如何處理橋梁工程后張法預應力施工損失

余鴻飛

（重慶交通建設（集團）有限責任公司，重慶401121）

如何處理橋梁工程后張法預應力施工損失

余鴻飛

（重慶交通建設（集團）有限責任公司，重慶401121）

施工中預應力損失對工程質量的影響是不可忽略的，有時甚至影響橋梁構件本身的安全和使用壽命。該文重點分析預應力損失的類別，以及如何處理其對工程質量的影響，做到標準化、精細化施工。

橋梁工程；預應力損失；張拉；質量；安全

1 預應力損失對橋梁上部構件的影響

現代預應力混凝土橋梁自誕生以來，特別是二戰后發展非常迅速。到今天，400m以下的跨徑范圍內，預應力混凝土橋梁常常為優勝方案。在預應力混凝土橋梁發展較早的一些歐洲國家，如德國、法國、瑞士、比利時等國，其建設面積（以橋面面積計）在近20年中已上升到橋梁建設總面積的75%～80%；我國也已上升到75%左右。

橋梁工程上部構件預應力施工，往往根據設計、結構及其使用材料的不同，分為很多種，但總的說來主要分為縱向、橫向及豎向預應力。橋梁上部構件預應力施工中造成預應力損失，是施工中無法避免的，由于預應力混凝土橋梁設計和施工難度相對較大，影響結構安全，耐久使用性能的不確定性因素較多。如果不引起重視，對橋梁構件本身的安全和使用壽命會造成重大影響，甚至無法使用而不得不返工，另外還可能造成重大人員傷亡事故，也給施工單位帶來巨大的經濟損失和不良的社會影響。

2 預應力損失的種類

橋梁工程預應力后張法施工，一般是在構筑物混凝土齡期強度滿足設計張拉條件和要求后，采用千斤頂進行張拉，常見的有整束張拉和單根張拉方式。主要由千斤頂、錨頭、錨墊板、限位板、夾片等構成，如圖1。

根據公路橋梁設計有關規范及多年的施工總結，預應力施工中出現預應力損失主要有一下原因：

（1）長度損失：由鋼索塑性變形損失引起。

（2）梁體彈性壓縮損失：縱向預應力長期作用在梁端，對梁有壓縮作用，這種作用是持續的，壓縮也是持續的。

（3）混凝土收縮徐變損失：在混凝土材料性質中，混凝土材料的完全性不是一個定值，隨著時間的延長，混凝土強度繼續在發展，徐變在時時發生，只是發生的幅度隨著時間的延長越來越小。

（4）疲勞損失：由于預應力材料是鋼材，在長期有荷載作用下會發生疲勞，原來的作用力會隨著時間慢慢發生疲勞。

（5）定位不準造成的損失：由施工中預應力定位時的曲線要素與設計不一致造成的影響。

（6）錨頭（具）回縮損失：張拉后由于開始錨固時，錨頭（具）、夾片產生回縮。

（7）管道摩阻力損失：由于預應力材料在管道內進行張拉，越遠離張拉端，損失越大。

（8）操作不當損失：在預應力張拉中，因錨、夾具的安裝等不當因素影響，造成錨、夾具破損及鋼絲斷裂等現象，而造成的預應力損失。

3 施工中預應力損失分析

通過分析，發現有些原因是由于結構本身或施工工藝造成的，是不可逆轉的，或者需要改變某些物質或施工的特性才能改變。例如以上（1）-（4）種情況，就屬于這種無法改變的預應力損失。但這種預應力損失，相對于結構本身來說其影響是長期的，對結構物的質量安全來說，其影響非常微小，并可以通過提高設計安全系數進行解決。

圖1 XYM型錨固體系張拉安裝示意圖

另外一些造成預應力損失，如上文（5）-（8）種情況，對施工中的預應力損失，對結構的質量安全影響將是巨大的。如不引起足夠重視，可能造成返工，以及對結構物造成長期影響，危害其結構安全，其后果和經濟損失將無法估量。

