淺談橋梁施工中預應力的應用及存在的問題

曾濤

摘 要：在我國橋梁工程建設規模不斷擴大、數量不斷增多的背景下，預應力技術應用也更加普遍，其在應用中存在的拉張問題也更加突出，文本就以此為內容，進行幾方面討論和研究。

關鍵詞：橋梁施工；預應力；應用；問題

中圖分類號：U445 文獻標志碼：A

0 引言

橋梁施工中，預應力技術作為目前橋梁施工中使用最普遍的技術種類之一，其具有抗裂性好、節省材料、能夠提高橋梁結構穩定性等優勢。但是，在目前橋梁施工中預應力應用依舊存在一些問題，比如拉張工藝問題、拉張控制不嚴謹等，基于這些問題，進行科學管控，如此才能夠保障施工質量，最大限度優化橋梁預應力施工質量。

1 橋梁施工中預應力的應用問題

1.1 預應力超長時出現的一段張拉工藝問題

通常情況下，連續箱梁地板預應力的計算需要十分嚴謹，在對不同箱體的預應力進行計算時，要根據箱體的跨度給出準確的預應力計算結果。傳統的施工工藝并沒有對預應力進行很好的控制，致使后續產生較多質量問題。某些連續箱梁存在大跨度，比如：3跨到5跨，每個跨度為30m～50m。

舉個例子：某項工程中需要有5個跨度，第一聯的跨度為66m，第二個為88m，第三個為150m。在施工階段，需要采取一端張緊的方式進行鋼線紋連接，在進行拉直的過程中，則需要使用0.1N～0.3N的拉力，多個孔道之間會存在不同的摩擦阻力，在安裝階段要跨過箱梁的多個橫隔板，因此在確定孔道摩擦阻力時，需要先進行實驗。我國現已通行的多數公路橋梁中，都有不同程度的張拉工藝問題，導致的結果是橋梁出現不同程度的裂縫情況，對車輛通行造成安全隱患。

1.2 張拉控制不嚴謹

我國在道路橋梁施工階段引入預應力時間較晚，因此，在相關建筑工藝方面存在明顯的工藝水平不足問題，這點在張拉控制方面表現得更為明顯。施工時需要對張拉控制進行精準計量，現有的施工團隊多采用1.5級油壓進行計量，這將造成計量結果存在較大的誤差。一些橋梁工程施工中，往往為了有效控制成本，未按要求聘請專業的施工團隊和張拉人員或者沒有采取必要的培訓，導致張拉失控現象的出現。在橋梁建筑中更是出現了張拉力忽高忽低的情況，這對橋梁質量的控制造成了嚴重的影響。

對于存在多數張拉要求的施工橋梁，這種不嚴謹的施工方式將進一步導致張拉情況控制不穩局面的產生。多個張拉力都沒有達到預期的建筑要求，因此又對整體鋼筋混凝土結構產生嚴重的破壞性影響。綜上所述，為了避免橋梁施工階段存在明顯的預應力問題，在施工時使用的設備要事先做好數據檢測，在達到建筑使用要求后才能投入使用。建筑現場應指派專人進行監督，對于違規、違章操作的行為應堅決杜絕。

1.3 張拉前出現裂縫

鋼筋混凝土結構之所以經常出現裂縫問題，與其本身存在的伸縮問題有直接關聯。某些鋼筋混凝土存在的位置溫差變化比較明顯，這也將導致鋼筋混凝土出現嚴重的結構問題。在道路橋梁建筑方面需要嚴格控制鋼筋結構中的預應力，避免因張拉不合格而導致的裂縫情況。假如在施工前就出現了明顯的預應力技術不足問題，那么將無法完成后續的施工，也無法對橋梁建筑中出現的裂縫問題進行有效的控制。張拉前出現裂縫問題，通常情況下都不是十分均勻，某些裂縫的寬度相對較細。

1.4 收縮徐變過大

混凝土路面的道路橋梁施工需要注意的問題有很多，比較明顯的是路面出現的收縮和徐變問題。在收縮和徐變比較嚴重的區域，會對橋梁整體的預應力產生影響，通常情況下，假如橋梁整體預應力出現問題，就會進一步產生質量安全問題。

2 橋梁施工中預應力的應用分析

2.1 案例概述

某橋梁工程為62m+95m+62m的連續箱梁，機動車道箱梁頂板寬17.5m，底板寬12m，由于邊跨與引橋交界墩寬度限制，交界墩處底板預應力索B5、B6、B7、B8、B13、B14、B15、B16、B17，頂板合龍索BT1、BT2、BT3設計都為P錨，張拉時只能采用單端張拉，其中BS、B6、B7、B8、B17每索12根鋼絞線，B13、B14、B15、B16每索7根鋼絞線，BT1、BT2、BT3每索9根鋼絞線。

