混凝土桥梁预应力施工质量控制及张拉过程中所出现质量问题的原因分析

摘要：桥梁预应力施工质量的控制关系到桥梁的运营安全和使用寿命，是桥梁工程施工过程的重点控制工序，保证各环节施工的精确度和克服质量通病是控制桥梁预应力施工好坏的关键因素。

关键词：桥梁预应力施工；预应力；施工质量要点；影响因素

中图分类号：TU378文献标识码： A

一、前言

桥梁预应力混凝土结构是充分利用材料的高强度性能，有效防止混凝土裂缝，减轻结构自重，增大桥梁跨径、刚度，同时有行车舒适等优点，为了保证安全可靠的建好每座桥梁，桥梁的施工控制将变得非常重要，而桥梁预应力施工作为预应力桥梁施工中极为重要的一环，无论是从设计、施工等环节都应该进行严格的控制，因为其直接影响今后的运营安全、桥梁使用寿命等问题，在桥梁施工中是一项极为重要的工序。

二、预应力混凝土施工工序

预应力混凝土施工流程：锚具及钢绞线检验合格预应力梁底模安装非预应力钢筋安装按设计坐标及高程焊接波纹管定位支架安装波纹管及排气管安装锚垫板及螺旋筋预应力工程隐蔽验收浇筑混凝土并养护钢绞线下料编束预应力钢绞线穿束拆除模板张拉设备及仪表配套校验安装锚板及夹片安装千斤顶预应力筋张拉锚固张拉质量检验预应力孔道压浆切除多余长度钢绞线封堵锚具孔转入下道工序施工。

其中预应力孔道压浆宜在预应力束张拉完毕后尽早进行，一般预应力混凝土构件，在张拉完毕，停10小时左右，观察预应力钢材和锚具稳定后，即可进行。

三、施工质量控制内容及影响因素

（一）预应力材料的质量控制

严把材料质量关，采用信誉好质量好的厂家产品。产品要有出厂合格证，质量检测报告，对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管，波纹管接头。用大一号规格的波纹管作套管，套管长20-30cm.管道接头在套管内要对口、居中。两端的环向缝隙用胶带封闭严密。

（二）预应力张拉前的准备工作

对力筋施加预应力之前，应对构件进行检验，外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时，构件混凝土强度应符合设计要求；设计无要求时，不应低于设计强度等级值的75%。当块体拼装构件的竖缝采用砂浆接缝时，砂浆强度不低于15Mpa。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。应采用先穿束的方法时用压气、压水较好。

（三）施工控制影响因素

桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线性和受力）相吻合。要实现上述目的，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的因素，

以便施工实际有的放矢的有效控制。

1、结构参数。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括：结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力或索力。

2、施工工艺。施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的结构制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。

3、施工监测。检测是桥梁施工监控的最重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装，测量方法数据采集、环境情况等存在误差、所以，结构监测总是存在误差。

（四）施工注意事项

1、梁体钢筋在预应力钢绞线附近焊接时，一定要注意预应力钢绞线的保护，不能让焊接时的高温灼烧预应力钢绞线，以免发生预应力钢绞线回火，在张拉时发生断裂。

2、钢绞线的定位一定更要准确，符合设计要求，如果钢绞线安装时的坐标与设计有出入，那么在张拉时的张拉力很难保证满足要求，因为坐标发生变化时，张拉力的合成也会发生变化。

3、注意预应力管道的保护，在浇筑混凝土过程中，由于振捣，挤压等原因很可能造成预应力管道的移位变形，甚至破裂，造成漏浆，影响张拉工作，这就要在张拉过程中注意预应力管道的加固和保护，制定详细的振捣方案（浇筑方案），在预应力管道位置振捣时，一定要注意管道的保护。

四、控制施工质量的要点

（一）、张拉前检查混凝土抗压强度，张拉时严格按照设计要求和有关规范执行。张拉采用双控，即应力控制和伸长量控制。

（二）、施工中如因千斤顶工具式夹片磨损造成夹持不紧，出现滑丝，处理方法为压力机立即回油，更换工具式夹片，检查锚具锥孔与夹片间是否有杂物，清除锚垫板喇叭口内混凝土重新张拉。如果仍有滑丝现象，则应对钢绞线、锚具进行重新检测，对千斤顶油压表进行重新标定，确保今后万无一失。

（三）、由于波纹管破损而漏浆，造成钢绞线与混凝土握裹，引起摩擦力过大。处理方法：反复多次张拉并持荷一段时间，以克服摩擦力过大的影响，预制T梁时应注意及时清孔。

（四）、由于孔道摩阻而使伸长量偏小，处理方法：在开始张拉时把钢绞线拉到5.0MPa，再回油至油压表读数为零，然后分级张拉，并按规范要求进行超张拉，这样得出的张拉伸长值满足设计要求。

