公路橋預應力混凝土箱梁張拉問題及解決辦法

辛 星

（中鐵十九局集團廣州工程有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

預應力混凝土箱梁施工中，在采取預應力張拉的方式，可對箱梁結構施加拉力，以抵消使用荷載所產生的拉應力，在改善箱梁的使用條件并提高其剛度的同時，避免開裂、失穩等問題，給公路橋梁整體質量提供保障。

1 工程概況

廣佛肇高速公路佛山段S3 標主線起于新和互通西側，起訖樁號K27+534—K35+112.5，線路全長7.579 km，設計速度100 km/h，道路路基寬度33.5 m，6 車道。施工所用預應力小箱梁2826 片。根據要求，提前在預制場制作成型，通過出廠檢驗后，轉至現場用于安裝，形成流水化施工作業模式，各道工序的規范性較佳。

2 預應力混凝土箱梁張拉概述

受惠于工藝原理的成熟以及材料的推陳出新，現階段預應力技術已經在大跨徑及其他復雜度較高的橋梁工程中取得應用。預應力混凝土箱梁是較為典型的形式，為提高其承載能力，需合理做好張拉工作。縱觀現狀，在預應力箱梁施工技術體系中，后張法預應力張拉頗具代表性，其對于提高預應力混凝土箱梁的整體質量具有重要意義。

但也需意識到，若施工技術應用不當或質量控制措施未落實到位，均影響箱梁乃至全橋的質量，甚至誘發安全事故。因此，首先需要明確預應力混凝土箱梁張拉期間的主要問題，再探尋合適的解決辦法，從根本上規避不良影響。

3 預應力混凝土箱梁張拉問題成因及解決辦法

3.1 錨墊板或錨頭周邊混凝土開裂

3.1.1 問題描述

張拉或張拉結束后，分布于錨墊板后方的混凝土受到影響，顯現裂縫、碎裂等問題。

3.1.2 原因分析

破裂區域的螺旋筋內外部混凝土的質量差異化明顯，其中外部混凝土含大量的粗骨料，相比之下內部幾乎無粗骨料。究其原因，與錨墊板的螺旋間距偏小有關。在混凝土澆筑施工階段，部分粗骨料難以通過該間距進入螺旋筋內部，內部的混凝土材料比例不合理，隨之影響該處混凝土的強度，進而出現質量問題。

3.1.3 解決辦法

（1）按規范合理制造螺旋筋，保證螺旋間距至少達到38 mm，以便在澆筑期間粗骨料可以通過該處。

（2）螺旋筋安裝時不得與錨墊板接觸，要與孔道同心對中布置并加強固定不得偏移；錨墊板處混凝土采用小直徑振搗棒（3 cm）加強振搗密實。

（3）加強振搗與養護，全面保證混凝土的成型質量。

3.2 滑絲

3.2.1 問題描述

張拉期間出現滑絲問題，導致預應力筋的受力失衡，局部受力過大或過小，預應力筋的作用受到抑制。

3.2.2 原因分析

產生滑絲問題的主要原因：①鋼絞線及錨具的存放方法不合理，導致其在與外部潮濕空氣接觸后形成銹斑，或存在油污以及其他問題；②安裝期間未采取控制措施，夾片受損；③千斤頂張拉時出現回油速度異常偏快的情況；④夾片的質量不達標，如強度偏低等，導致在張拉過程中發生變形。

3.2.3 解決辦法

（1）全面清理錨環孔和夾片，均勻涂抹適量黃油，在此基礎上方可安裝錨具。

（2）在夾片安裝工作中，應嚴格控制夾片的外露量不得超過3 mm，需具有一致性，夾片搗固均勻，使所有夾片在同一斷面。

（3）避免工具錨夾片長期使用的情況，較為適宜的是輪換使用，以免在超負荷狀態下出現夾片變形問題。每次安裝前均要詳細檢查夾片，分析其是否存在裂紋或是齒尖受損現象，若有則需更換滿足質量要求的夾片。

（4）經張拉作業后，緩慢回油，操作人員密切關注鋼絞線和夾片的實際情況，確保無異常；卸下千斤頂和工具錨，詳細檢查各鋼絞線上夾片的刻痕，著重考慮的是其是否具有平齊的特點，若不滿足要求，則表明有滑脫現象，需啟用千斤頂，對滑束做針對性的補張處理。

3.3 斷絲

3.3.1 問題描述

張拉過程中或穩壓階段鋼絞線斷裂。

3.3.2 原因分析

一般來說，產生斷絲的主要原因有：①張拉期間的控制方法不合理，如張拉力偏大等；②千斤頂與錨具間缺乏限位板，導致施工期間夾片難以正常拔出回縮；③鋼絞線未進行編號整體穿束，錨具夾片偏硬，加之齒高偏大的影響，在缺乏控制措施時，將形成較大深度的刻痕，加大斷絲的發生概率；④預應力筋質量不達標，例如銹蝕、力學性能不合理等。

3.3.3 解決辦法

（1）錨墊板喇叭筒與波紋管的連接為重點處理對象，應具有穩定性，同時需保證錨墊板與孔道軸線呈垂直的位置關系；另外，在千斤頂安裝工作中，需考慮張拉方向與墊板方向垂直的要求；對頂板組織張拉作業時，需詳細檢查垂直面的平整度。

