混凝土桥梁预应力施工中应重视的问题

摘要：随着预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。然后在实际应用中，由于施工不当或施工技术不成熟等原因，常常会导致一些预应力混凝土桥梁存在安全质量隐患，笔者在此就预应力技术在桥梁结构中的使用隐患及应该注意的问题加以论述。

目前，预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。近年来，预应力技术发展迅速，其在桥梁结构中的使用，提高了桥梁构件的抗裂度和刚度，有效改善了构件的使用性能，增加结构的耐久性；节省钢材与混凝土用量，对大跨径桥梁，有显著优越性；减少了混凝土桥梁的竖向剪力和主拉应力，有利于减小梁的腹板厚度，使梁自重进一步减小；可作为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。但由于施工不当或施工技术不成熟等原因往往也导致了一些预应力混凝土桥梁存在安全质量隐患，甚至引发严重安全质量事故。所以在桥梁预应力技术中，我们必须要重视以下问题：

1.梁体

第一，梁体下挠。当预应力施工不当，梁体内不能建立有效的预应力，在混凝土徐变的共同作用下，梁体必将发生严重的下挠。挠度过大不但会使跨中主梁下凹，破坏桥面的铺装层，影响桥梁的使用寿命和行车舒适性，甚至危及高速行车时的安全。第二，梁体开裂。在预应力桥梁使用中发现，有相当数量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿块等部位出现了各种不同形式的裂缝，其中箱梁腹板裂缝最为普遍和严重。腹板裂缝一般集中在l／8跨至3／4跨之间，其中距支座L／4附近腹板斜裂缝数量较多，裂缝开展宽度一般在0.15mm一0.5mm之间；通常腹板内侧的裂缝数量较多，夏季缝宽较冬季有所增大，较宽的裂缝贯透腹板，在结构上呈一定的对称性。第三，梁体断裂。由于预应力筋的有效预应力失效或梁体裂缝，特别是纵向预应力损失过大引起下挠和底板横向裂缝的进一步发展。当发展到一定程度，由量变转为质变，使梁体发生结构性破坏。

2.锚具

根据国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》的要求，预应力筋锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，能确保充分发挥预应力筋的强度，安全地实现预应力张拉作业，同时还应进行静载锚固性能试验，用于有抗震要求结构中的锚具、预应力筋――锚具组装件还应满足循环次数为50次的周期荷载试验。但在进行周期荷载性能试验时，现行的人工加载试验设备存在以下缺点：(1)加载速度不容易控制：GB／T 14370标准中要求的加载速度为100 MPa／min，手动控制试验设备不易实现。(2)无法实施周期荷载试验：周期荷载试验要求在预应力钢材抗拉强度标准值的40％到80％之间循环荷载5O次，手动进行这样的控制几乎是不可能的；(3)静载试验的加载重复精度低：由于是人工手动控制，同组试验结果可能会有较大差异。

3.预应力张拉控制

现行忪路桥涵施工技术规范》中明确要求：预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可采取分批、分阶段对称张拉。由于缺乏有效监控手段，对预应力筋张拉的同步性和对称性至今没有明确的质量标准；而后张拉预应力束对梁体施加的压力给先张拉预应力束造成的损失，梁体非对称受力必将引起梁体的平弯和扭曲，特别是采用弯桥、坡桥、斜桥型式的城市立交桥由于受到曲率的影响，非对称受力过大必将导致梁体产生过大不利变形。由于受到监测手段的限制，桥梁工程预应力束同步张拉一般采用步话机人工控制，其同步精度根本无法保证，施工现场对该问题也没有足够的认识和重视，基本上处于感官控制的阶段。张拉中停顿时间不充分，使得预应力筋回缩、锚具变形等原因引起的预应力损失十分大，严重影响有效预应力的建立。

4.有效预应力

4.1同束有效预应力不均匀度

由于单索受力不均匀性过大，预应力筋张拉过程中常有断丝或滑丝现象存在，这主要因为单根穿束造成绞线相互缠绕，已缠绕的绞线始终是长短不一致的，不能达到受力均匀，即使多次调索也无济于事，由此严重影响预应力的有效性和预应力筋的使用寿命，还有可能导致严重的工程事故发生。张拉后即使绞线没有进入屈服阶段，但其锚下预应力经过长期的衰减后，在使用阶段仍然可能大于其疲劳极限0．65，在汽车等活载作用下将造成绞线的早期疲劳断裂。

4.2同断面有效预应力大小和不均匀度

施工过程中由于种种原因，导致张拉控制应力与设计值偏差过大，预应力过大，可能导致预应力筋的破断，造成结构过大变形或出现裂纹；过小，则预应力度不足，造成结构开裂、下挠等。预应力张拉控制一般采用双控法，预应力的大小主要由普通压力表控制，严格按照规范的施工工艺进行预应力施工， “双控法”是可以满足锚下有效预应力控制精度要求的。但“双控法”存在人工读数的影响、压力表标定条件与现场施工条件之间的差异等将导致误差。普通压力表精度较低，对于大吨位预应力束难于准确控制张拉应力；其次，所用机具的标定混乱：千斤顶、压力表和油泵应当是一个完整的张拉施力系统，必须结合施工现场整体标定，实际上却是只标定千斤顶与压力表，有的还是动态标定，其误差大又违背使用条件，往往导致张拉停顿持荷中张拉力偏大张拉完毕后锚固前持荷时间过短，不能保证预应力的充分传递，尤其是对于较长的预应力筋，张拉完毕后未及时压浆可能导致预应力筋在压浆前锈蚀。

5.检测验收

预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响桥梁的跨径，线型，截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40 以内,且施工周期长,施工用料多。在我国现行规范中，对预应力工程施工有效预应力控制与检测，都有十分明确的要求，但仅仅采用双控法根本无法达到规范的要求。由于缺乏完整的检测手段。使用传感器进行检测的方法只能被动检测，不能主动控制，同时精度不高，加之价格因素，无法完全实现。造成混凝土结构中建立的预应力状况与设计相差较大，使得梁体存在问题而导致其下挠和出现裂缝，甚至断裂等后果。

我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10 年,但发展迅速,应用数量庞大。近年来，我国在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。但是，由于国内桥梁施工管理总体较为粗放，相关规范、标准条文不够完善，过程监测、控制技术手段较为缺乏，造成桥梁施工事故频发，给工程后期使用留下了难以确知的大量安全和质量隐患。因此，我们在工作中，必须要加强桥梁施工过程监管，推行精细化施工，积极开展桥梁预应力施工跟踪检测和过程验收是保证桥梁结构的设计预应力度，防止预应力桥梁开裂和超限下挠，以保证桥梁的行车舒适度、保证桥梁结构的安全和耐久性。

参考文献:

[1]中华人民共和国交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62―2004).人民交通出版社，2004.

[2]贺拴海编著.桥梁结构理论与计算方法.人民交通出版社，2003.

[3]向中富编著.桥梁施工控制技术.人民交通出版社，2001.

（作者单位：中铁十三局第五工程有限公司）