關于箱梁后張法預應力損失的分析

周寶全 （安徽建工集團有限公司，安徽 合肥 230000）

預應力是后張法箱梁抗裂首要因素與前提保障，在實際生產中最重要的就是對預應力損失進行有效控制。但有很多原因會造成預應力損失，需要充分重視并采取有效措施處理和控制。

1 管道摩阻造成的預應力損失與解決措施

1.1 管道和力筋摩阻造成的損失

①該損失主要包含兩部分，分別為起彎端和管道之間的摩擦與管道發生的偏移；②在膠管成孔過程中，管道的摩擦系數確定為0.55，偏差系數取值為0.0015；③在兩端同時進行張拉時，張拉端到截面之間的管道長度取力筋有效長度的50%[1]。

1.2 膠管不平順造成的損失

如果膠管不平順，則會發生預應力損失，這是造成靜載試驗過程中梁體產生開裂的主要原因之一。①未對定位網片進行焊接工裝或驗收大樣；②對定位網片的安裝不規范，偏差大，導致截面上膠管向上凸起；③對膠管的綁扎定位不到位。由于制作或安裝不正確等原因使膠管不平順，在實際生產過程中管道摩阻較大，會使有效預應力不同程度的減小。對此，應制定嚴格的合格標準，對不合格的進行準確校驗，并予以返工處理，同時做好定位網片安裝及檢驗。

1.3 管道摩阻不符合測試要求

若在生產初期對張拉力進行上調，則在后期管道將不斷平順，使預應力增大，這對箱梁上拱度（圖1）將造成較大的影響和危害。以舒城G206項目橋梁為例，其在生產過程中對管道的摩阻進行了嚴格控制，凡測試結果超出限度的都要二次測試，不得隨意對張拉力進行上調。相反，如果摩阻大于測試值，同時超出設計范圍，則會進一步增大損失，嚴重時將造成開裂。

圖1 梁上拱

1.4 測試和生產條件不同

①測試梁一般都是精心制作的，其摩阻測試結果比實際梁小，在批量生產之后未安排人員進行檢查和把控，導致的結果是成品摩阻損失相對較大，影響箱梁的抗裂性；②定位網片安裝馬虎，管道出現彎曲同時與設計位置發生偏離，導致摩阻的實測比設計要求大，而且設計單位對張拉力進行上調，后期管道將趨于平順，導致上拱度不滿足要求，對運行使用造成嚴重影響；③在得到生產許可后，一般不對管道摩阻進行測試，導致測試和生產的條件不同[2]。

1.5 膠管因振搗而彎曲

①在對混凝土進行澆筑時，未在振搗棒上標記深度，導致振搗使膠管彎曲，引起摩阻增大，甚至在造成斷裂，在壓漿的過程中出現噴漿。②除現行的在膠管內穿入鋼筋的做法外，應對處在頂層的膠管施加軌道筋，這樣可以在增加剛度的同時防止膠管因振搗而彎曲，還能有效保證平順度。③在振搗棒上準確標記深度線，用不同的顏色加以區分；澆筑開始前，將振搗棒插入頂面，然后向上抬起50mm作為深度線；對箱梁而言，其振搗施工主要使用插入式振搗棒，施工中必須對插入的深度進行嚴格控制，以免使管道彎曲。④在頂層膠管通過對軌道筋的施加予以加強，充分結合定位網片，形成雙重控制，使管道平順且準確。

2 鋼絞線回縮及錨具變形造成的預應力損失與解決措施

2.1 應力筋發生回縮、錨具變形及錨墊板壓實造成的損失

①對夾片錨鋼筋而言，其回縮量的設計值一般確定為6mm；②如果因為回縮及變形產生一定預應力損失，則可在張拉過程中于摩擦方向的反向施加摩阻作用；③在預應力筋發生回縮的情況下，其反向摩阻的現場計算，可將摩擦與偏離系數都視作正向摩阻。

