桥梁预应力施工探析

摘要：本文作者分析了预应力桥梁施工中常会发生一些常见的质量通病，并提出了防治措施。

关键词：桥梁；预应力；施工；探析

中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：

随着我国高等级公路建设的不断发展，预应力砼桥梁凭借着自重小、跨度大、节约钢材、节省投资等优点在高等级公路桥梁中得到了广泛的应用。但预应力桥梁施工技术难度大，人员、材料和机械性能要求高，在施工中更易出现一些质量问题。

1 施工中施加的预应力不足

1.1 具体表现

1.1.1 预应力空心板等构件在预制场出坑时即出现跨中下缘开裂。

1.1.2 预应力T梁营运中跨中下缘开裂。

1.2 形成原因

1.2.1 施工中施加的预应力不足。按施工规范规定，预应力筋张拉时应“双控”进行，即除千斤顶的油压表上的读数控制外，实测的预应力筋的伸长量误差必须在理论计算值的±6%误差范围内。但施工单位往往以拉力机的张拉吨位控制，伸长量并不重视，或者测量不准。事实上由于预应力筋在张拉前是自然松弛状态，拉力机施加的初始预拉力大部分用来调直，用来克服这种自然松弛状况，当拉直到一定吨位后伸长量与拉力才是线性关系。因此，预加的总吨位虽在油压表上到位了，但预应力筋伸长量不够。如此时锚固，那么梁得到的预应力就达不到设计吨位，也就是说预应力不足。

1.2.2 施工中千斤顶和油压机未标定，不能用标定曲线来决定总吨位的大小和分级，使预应力吨位不足。也有部分原因是机械故障和违章操作所致。

1.2.3 预应力筋材质不过关，达不到部颁标准，特别是延伸率和弹性模量等。

1.2.4 计算错误：如伸长量的理论计算错误，特别是初始张拉吨位和初始伸长值的计算错误。

1.2.5 管道摩阻损失较大，曲线束甚至达到0.4～0.6σk，应实测后修正设计。从该点看似乎应坚持超张拉程序。

1.3 防治措施

1.3.1 预应力操作人员应进行岗前培训，提高业务能力并考核通过获上岗证后，方允许参加实际生产操作。

1.3.2 严格进行材质试验，特别是延伸率和弹性模量试验。不合格产品应选择退货。严格进行预应力张拉机械的计量标定。特别注意油泵、千斤顶的漏油等故障的维修。

1.3.3 严格计算、复核、审查施工计算程序。杜绝施工中的内业错误。如记录出现反常应认真查找原因，待修正错误后方可继续施工。

1.3.4 发现预应力不足的成品梁，应提出有效的补救方案。如空心板可在体腔内施加体外预应力（连续梁近似）等措施。经审查批准后方能实施。如预应力严重不足时，产品应报废，不得使用。

1.3.5 加强管道定位钢筋。认真清孔，防止振捣棒离波纹管太近。

2 预应力孔道压浆不满握裹力不够，预应力效应降低

预应力筋所以能与混凝土视为匀质结构（同步变形、同步受力），是因为混凝土凝固收缩后，握住了预应力筋，即有握裹力。如压浆不满，则不能充分地产生这种握裹力。而且预应力筋锈蚀进一步减弱了这种握裹力，使预应力效应下降。

2.1 形成原因

2.1.1 压力泵的压力不够或操作不当，如出气孔数量不够等。波纹管直径和孔道的长度是选用压力泵型号的关键。当孔道较长时，压力泵压力过小而压不过去。如钢管混凝土的输送泵就常有这种现象。出气孔的数量少，或位置不合理，使波纹管中的气体排不出来也是其重要原因之一。

2.1.2 水泥浆中漏掺膨胀剂。水泥浆在凝固过程中不膨胀，甚至收缩与波纹管分离。

2.1.3 其他原因。如预留的孔道内有漏浆产生的埂堵，虽然能勉强穿束，但压浆无法压满。

2.1.4 扁波纹管的使用，其孔道径向不均匀，而且短轴过小，预应力筋与波纹管之间的间距太小，压力径向不均匀，根本无法满浆。

2.2 防治措施

2.2.1 在孔道的另一端，在压浆中测试该端的压力值。虽不必对全部梁的全孔道进行测试，但必须在最初2-3片梁的最长的不同孔道（直线孔与曲线孔道）进行压力测试，以验证压力泵选用是否合适。坚持掺加铝粉，坚持正确的压浆工艺。

此前应认真清理孔道。建议采用“真空压浆法”。

2.2.2 加大扁波纹管的短径尺寸，保证规范规定的最小值。曲线束不可使用竖直编排竖向扁波纹管。

特别是多于三根的钢绞线。由于是曲线束，又是竖直编排，张拉时，下面的钢绞线向上顶压移位，使多根钢绞线绞缠在一起，这不仅使压浆困难，更不易密实，而且预应力效应和预应力损失计算与实际误差较大，造成预应力更加不足。