但是，以上（5）-（8）種影響預應力損失的原因，只要引起足夠重視，在施工中采用標準化的施工工藝和精細化的施工方法，往往能夠很好的克服處理，取得良好的效果。

在這里，我們對以上（5）-（8）種造成預應力損失原因，進行逐一分析，以便于有針對性地采取克服預應力損失的措施。

定位不準造成的損失，往往是因為對預應力施工認識不足，施工中不夠重視造成的。認為預應力的線性和坐標不重要，在預應力管道定位上比較馬虎、隨意，在工程實例中，由于操作原因造成預應力損失一般在1%～6%之間，嚴重的甚至超過6%。

錨頭（具）回縮損失，其產生的原因有很多，但經過分析后發現不外乎以下幾個方面（圖2～圖4）：

圖2 現場預應力張拉

圖3 預應力張拉過程損害情況

圖4 損壞的夾片

（1）預應力張拉過程中，造成錨頭（具）變形，從而產生回縮。

（2）錨頭（具）與預應力筋不匹配，同樣會形成預應力筋滑移產生的回縮。

（3）由于限位板槽口深度影響，導致夾片夾不緊，產生預應力筋回縮等。

由于錨頭（具）變形或不匹配，一般造成預應力損失較小，從經驗判斷可以控制在2%以內；如果是因為限位板槽口深度影響，會造成鋼絞線松弛、刮傷、咬肉、斷裂等現象，那么預應力損失就會更大。

管道摩阻力損失，由于預應力筋與預應力管道壁摩擦產生。在預應力張拉初期，因為預應力沒有完全釋放，經過時間積累預應力會慢慢釋放導致鋼絞線松弛。此種損失，其管道越長，損失越大；彎道越多，損失越大。從施工經驗判斷，一般占預應力損失的1%～4%左右。

操作不當損失，情形更多，主要表現為：錨圈放置位置不準，支承墊塊傾斜，千斤頂安裝不正，所有夾片沒有安裝在同一平面，鋼絞線及夾具上有各種污漬等。此種情形看是小事，但影響卻是巨大的，不光會造成滑絲，甚至會造成斷絲或人員傷亡等事故發生。這種影響，一般可以控制在2%以內。

4 處理預應力損失的措施

處理預應力損失的措施，主要是針對能夠在施工中采用標準化施工工藝和精細化施工方法，通過采用以下施工措施，能夠提高預應力在施工中的精度，有利于工程質量和工程的使用壽命。

