的截面面積;EP是預應力筋的彈性模量。張拉前由于各根預應力筋松緊彎曲程度不一致，不便于測量實際伸長值，同時為了保證各根預應力筋應力盡量一致，張拉時先用穿心式雙作用千斤頂將單根預應力筋張拉到初應力σ0。初應力取張拉控制應力σcon的10%～25%，鋼束越長取值越高。鋼束長度在30m以下，初應力σ0取10%～15%;長度30～60m時，取15%～20%;長度大于60m時，取上限25%。測量從初應力到張拉錨固完成后的伸長值，實際伸長值包括測量伸長值和0到初應力的推算伸長值 。推算伸長值可以采用第二級應力增量對應的伸長值，但第二級應力增量應等于初應力σ0。實際伸長值ΔLs=ΔL1+ΔL2 ， 其中ΔL1是從初應力到最大張拉力之間的測量伸長值，ΔL2是0到初應力的推算伸長值。

（5）預應力筋張拉后，錨固橫梁會發生撓曲，由于跨中撓度大于兩端邊緣部分，造成在同一構件中預應力筋應力分布不均勻，因此應保證錨固橫梁具有足夠的剛度，撓度不大于2mm。

（6）預應力筋的安裝自下而上進行，級別、規格、數量符合設計要求。安裝過程中防止機械損傷和被臺面上的隔離劑污染。螺旋形間接鋼筋的作用是抵抗預應力筋傳力錨固后在混凝土內產生的沿螺旋鋼筋徑向的劈裂力，其制作和安裝應符合設計要求。一般是套在預應力筋上安裝在空心板兩端（無隔離管）或者隔離管末端。設計要求在空心板端部安裝隔離管的，隔離管的數量、長度和位置應符合設計要求。原因在于：預應力混凝土空心板放張后會產生反拱，此時板為支撐在兩端的簡支板，同時承受預應力產生的負彎矩和空心板自重產生的正彎矩，正彎矩在空心板端面為零，兩端較小，空心板兩端上部纖維受拉，可能超過混凝土抗拉強度標準值ftk，造成開裂，因此在端部安裝隔離管，使預應力筋與混凝土之間的預應力傳遞區段向跨中轉移，減小板端部的負彎矩，避免開裂。預應力筋定位板應根據設計圖紙制作，張拉完成后預應力筋位置偏差不大于5mm，并不大于構件短板尺寸的4%，宜在4h內澆筑混凝土。

（7）預應力筋張拉的程序設計有規定的應符合設計規定，設計沒有規定的應符合《橋規》的規定。整體張拉應分級張拉;單根張拉應分級、對稱、交替地張拉，順序從活動橫梁中央對稱向兩邊進行，避免臺座承受過大的偏心壓力。張拉控制應力應符合設計規定，超張拉時張拉控制應力不得超過設計規定的最大張拉控制應力。張拉預應力筋盡量采用整體張拉，這樣可以提高工作效率，保證工程質量。張拉時先用小型千斤頂逐根將預應力筋張拉到初始應力，并做好標記，用于測量伸長值。然后按作業指導書的要求用大型千斤頂分級張拉，張拉過程中隨時觀察，始終保持活動橫梁與固定橫梁平行，防止預應力筋之間應力不均勻。不具備整體張拉條件的也可以單根張拉。

（8）張拉符合規定后迅速錨固，錨固時防止預應力筋異常回縮，從而造成過大的預應力損失（正常的錨具變形、預應力筋回縮產生的預應力損失σl2設計計算時已經考慮，張拉控制應力σcon包含σl2）。夾片式錨具宜采用有頂壓的千斤頂，可以防止預應力筋異常回縮。張拉全程做好完整的施工記錄。張拉完成后檢查預應力筋的預應力值，其偏差的絕對值應在一個構件全部預應力筋總預應力值的5%以內。

3、放張預應力筋

放張預應力筋應把握以下幾點：

（1）預應力筋放張前先拆除模板，移除限制空心板位移的障礙物。檢驗混凝土同條件試件，混凝土的強度和彈性模量（或齡期）應符合設計規定;設計未規定的，混凝土強度達到設計強度的80%以上，彈性模量達到28天彈性模量的80%以上方可放張。過早的放張一是空心板可能會產生裂縫;二是加大混凝土的收縮和徐變，產生過大的“混凝土收縮和徐變預應力損失σl6”;三是先張法構件放張時，空心板產生回縮，混凝土彈性模量較小則混凝土的應變增大，從而引起較大的預應力損失，預應力筋應力減小，《混凝土結構設計規范》和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》在計算此損失引起的應力應變時作了簡化處理，故在施工中應力求減少其影響。混凝土彈性模量在工地試驗室測定比較困難，但因為混凝土彈性模量與齡期具有較好的相關性（呈指數函數關系），故可以用齡期來控制。放張時齡期不宜小于7天，不應小于5天。

（2）預應力筋應按設計規定的順序放張;設計未作規定的，應分級、對稱、勻速、交替地進行。盡量采用整體放張，如此效率高、質量易于控制。用千斤頂放張活塞運行應平穩;用砂箱放張，放砂的速率應保持均勻。對于鋼絞線或者螺紋鋼筋不應驟然切斷放松預應力筋，驟然切斷不但預應力筋回縮沖擊空心板兩端，而且由于錨固端預應力筋尚存在較大應力，臺座內的所有空心板向錨固端滑動，致使切割端最后幾根特別是最后一根預應力筋應力大幅增加，有可能直接拉斷，預應力筋強烈回縮，猛烈沖擊空心板，造成靠近切割端的空心板底部兩端形成倒“八”字裂縫，遠離切割端的板受影響較小，所以不應采用。條件限制可以逐根放松預應力筋，但不得一次將一根預應力筋全部松完，道理同驟然放松法，必須分級、對稱、交替地從錨固橫梁兩側向中間進行，減小空心板在水平面內的彎曲和偏心壓力。放張過程中隨時觀察空心板在臺面上的滑動情況，出現問題及時處理。放張全程做好完整的施工記錄。

（3）由于空心板與臺面之間存在摩擦力，放張完成后，空心板之間、空心板與錨固端之間的預應力筋還存在應力，特別是空心板與錨固端之間的應力最大，從錨固端開始切割預應力筋，預應力筋可能自行拉斷，原理類似驟然放松法，所以預應力筋應從放張端逐次向錨固端切斷，空心板的滑動幅度較小，對板有利。預應力筋應采用機械切割。

結語：

本文從預應力筋材料、張拉和放張施工工藝三個方面就如何控制預應力混凝土空心板橋預應力工程施工質量展開論述，希望可以為建筑施工企業、監理公司和政府質量監督部門的工程技術人員提供有益的參考。限于筆者認識粗淺，當中不妥之處，敬請各位專家指正。

參考文獻：

[1]《混凝土結構設計規范》GB50010-2010（2015年版）.

[2]《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2015.

[3]《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362-2018.

[4]《公路橋涵施工技術規范》JTG/TF50-2011.

作者簡介：

陶利榮，男，漢族，1971-1，云南彌渡，本科，職稱：副高級工程師，研究方向：建設工程管理。