桥梁竖向预应力施工质量控制

[摘要]针对预应力混凝土箱梁腹板出现斜向裂缝的现象，该文分析了竖向预应力施工质量的通病，提出了确保竖向预应力施工质量的控制措施，并从锚具系统、管道系统和张拉锚固工艺方面提出了有关改进建议。

[关键词]竖向预应力施工质量控制

中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：

1 预应力钢绞线安装

预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绕现象是质量控制的关键。孔道位置不准确，改变了结构受力状态，如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失，因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力相吻合，对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响。多根钢绞线如果缠绞在一起，张拉时各根钢绞线受力不均匀，增大钢绞线之间的摩阻，造成预应力损失加大。

实际施工中很多施工单位并不重视这些细部工作，固定钢束的井字架位置不准确或不按照规范和设计规定的间距布设，必然造成钢束位置与设计不符，有的还会在曲线变化段产生急弯(半径太小)或孔道局部偏差过大。目前仍有小部分队伍使用人工进行穿束，尤其对多根钢绞线的长束乘量过很大，人工穿束费时费力，容易造成人工转动钢束穿进，使钢绞线互相缠绞在一起。某快速干道(高架桥)工程四标段共有九联连续梁，施工时固定钢束用的井字架间距为1米，梁高1.6米，因此竖弯变化量不大。间距满足要求，但是施工时由于工人工作不认真使井字架坐标不准确，并且采用人工穿束，束长在10米到120米不等。张拉时发现大部分钢束的伸长值与理论伸长值不符(有的比理论值少11%)，张拉过程中经常听到内部钢束缠绞在一起后被拉开的声音。当时立即对设备进行检定，在设备没有问题的情况下设计单位、监理单位和施工单位开始对问题进行分析，其中钢绞线计算伸长值时采用实测弹性模量，μ、k取值按规范推荐值。设计单位对结构进行重新验算，最后确定在保证张拉力的情况下，伸长值误差保证在12%以内，无疑浆低了结构安全系数。

2 竖向预应力的机构

2.1预应力筋。通常采用高强度精轧螺纹钢筋和钢绞线作为竖向预应力筋。其中高强度精轧螺纹钢筋最为常用，在桥梁中一般使用Ф25、Ф32、Ф36、和Ф40等4种规格的精轧螺纹钢筋；其强度级别一般为JL540级(屈服强度大于540MPa，抗拉强度大于835MPa)，JL750级(屈服强度大于750MPa，抗拉强度大于990MPa)，JL800级(屈服强度大于800MPa，抗拉强度大于1000MPa)，JL930级(屈服强度大于930MPa，抗拉强度大于1080MPa)，JL1080级(屈服强度大于1080MPa，抗拉强度大于1230MPa)5种，其中Ф32规格、JL750级和JL1080级精轧螺纹钢筋在桥梁中使用普遍；其弹性模量Ey=2.0*105 MPa。预应力筋的作用是通过张拉后，使预应力筋伸长，并锚定于混凝土中，通过混凝土阻止预应力筋的自由回缩，使构件在承担使用荷载以前在其内部形成一种人为的应力状态，并使结构在使用阶段所产生的部分主拉应力能被预加应力抵消，有效地消除或延缓桥梁裂缝的出现和开展，提高结构的耐久性，并相应增加构件的刚度；

2.2波纹管。对于Ф32规格的精轧螺纹钢筋，一般采用D外=56mm，D内=50mm的塑料圆形波纹管。波纹管主要起成孔、导向与定位作业；

2.3锚具。采用高强度精轧螺纹钢筋作为预应力筋时，锚具一般由锚垫板和螺母组成，亦有自锚式锚具（用于固定端，即锚垫板和螺母集为一体，该锚具起锚垫板作用，又起螺母作用，一般为端平面圆锥孔锥形结构）。锚垫板通常采用普通厚钢板和铸钢制作；普通厚钢板垫板一般为平板圆孔方形和平板圆锥孔方形两种结构；铸钢垫板一般为端平面圆孔锥形和端平面圆锥孔锥形两种结构。螺母与锚垫板配套使用，有锥面锥形螺母、锥面六角螺母和平面六角螺母3种主要形式。

2.4水泥浆。根据设计要求，采用不低于42.5水泥，按一定的水灰比，并掺入一定量外加剂，用压浆机搅拌而成，压入管道内；使预应力筋和混凝土粘结成整体，以防止预应力筋生锈，并相应增加构件的强度，确保构件获得长期的有效预应力，使其结构受力良好。

3 竖向预应力筋压浆存在的质量问题

竖向预应力筋普遍存在压浆质量不好的问题，竖向预应力筋一般采用Ф32精轧螺纹钢筋是目前使用较多的一种。

3.1 压浆不通

设计的压浆管道不牢固，一般为波纹管和薄铁片管，由于管道上设的压浆管在安装过程、混凝土浇注，以及振捣时很容易脱落，造成压浆孔堵塞。而排气孔是锚固螺母上开十字槽，或者依靠锚固螺母和螺纹钢筋的间隙来排气、排浆，施工中很容易堵塞，造成压浆不通。

3.2 压浆不饱满

竖向压浆一般采用纵向预应力通用的压浆设备，压浆机排量大、压力大，水泥浆水灰比偏大，而一根竖向预应力筋所需水泥浆量很小，压浆时间很短，螺母上的十字槽和空隙也在排气，没有持压装置，竖向钢筋是垂直的，水泥浆必然会分泌、沉淀，即使压通了，但造成上端总有一段空隙部分没有水泥浆，而这一段恰恰又是预应力锚头的关键部位。

3.3 压浆很难起到粘结、握裹作用

由于竖向预应力钢筋不同于多根钢绞线和平行钢丝，单根钢筋本身刚度大，周边面积小，加上压进去水泥浆不饱满，很难起到粘结、握裹作用。也考虑过将波纹管直径加大，但握裹力不一定会增加，如果压浆不饱满对腹板断面削弱加大，反而不利。

4 竖向预应力施工质量控制措施

4.1下料前，如有目测可见的弯折必须调直并清除表面浮绣、污物、泥土、钢筋表面如有明显凹坑及其他缺陷，则应剔除该段，另外还应去除两端由于钢厂剪切造成的扁头，采用砂轮切割机切割下料，切割后需去除毛刺。

4.2安装竖向预应力管道和竖向预应力钢筋锚固端时，预应力精轧螺纹钢筋下端要牢固，以防下坠：锚固端螺母与锚垫板之间要拧紧，并用黄油将间隙填满，防止水泥浆从下口进入堵管；波纹管下口与固定端锚垫板要密封好，且在安装时防止波纹管变形、穿孔，造成管道漏浆而堵管；在混凝土浇筑前，张拉端螺母与锚垫板要拧紧到位，并用黄油或面纱将缝隙堵塞好，以防进浆，在混凝土浇筑后，及时清理槽口混凝土，及时进行张拉和压浆，防止管道堵塞而无法压浆。

4.3预应力高强精轧螺纹钢筋在固定端露出锚具的长度应等于或大于钢筋的直径；在张拉段露出锚具的长度应大于或等于钢筋六口螺距，张拉结束后用砂轮切割机切割多余部分，割后露出锚具长度与固定端相同。

4.4浇筑混凝土时，振捣人员应熟悉孔道位置，严禁振捣棒与波纹管接触而使波纹管受伤，造成成孔尺寸偏差过大或波纹管漏浆；在混凝土浇筑后试通水洗管。严格禁止撞击锚头和钢束，尽早采用普通的常规压浆工艺压浆。