2.2 限位板槽深和線徑未能實現匹配

①在對管道摩阻的測試結果進行審查時，發現夾片實際回縮量超過設計要求，同時在實際生產過程中發現鋼絲上出現刮花等現象。②由于線徑的測量結果不準確，使選擇的擋板不符合要求；如果擋板的槽深相對較淺，則在張拉的過程中會出現變形，使錨下預應力大量損失；而如果槽深較深，則在張拉錨固過程中空放行程將達到6mm以上，造成預應力損失。③錨具的廠家對角度的把握不準確，使其和圓錐孔之間不匹配，最終造成放空及變形。④在制梁場，必須嚴格按照廠家要求生產，并對成品進行檢驗，同時以線徑為依據發放擋板；對槽深而言，需要和線徑一一對應[3]。

3 溫差造成的預應力損失與解決措施

3.1 溫差應力造成的預應力損失

從后張梁角度講，在壓漿結束后的蒸汽養護過程中，預應力筋將和梁體之間存在一定溫差，兩者在線膨脹系數(表示材料膨脹或收縮的程度)上十分接近，所以在實際施工過程中，因此溫差造成的損失可以不予考慮。

3.2 溫差應力分析

①混凝土和力筋的溫差對預應力實際損失有直接作用，這主要針對先張梁而言，在此不語贅述；②混凝土內外部溫差，使內外部應力分布不均勻，導致外表面或者是內部產生拉裂。在大體積混凝土和蒸汽養護過程中十分常見。

3.3 因早期開裂引起的靜載試驗開裂

現行規范要求：對不得產生拉應力的結構，按照彈性階段對截面抗裂性進行驗算，而在運營過程中對抗裂進行檢算時，需要考慮受拉塑性變形。從Kf≤λ+γfct／σ 可以看出，主要和 Kf、γ、fct三者有關，即預應力度、塑性系數和抗拉極限強度。如果內外部溫差在15℃以上，產生的溫差應力導致開裂使抗拉強度為零，則在施加一級荷載后，塑性系數將等于1，導致梁體發生早期開裂[4]。

4 力筋應力松弛造成的預應力損失與解決措施

如果力筋的應力松弛，則也會造成一定程度的預應力損失。在實際確定過程中，應采用松弛率試驗的方法?，F行技術標準指出，需選擇低松弛鋼絞線，確定具體廠家時，應進行松弛率試驗（100h），經推算（1000h）確認合格以后才批準施工；一般情況下，70%初始荷載條件下，松弛率不能超過2.5%。如果推算無法得到正確的結果，則應進行1000h試驗[5]。

5 收縮、徐變造成的預應力損失與解決措施

混凝土施工完成后，會發生一定程度的收縮與徐變，由于這在前期設計過程中無法準確預知，在施工中也難以進行有效控制，所以會對預應力造成影響，引起不同程度的預應力損失。由力筋應力松弛與混凝土的收縮、徐變造成的預應力損失均體現于設計圖紙當中。

為了防止由于混凝土收縮造成較大的預應力損失，對于混凝土的配合比，需要在滿足生產周期要求的基礎上減少水泥實際用量，并加入適量減水劑，將減水率控制在35%以上，通過對水灰比的合理減小，能起到防止收縮造成較大預應力損失的作用。

后張箱梁宜用相對較低的應力狀態，以免徐變增大上拱度。后張箱梁預應力通常可以按照σcon=0.70fpk進行估計，其中fpk表示抗拉強度；而對于T梁，需按照σcon=0.785fpk進行估計。采用這樣的方法，能減小因徐變造成的預應力損失，并保證線路的平順性。

6 總結

①造成后張梁預應力損失的原因有很多，如力筋應力松弛、溫差應力、錨具變形、孔道摩阻等。

②以上原因造成的預應力損失都極大的降低了安全系數，在實際施工中不可忽視和低估。

③對于預應力損失的施工控制而言，應將其視為一項核心技術，給予足夠的重視，保證實際存在的預應力處于可控范圍內，因此滿足抗裂基本要求，保證后期運營的安全性。