浅谈预应力在桥梁施工中的应用

摘 要：当前，预应力桥梁的裂缝病害相当普遍，特别是箱梁桥，最突出的就是预应力施工中出现的若干技术问题。本文作者结合后张预应力桥梁施工中的砼早期强度、预留孔道质量，扁锚的应用等质量问题提出了一些看法，可供大家借鉴参考。

关键词：预应力；预留孔；扁锚；张拉控制；孔道压浆

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

1、预应力结构砼早期强度的问题

预应力结构的砼强度问题，近几年通过掺加早强剂，提高砼早期强度，一般浇注砼三天后就开始张拉预应力，这是不可取的。大家知道砼强度和弹性模量增长是不同步的，强度增长快，弹性模量增长慢，早期砼变形大，过早张拉预应力使预应力损失增大，导致桥梁承载力不足，而出现众多裂缝病害。

另外，通过现场试块测得的早期砼强度等级能否代表现场结构的实际砼强度，遭到质疑。凡是出现事故的结构最后验算实际强度均未达到，有时候很低。所以，我们在进行后张预应力结构张拉前，除现场的同步养生试块强度外，另采用回弹仪现场测试并换算出结构砼的强度，两者相互参考对比。在两者强度均达到设计强度的85%以上，（视气温情况）一般在砼浇注5~7天后进行张拉作业，张拉效果较好。

2、后张预应力砼结构的预留孔道质量的问题

后张预应力砼结构的预留孔道质量差，孔道不流畅，漏浆严重，导致孔道摩阻增大，预应力损失大，这已经成为预应力施工中的通病。

后张法预留孔道普遍采用金属波纹管，为此，建设部颁布了相关产品标准《预应力砼留孔用金属螺旋管》JG/T3013-94，然而市场上应用的金属波纹管，90％以上达不到产品标准要求，标准规定钢带厚度：宜为0.3mm，而实际常用的仅0.24-0.28mm，波高要求≥2.5mm而实际波高仅1.25～1.5mm，普通偏小，标准所要求的径向刚度普遍达不到。扁管更是不按产品标准执行，扁管内径高度规定两种高度19mm（φ12.7钢绞线用）和25mm（φ15.24钢绞线用），现在普遍改为22mm，由于径向刚度小导致预留孔空间更小，建议对产品标准重新修订，强制执行。

近几年预留孔道又推广应用塑料波纹管，为此，交通部出台了《预应力砼桥梁用塑料波纹管》JT/T529～2004。生产厂家见有利可图，又是一哄而上。目前生产的塑料波纹管质量问题多多。若不加强质量控制和管理，对后张预应力结构将导致不良后果。

3、扁锚和扁锚连接器应用的问题

对于扁锚的应用，是在结构截面尺寸受到限制或构造连接等特定条件下使用。例如：桥梁结构先简支后连续在支座负弯矩处构造连接和桥梁横向整体连接使用，不作为主要受力用。

多年来预应力箱梁底板和板梁，为了减少截面尺寸，追求经济指标，采用扁锚误认为是创新，并申请专利、出标准图，这是不可取的，是误导。由于扁锚的张拉工艺是采用逐根张拉，整体张拉设备技术不成熟，导致钢绞线受力不均匀。采用扁拨纹管留孔，扁孔空间很小，孔道摩阻大，特别是超长孔道采用一端张拉工艺，问题严重，如某大桥5跨30m跨度连续箱梁，第一联跨66m，第二联跨88m，第三联跨150m，采用5孔扁锚，扁金属波纹管留孔，预应力筋的张拉伸长值出现－10％~－40％偏差，平均－25%，无法控制在规范要求的±6％以内。由此看出，由于超长束，扁孔孔道摩阻大和一端逐根张拉工艺的不合理性，导致有效预应力值平均减少25％。另外孔道压浆困难，扁孔本身空间小，无法做到孔道压浆饱满。如某高速公路25m跨预应力空心板梁，采用扁锚预应力，因出现质量事故，后来敲开检查，只有两端2m范围内有浆体，中间孔道几乎没有浆体，所以成桥后一旦通车必然出现裂缝。建议箱梁底板、腹板、空心板梁禁止采用扁锚。