此外，为了保证扁波纹管的抗压强度，减少变形漏浆，提高压浆的密实效果（主要是混凝土浇筑振捣阶段），建议供方改变扁波纹管由圆管压成扁管的生产工艺，使用单位在签订供货合同时，坚持在文件中写明该项指标和要求。

设计连续梁时，不宜布置全长的曲线预应力梁，以缩短孔道长度。

3 锚具质量事故造成预应力不足

3.1 具体表现和形成原因

预应力锚具是预应力工艺中关键所在，它的质量好坏关系预应力的成败。锚具的质量事故通常有以下几项。

3.1.1 滑丝。锚具夹片夹不住预应力筋，造成滑丝，使预应力施加不上。滑丝时，梁内响声极大，滑丝内缩，因此必须及时更换夹片，重新张拉锚固。

3.1.2 夹片破裂、倒牙。CN共渗工艺不过关。

3.1.3 锚具开裂、硬度不够等质量问题。

锚具的关键工艺是热处理，常常造成锚具开裂、硬度不够等毛病，甚至强度也未达标。由于其内部中已有缺陷，锚固时就可能发展，甚至脱落，梁的预应力将部分地失去，造成预应力不足。

3.2 防治措施

3.2.1 严格检查产品的质量与法定合格证书、法定的质保书。不合格者坚持退货更换。不得使用未经国家权威单位验收、审查的产品。大型工程宜在现场试验抽验。

3.2.2 严格检查夹片的质量，工地试验静载锚固系数必须达0.95以上。

3.2.3 自锚锚具建议优先使用自锚式轧花锚，避免使用精轧螺栓锚时螺帽不紧的毛病，特别是单端张拉时。

4 锚后混凝土不密实，锚垫板变形过大，使预应力不足

4.1 具体表现及形成原因：由于锚垫板后的普通钢筋、螺旋筋等密集，锚后混凝土常常振捣不密实，张拉锚固时，锚垫板后脱空（狗洞等），垫板向梁内凹陷，预应力损失过大，甚至失败。

4.2 防治措施：施工单位必须在锚后使用细骨料的混凝土配合比，并加强振捣。

5 永存预应力过大，造成混凝土梁反拱开裂

5.1 具体表现及形成原因

反拱开裂同样是预应力混凝土的主通病之一，对于简支梁裂缝位于梁的上表面，分布于端部至四分点之间，越靠支点处裂纹越宽。因反拱度过大造成开裂的情况十分普遍，不仅影响二期恒载的施工（整体混凝土和铺装混凝土），而且在营运阶段梁体变形大，常常引起桥面铺装层的开裂，并引发桥面水毁等质量问题。

反拱度主要是端部预应力的负弯矩所产生的，这种负弯矩不仅要平衡恒载所产生的正弯矩，而且也是平衡活载和其他外力所产生的正弯矩，因此除一期恒载平衡掉一部分外，大部分负弯矩仍预加在梁上，如果这时预应力过大（有些设计单位预压应力扣除全部预应力损失和恒活载等组合所需要的以外，仍留有多至8Mpa以上永存预应力），梁端的负弯矩将更大。恰恰这时梁的抗弯刚度又最小（也就是最危险期）。影响混凝土刚度的因素很多，其中混凝土的弹性模量、截面尺寸，截面形状关系极大。如弹性模量，高强混凝土很不易达标（对骨料的要求较高），而且张拉预应力筋时，混凝土的弹性模量尚达不到设计值；至于混凝土的面积和形状，施工单位往往较重视外部尺寸，而忽视内腔的尺寸，特别是气囊施工时，常常改变了中性轴的位置和截面面积，从而影响混凝土的抗弯刚度。加之孔道的面积和整体混凝土的面积又不能计入刚度。所以过大的预应力产生的负弯矩很容易产生较大的反拱度，甚至开裂。

5.2 防治措施

5.2.1 设计时各截面的永存预应力不得超过2-3Mpa（扣除全部预应力损失和恒活载等组合后的剩余预应力）。

5.2.2 必须坚持弹性模量试验，既必须保证设计弹性模量，也包括张拉台的混凝土弹性模量的测试。选择优质的混凝土骨料和级配，严格控制预制尺寸和形状，保证结构的抗弯刚度。

5.2.3 及时出坑，堆放时，适当加大支点跨度，但须进行相应的计算。

5.2.4 严格控制锚固点的位置，确保锚垫板垂直于预应力筋，防止偏心距大于设计值。

5.2.5 预制梁装配上桥后，应尽早浇筑整体混凝土。

参考文献：

[1] 徐东辉.公路桥梁预应力混凝土施工中的常见问题和处理[J].科技资讯,2011，(19).

[2] 叶恒梅,叶文海.浅析桥梁后张法预应力施工质量控制要点[J].郑州铁路职业技术学院学报.2010，(01).