（1）確保預應力管道定位的準確性，是提高預應力施工質量和精度的關鍵。施工中應嚴格按照設計坐標進行定位牢固，且安裝錨頭（具）時，其應與預應力管道縱軸線保持垂直。

（2）在混凝土澆筑時，保證錨頭（具）部位混凝土密實度，避免錨頭（具）在預應力張拉中因巨大應力造成破壞。

（3）選擇滿足施工要求的合格預應力材料。

（4）預應力穿束時，宜采用整體穿束，并梳理編束，避免發生鋼束長短不一或交叉，造成增加預應力之間的摩擦。

（5）在預應力穿束時，為了減少預應力筋與管道間的摩擦，可以選擇摩阻力較小的預應力管道或采取灌肥皂水等潤滑劑方法，但在預應力灌漿前，一定要潤滑劑沖洗干凈。

（6）預應力整體穿束與制束過程中，避免因電弧焊接、接地電線等燒傷預應力，從而出現斷絲等現象。

（7）使用與預應力筋相匹配的錨夾具（或硬度指標匹配），避免因錨夾具貼合不緊密，出現斷絲現象。

（8）千斤頂在安裝時，一定要與預應力管道中心線保持重合，并與錨具貼合緊密。

（9）錨墊板、限位板安裝位置要準確，避免出現位置不正，造成預應力筋滑絲、斷絲現象。

（10）預應力張拉時，施加應力應均勻緩慢，兩側要同步對稱張拉。

（11）限位板槽口深度與錨夾具要匹配，否則，因其不匹配容易導致鋼絞線滑絲、斷裂等現象。

（12）由于預應力張拉出現較大應力影響，錨頭（具）會出現變形、滑移，從而造成預應力損失。選擇合格的預應力材料是減少錨頭（具）變形的重要因素。

（13）當預應力束為群錨時，每束預應力夾片安裝應確保在同一平面上，避免出現兩塊夾片錯開，造成滑絲、斷絲。

（14）預應力筋及錨夾具等，在操作過程中，要避免出現污染、銹蝕或夾雜任何雜物等現象，容易在張拉中對預應力筋造成損害。

（15）張拉用的千斤頂與油壓表，在張拉前需經過具有相關資質的檢測單位標定，合格后方可投入工程使用。

表1 后張法張拉質量控制

表2 張拉過程控制精度

5 實例與應用

重慶市嘉陵江黃花園大橋，上部結構為五跨連續剛構橋梁，最大跨度為250m。該橋上部結構采用三向預應力，其中縱向為預應力鋼絞線。在該橋上部結構預應力施工中，就出現過由于預應力管道定位不準，造成在合攏段施工前通過預應力監測發現箱梁底板壓應力較大，超過設計容許范圍，從而啟動預備索進行糾正；另外，因為限位板槽口深度不合適及工人操作不當等原因，造成鋼絞線咬肉、滑絲、斷絲時有發生，預應力損失超過容許誤差，只能采取退索、換索進行糾正。

杭州灣跨海大橋引橋，采用30m現澆箱梁施工。在預應力施工過程中發現預應力張拉到位后，其伸長量不能滿足設計要求。報告設計院后經分析及現場檢測，結果為預應力管道摩阻力產生，通過采取糾正措施后，滿足設計要求。

南萬高速A1合同段萬盛特大橋，上部結構為連續剛構設計。在該橋的施工質量檢查中，發現采用手工電弧焊進行制索，從而對鋼絞線產生淬火，施工中易產生斷絲等，經糾正后，采用預應力精細化、標準化施工后，預應力質量得到明顯提高。

6 結束語

橋梁工程后張法施工中預應力損失，可以說到處都是，但在施工中采用一些規避的處理措施，以減少預應力損失的發生，提高預應力施工質量，是完全可行的。

橋梁工程預應力施工，對保證結構安全非常重要，采取正確的對應措施，不僅能夠提高預應力施工質量，同時保障結構安全，降低橋梁維護費用，其經濟價值同樣相當可觀。

預應力施工作業，是一項精細的工作。在橋梁施工中，需要非常熟悉的技術人員進行指導，熟練的作業隊伍實施作業，采用滿足預應力施工要求的標準化工序和精細化施工方法，對提高橋梁工程施工質量，延長工程使用壽命至關重要。

[1]中華人民共和國交通運輸部.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]顏開先.基于預應力損失的連續剛構橋應力時程分析[D].成都：西南交通大學，2012.

責任編輯：孫蘇

城鄉建設部批準《建筑施工安全技術統一規范》為國家標準

日前住房和城鄉建設部發出公告，批準《建筑施工安全技術統一規范》為國家標準，編號為GB 50870—2013，其中，第5．2．1．7．2．2條為強制性條文，必須嚴格執行。批準《建設工程監理規范》為國家標準，編號為GB 50319-2013，原國家標準《建設工程監理規范》(GB 50319-2000)同時廢止，該兩項標準均自2014年3月1日起實施。

另外，批準《建筑防水工程現場檢測技術規范》為行業標準，編號為JG/I299-2013；批準《高強混凝土強度檢測技術規程》為行業標準，編號為JGJ/T 294-2013；批準《高拋免振搗混凝土應用技術規程》為行業標準，編號為JGJ／T 296-2013；批準《住宅室內防水工程技術規范》為行業標準，編號為JGJ 298-2013，其中，第4．1．2，5．2．1，5．2．4，7-3．6條為強制性條文，必須嚴格執行。該四項行業標準均自2013年12月1日起實施。

Ways to Deal With Prestress Lose Caused by Post-tensioning Method in Bridge Engineering

The impact of prestress lose on construction quality in construction cannot be ignored,because it sometimes even affect the safety and service life of the bridge.The categories of prestress lose and ways to deal with its impact on engineering quality are the focuses to achieve standardized and refined construction.

bridge engineering;prestress lose;stretch-draw;quality;safety

TU394

A

1671-9107（2014）01-0053-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.01.053

2013-09-29

余鴻飛（1975-），男，重慶人，大專，高級工程師，主要從事公路橋梁建設工作。