2.2 張拉情況與原因分析

對張拉設備、鋼絞線、錨具進行數據檢測，經檢測數據比對得知，這些設備都符合施工的使用要求；在對大橋的某一側邊跨預應力進行張拉時，同步進行箱梁混凝土強度和齡期的檢查，最終確定現場溫度為5℃，采取的張拉工藝也滿足規范使用需求，具體采集數據見表1。為了避免因引伸量不足而產生的張拉力不足問題，在對施工現場的引伸量進行數據采集得知，實際的引伸量偏差值在-10%以上，這個數據結果對橋梁的實際運營會產生一定的質量影響，因此需要立即停止張拉施工，并對產生的數據偏差原因進行分析。

首先，根據張拉力設計要求重新計算摩阻系數，將張拉力調整到規范范圍內。在比對計算結果數據得知，實際的引伸量偏差值處于-10%左右，這與標準的±6%要求不符。

其次，重新收集與鋼絞線有關的指標數據，并將相關數據送到實驗單位重新檢測，檢測結果表明，鋼絞線數據完全符合使用規范要求。

最后，為避免因設備本身質量不足而產生的張拉力不同問題，需要將設備重新送到兩個不同位置進行檢測，最終標定結果基本相同，排除設備質量問題。

綜上所述得知，之所以出現跨底板鋼束引伸量偏小的問題，是在安裝階段鋼絞線與波紋管的摩擦阻力σs大于理論計算時的常規摩阻力，可能產生的偏離原因如下：

（1）預留管道內壁有雜物而產生的位置偏差。

（2）施工階段筋布束彎曲角度過大而產生較大摩擦阻力。

（3）實際的直線段距離超過25m，在曲線區域，需要采取兩端張拉的方式，而不是單端張拉，進一步造成實際應力消耗大于設計消耗。

所以，需要重新對張拉工藝進行改進，讓最終的設計方案可以保證摩擦力系數滿足要求。

2.3 解決方案

在對預應力進行計算的過程中，通常使用的數據值為k=0.033，μ=0.35，并且在對預應力孔道摩擦力進行估算時，往往出現明顯的估算偏差，這種少量的數據偏差對實際結構產生一定的影響，最終影響整體的結構性能。因此，怎樣才能避免在建筑階段出現的預應力損失問題，如何才能保證整體結構質量，都是需要考慮的關鍵問題。通常的解決方法是，在施工前有效控制張拉位置，控制張拉預應力，并根據實際的要求進行預應力損失值估算，將損失保持在可控范圍內。具體的操作方法如圖1所示。

（1）利用實驗獲得摩阻力實際數據，并在鋼絞線被卡住的同時對預應力均勻分布狀況進行檢測。

（2）根據要求將規格參數下的單束長索和短索進行摩阻力比對。

（3）通過現場檢測取得一手資料，對試驗取得的數據代入進行推算得：k=0.003，μ=0.55，此時頂板鋼束σ=1209MPa，底板鋼束σ=1395MPa，組合Ⅰ、組合Ⅱ箱梁法向應力、主應力都達到了規范標準。

（4）對部分位置的張拉工藝進行改進，有效控制端部應力，并保證鋼絞線應力不超過規定標準。

（5）對于部分鋼束實測引伸量仍不能滿足要求，根據對張拉記錄的分析，初應力σ所對應的推算伸長量與理論上σ所對應的伸長量相差較大，因而增大了實測值與理論伸長值的誤差，如：對初應力σ0按規范取15%σK，實際伸長值按如下方法計算：設15%σK時千斤頂活塞外露值為L1，σK時千斤頂塞外露值為L2，總伸長量為L，則L=[（L2-L1）/85%]×15%+（L2-L1）利用上述方法計算實際伸長量則滿足要求。

2.4 結論分析

通過以上分析，可以發現在預應力橋梁設計、施工中，還需要注意以下問題：

（1）如果摩擦阻力較大時，則不能依據常規摩擦阻力系數展開計算，而是要對現場進行實際測量，獲得實際阻力值，將其代入公式中進行計算。在結構應力鋼束應力允許的基礎上，提高鋼束張拉力來滿足設計要求，如不能則要增設體外鋼索，以滿足設計要求。

（2）施工中盡可能采用兩端張拉，這樣，曲線的切線夾角以及管道計算長度即減少。

（3）進行一定超張拉，這時端部應力最大，傳到跨中截面或錨固端截面預應力也較大。

結語

本文對橋梁預應力施工中存在的問題進行分析，并提出了具體的對策，以實際案例為參照進行了論述，希望能夠為相關施工技術人員提供一些建議參考。

參考文獻

[1]艾長喜.預應力技術在橋梁施工中的應用[J].工程建設與設計，2017（16）：121-122.

[2]秦志紅.談預應力技術在公路橋梁施工中的應用[J].山西建筑，2017，43（22）：169-170.