（五）、张拉过程中随时观测梁的上拱度和梁体的侧向变形，避免梁体变形过大而产生裂纹，并及时观测各项数据，以便今后设计、施工时作参考，做到心中有数。

五、桥梁上部结构中预应力钢筋张拉过程中所出现的质量问题及其原因分析

问题1：

滑丝和断丝钢筋张拉过程中出现滑丝和断丝现象，其结果会使预应力钢筋受力不均，

甚至使空心板不能达到足够的预应力。

（一）原因分析

1、钢丝束存放不好，表面存在油污、锈斑等。

2、钢丝编束时，由于没有认真梳理，造成钢丝束交叉混乱。

3、锚具加工尺寸不准确，锥度误差大。

4、锚圈放样不准，支承垫板倾斜，千斤顶安装不正。

（二）预防及处理措施

1、在施工中要加强材料的检验，选择较好的锚具类型，施工时遵守操作规程。

2、滑丝和断丝现象如果发生在顶锚之前，应立即停止张拉，并使千斤顶回油，认真检查滑

丝和断丝的原因，更换已断的钢丝或更换已损伤的夹片，再重新进行张拉。

3、滑丝和断丝现象如果发生在顶锚之后，其处理程序如下：

（1）将千斤顶按张拉状态安装好。

（2）张拉钢丝。当钢丝受力伸长时，夹片稍被带出，这时立即用钢纤卡住夹片，同时千斤顶回油，钢丝回缩，夹片因被卡住而不能与钢丝同时回缩。千斤顶再次进油，如此反复的进行，直至夹片退出为止。在退夹片时，钢丝的张拉应力不得超过钢丝的极限张拉应力的0.8倍。

（3）如钢丝已断，应更换钢丝束，重新张拉并锚固。

问题2：

后张预应力结构孔道压浆不实后张预应力孔道压浆密实与否，直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性。据有关资料介绍，美国从地震垮塌的后张预应力桥梁构件上截取若干断面解剖测试，发现后张预应力结构存在因孔道压浆不密实而造成的预应力筋锈蚀、断面锐减、断丝及内力损失严重等致命的质量问题，为此，曾一度禁止后张预应力结构的应用。由此看来，后张预应力孔道压浆的密实度，是后张预应力构件质量控制的主要环节。

孔道压浆不密实有如下几种表现；

（一）压浆初凝后，从进浆孔或排气孔用探测棒可探测到不饱满，有空洞。

（二）计算浆体压进孔道总量小于孔道总空隙量。

（三）多波曲线孔道，特别是竖向多波曲线孔道波峰顶排气孔未冒浆。

（四）压浆增压时，不能保证恒定的压力。

（五）梁体因蜂窝，孔洞，裂缝等内部隐蔽缺陷而漏浆。

（六）封锚不严而漏浆。

（七）上下或左右孔道串孔。这些压浆不饱满，不密实的质量隐患，如未被及时发现并进行妥善处理，将直接影响结构物的使用寿命。

2、预防及处理措施

治理孔道压浆不密实的措施，就是要针对以上所分析出的原因，对症下药，正确治理。除此之外，对影响压浆质量的重要因素，严密进行控制，并改进施工工艺，方可取得明显效果。

（1）优选配合比。水泥浆配合比是压浆质量的关键。优良的配合比设计

是控制孔道压浆质量的前提，优化组合的水泥浆配合比，既能有效地控制泌水率及有效膨胀系数。

（2)慎用膨胀剂。在水泥浆凝固过程中，膨胀剂和水泥发生反应，产生气体，使水泥体积产生微膨胀。

（3）适当提高压浆稳压持荷压力。压浆过程中，压力一般应保持在0.4―0.6MPa之间，稳压持荷时间不少于5min，稳压压力应保持在0.6―0.8MPa之间。

结束语

预应力张拉工艺是桥梁预应力构件施工的重要环节，特别是张拉应力及伸长量的控制，会直接影响预应力结构使用寿命，因此在预应力施工中，要充分做好张拉前的准备工作，在张拉过程中不要盲目追求数量，一定要按技术规范操作，以确保工程质量。

参考文献：

[1] 刘效尧、朱新实，预应力技术及材料设备[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2] 杨宗放，现代预应力混凝土施工[M].中国建筑工业出版社，2002.

[3] 向木生等，大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].中国公路学报[J].2002.