对于扁锚连接器的应用更要慎重，不是成熟产品，尤其是5孔和3孔连接器，设计构造不合理，偏心受力，不宜推广应用。

4、后张预应力结构张拉力控制的问题

预应力施工作业不规范，特别是张拉力控制不严，未引起重视。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制，并以张拉力控制为主，以伸长值校核张拉力。通常张拉力采用1.5级油压表计量本身误差大，有的千斤顶甚至未经计量标定就用于张拉，而且张拉人员多数是农民工，未经专业培训，不懂技术。由于油压表读数比较粗，再加上作业不专心，经常容易出现较大误差，甚至读错表，导致张拉力忽高忽低，特别在多束张拉时造成每束张拉力都不同。预应力筋的伸长值计算不准确，甚至错误计算，弹性模量取信混乱。由于出现以上问题，在施工过程时以伸长值校核张拉力，按规范规定伸长量控制范围为±6%，实际张拉时难以做到，普遍超标，导致张拉力失控。因此对预应力工程施工须高度重视，对张拉作业人员进行培训或聘用经专业培训的人员、对所用仪器设备事前进行标定并规范使用，严格按施工工艺、规范要求进行作业和管理，确保预应力结构张拉质量处于受控状态。

5、锚具尺寸减小和锚具质量的问题

预应力锚具质量问题应引起高度重视，由于低价中标影响，尽管钢材价格在上涨，而锚具的价格逐年下滑，形成不合理的价格反差。有时只剩下每孔20元（三件套）左右，最低每孔15元。而之前每孔40元左右，跌幅达50%，使生产厂家无利润空间，政府没有保护措施，其后果只能是偷工减料。目前很多厂家将夹片长度减为38～40mm，锚环厚度减小、直径减小、孔距减小，使锚具质量得不到保证。根据国内外专家研究认为，夹片对高强度钢绞线的夹持长度对锚具的锚固性能影响很大，夹持长度过小，会引起钢绞线滑移锚不住，后果非常严重。因此对夹片长度应严格控制，不宜小于50mm。

6、预应力孔道压浆质量

预应力孔道压浆有两个重要作用：一是保护预应力筋不被锈蚀；二是保证预力筋与结构共同工作。然而发现实际工程中预应力孔道压浆很多只是流于形式，孔道压浆不饱满、不密实、漏浆和漏灌现象十分普遍，已成为预应力结构的通病。其主要原因除了施工单位对孔道压浆工序不重视外，还有压浆工艺、留孔质量、浆体的配置等控制存在的问题，特别是浆体的水灰比，规范规定1:0.4～0.45，是偏大了，而在实际施工时加入量可能更大，孔道浆体泌水以后，孔道是不可能饱满，也不可能密实的。近几年，通过掺入适量的减水剂对浆体配置技术进行了改进，可将水灰比降到0.35以下，同时在水泥浆中掺入适量的膨胀剂来消除浆体凝缩时的体积缩小使孔道饱满密实，通过高速搅浆机（转速≥1000转／分钟），将浆体的流动度提高到12秒（规范规定为14～18秒），只要规范操作，普通压浆工艺也能保证压浆质量。

7、后张预应力结构的砼保护层失控

砼保护层普遍偏小，施工时采用的保护层水泥垫块，多数损坏和移位，导致梁板保护层失控，加之预应力孔道压浆多数不到位，而使箱梁底板和板梁底面出现许多不应产生的纵横向裂缝。建议推广应用塑料垫块控制保护层厚度。

8、结束语

根据本文上述情况可知：预应力桥梁的裂缝病害相当普遍，特别是箱梁桥。产生裂缝病害的原因众多、复杂，除了设计原因之外，突出的是预应力施工中出现的若干技术及施工控制问题。在预应力张拉施工过程中，只有采取积极有效的预防措施，规范施工作业，出现问题及时正确地解决，才能彻底消除预应力施工过程中的安全隐患，提高桥梁的工程质量，延长桥梁的使用寿命。