（2）按設計要求將錨具、錨墊板、千斤頂及工具錨安裝到位。各類材料均滿足質量要求，預應力鋼絞線下料時，需精準控制下料尺寸，且不可采用電焊或氣焊的方法，并采用切割方式，否則易損傷鋼絞線。

（3）定期校驗千斤頂油表，使用時間超過6 個月或張拉次數超過300 次，要對千斤頂及壓力表進行重新標定，若存在油表無法順利回零、碰撞、失靈等異常現象，需更換油表并做檢驗，以確保其能夠滿足要求。

（4）制作預應力筋時對整束和束中的各單根鋼絞線進行編號，且每根力筋兩端編號相同，并與錨具各孔編號對應；同時，在施工過程中加強對編號標識的保護，并進行梳束、編束并綁扎成束，以保證綁扎間距控制在1.5 m 以內，從而阻止力筋相互纏繞。

（5）若出現斷絲問題，首先分析實際情況，再采取針對性的處理方法：①若張拉期間存在斷絲問題，需隨即暫停張拉，檢查斷絲的實際情況，判斷其原因，對已受損的鋼絞線或夾片換新，問題解決后方可恢復張拉作業；②實際操作中，千斤頂進油，經此操作后，鋼絞線受力伸長，夾片被略微帶出，此時可用鋼釬卡住夾片，若無誤則將千斤頂回油，使鋼絲繩做出回縮動作；③對于夾片無法與鋼絲同步回縮的情況，需再次使千斤頂進油，按照此方法多次操作，直至完全將夾片退出為止[1]。

3.4 伸長量與設計值偏差過大

3.4.1 問題描述

張拉量的實測值與設計值（理論值）的偏差超出許可范圍，即伸長量偏差大于±6%（總伸長量減去理論伸長量再除以理論伸長量）。

3.4.2 原因分析

產生伸長量與設計值偏差過大的原因主要有：①前期張拉量的理論計算結果缺乏準確性；②管道偏離設計要求；③管道處出現彎折變形現象，或是波紋管殘缺，施工中漏漿；④千斤頂張拉階段所用的張拉機具未經過標定，或儀器過于老舊，由此產生誤差；⑤鋼絞線內縮量均值Ns量取計算錯誤；⑥未根據實際情況合理選擇初應力，張拉速率過大；⑦實測伸長值的讀取不準確以及計算偏差時結果存在誤差。

3.4.3 解決辦法

（1）在預應力張拉前做好準備工作，經計算后精準確定鋼絞線的理論伸長值；組織試張拉，通過此方式驗證計算值是否準確，需保證該值具有可行性；校正張拉機具，通常，每半年或是每完成300 次張拉后均要校正[2]。

（2）準確確定實際彈性模量與計算值的偏差，分別對每批鋼絞線組織彈性模量檢驗。施工所用的張拉機具、油壓表等裝置均要在有效期內，且不出現漏油、保壓異常等問題，否則需重新校正。根據關系曲線分析千斤頂的運行情況，判斷其是否具有足夠的作業精度。

（3）波紋管為重要材料，使用前需做全面的質量檢查，任何不達標的波紋管均不予以使用。有效固定管道，可采取定位鋼筋“井”字架或U 形架支墊固定的方法，應保證其所處位置的準確性。詳細檢查工具錨夾片的刻痕，判斷其是否存在平齊的關系，若不平齊，則說明存在滑絲現象，需確定滑束，對其進行補張拉。若伸長值超出許可范圍，則需隨即暫停張拉作業，分析其成因，采取可行的控制措施，恢復正常后方可繼續張拉，避免未經處理便直接壓漿的情況，否則將明顯擴大問題的影響范圍，并加大問題的處理難度，造成嚴重的不良影響[3]。

（4）使用同一類工具錨時，將前3 片預制梁板的各孔預應力筋名義內縮值的平均值作為后續預應力張拉施工計算的固定數值，在計算程序中予以設定，可不再逐束進行現場實測，但要定期復核如更換錨具、千斤頂、不同批次鋼絞線。張拉過程中工具錨的鋼絞線內縮值計算。

從初應力σ0張拉至相鄰級應力σ1時，工具錨的鋼絞線內縮值Ns1=（L0′-L1′）。

從初應力σ0張拉至控制應力σK時，工具錨的鋼絞線內縮值Ns2=（L0′-LK′）。

張拉過程中工具錨的鋼絞線名義內縮值Ns=Ns1+Ns2。

其中，L0′為張拉至初應力σ0時的鋼絞線內縮測量初始值；L1′為張拉至相鄰級應力σ1（σ1=2σ0）時鋼絞線內縮測量值；LK′為張拉至控制應力σK時的鋼絞線內縮測量值。

（5）根據實際情況合理選擇初應力，鋼束長度＜30 m 時，初應力宜取10%～15%σcon（σcon為張拉控制力，鋼束長30～60 m時，初應力宜取15%～20%σcon）。

（6）張拉速率宜控制在張拉控制力的10%～25%/min，當鋼束長度＞50 m 時，宜取10%/min。

4 結語

綜上所述，在預應力混凝土箱梁施工中，張拉為重點內容。針對張拉施工期間存在的問題，應積極探尋其成因，采取針對性的解決辦法，從根本上解決問題，給張拉作業的開展創設良好的條件，順利將張拉工作落實到位，提高預應力混凝土箱梁的質量，推動橋梁建設工作的開展。