橋梁預應力損失成因探究

楊振

摘要：近年來我國橋梁建設進入了前所未有的高潮時期，極大促進了交通運輸業的蓬勃發展。由于橋梁預應力損失的影響，橋梁結構的實際應力與設 計應力很難完全吻合，留下安全隱患。本文介紹了橋梁施工中預應力損失的各種原因，并針對豎向預應力、環向預應力、墩頂負彎矩預應力具體分析預應 力損失產生的原因。

關鍵詞：預應力損失;橋梁

一、概況

在預應力橋梁結構中，受到施工水平、材料性能及環境等多方面因素?的影響，預應力筋張拉后實際應力與理論張拉控制應力始終存在一定差距。 預應力損失對橋梁結構的受力、變形會產生巨大影響，嚴重威脅橋梁結構?的安全及使用性能。

預應力損失的不確定性很大，在《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋 涵設計規范》（JTG 3362-2018） 中，只是考慮了不可避免的損失，還有一 部分是設計沒有辦法量化考慮的。下文對常見的預應力損失做一個探究。

二、施工中常見的預應力損失

未到齡期放張。在先張法預應力施工中，為了加快工期，可能在梁體 混凝土強度和彈模未達設計要求時即放張。這會導致混凝土承壓后壓縮變 形過大，混凝土對預應力筋的握裹作用不足，以及后期收縮徐變過大，這 些都會引起預應力筋回縮和預應力損失。未到齡期放張嚴重的還會導致梁 體預拱度過大、頂板混凝土開裂以及底板混凝土壓碎。

未到齡期張拉。在后張法預應力施工中，常會出現混凝土未到齡期即進行 預應力張拉的情形。此時，梁體混凝土強度和彈性模量未達到設計要求，提前 施加預應力除了可能造成梁體預拱度過大和混凝土損傷之外，還會造成壓縮變 形過大，以及后期混凝土收縮徐變過大，都會導致預應力損失超出設計值。

鋼絞線滑絲。在預應力筋放張錨固后，夾片“咬不住”鋼絞線，或采 用熱切割法切割多余鋼絞線導致鋼絞線因熱脹冷縮效應而出現滑動回縮。

鋼絞線斷絲。鋼絞線在波紋管內部和錨具處都有可能發生斷絲。在波?紋管內部，如果鋼絞線有損傷、銹蝕等初始缺陷，預應力張拉階段容易因?應力集中而出現斷絲。在錨具處，夾片的硬度過大，可能切入鋼絞線過多，造成斷絲。如果熱切割鋼絞線，造成鋼絞線局部強度下降，也會引起斷絲。

欠張拉。預應力筋張拉采用“雙控”，以張拉力控制為主，伸長量控制 為輔。但實際施工現場的拉力機未標定，張拉力不準確，也沒有測量伸長 量輔助校核，導致預應力筋實際張拉應力達不到或者超過張拉控制應力。

持荷時間不足。預應力筋張拉的持荷時間通常為 5 分鐘左右，如果持 荷時間不足或持荷時不隨時調整油泵保持規定的張拉力，將無法最大程度 克服預應力筋的應力松弛效應，造成錨固后預應力損失。持荷還有一個目 的是保證預應力分布均勻。

三、特殊預應力損失

在橋梁預應力構造中，除了最常見的承擔跨中正彎矩的縱向預應力筋 外，還有一些發揮特殊作用的預應力構造。比如裝配式小箱梁中的墩頂負 彎矩預應力、變截面箱梁中的腹板豎向預應力和斜拉橋塔柱中的環向預應 力。這些特殊預應力構造同樣會出現預應力損失。

墩頂負彎矩預應力。 裝配式小箱梁在架梁后進行體系轉換施工時，需?張拉負彎矩束連接墩頂兩側箱梁。負彎矩預應力損失的原因主要有以下幾 點。1、由于錨下混凝土沒有設置加強鋼筋網，鋼束張拉時不可避免的會出 現混凝土崩裂破碎等問題，為了避免進一步的破壞，有些預應力鋼束不張 拉或只張拉很小的力，導致墩頂負彎矩鋼束有效預壓力嚴重不足。2、兩側 箱梁由于架梁施工問題常常存在端部錯位現象，負彎矩束波紋管在接頭處 出現轉角和彎曲，增加了孔道摩阻。 3、 負彎矩束采用的扁波紋管空間狹小，本身孔道摩阻也較大，因此墩頂負彎矩束的預應力損失常常超過設計值。

腹板豎向預應力。變截面箱梁的豎向預應力通常采用精軋螺紋鋼筋施 加，調查表明其損失普遍能達到 50%以上。豎向預應力損失大的原因有以 下幾點。1、精軋螺紋鋼筋是剛性索，施工時螺母、鋼筋、錨墊板三者的安 裝精度難以達到要求，容易出現偏位、錯位、傾斜等現象，導致預應力筋 摩阻增加; 2、張拉完成后錨固螺母擰不到位，導致放張后接縫壓縮鋼筋回 縮過大; 3、豎向預應力筋較短，與長束相比同樣量值的施工誤差會引起更 大的預應力損失。4、掛籃施工時常利用豎向預應力筋將軌道固定在梁體上，掛籃將對預應力筋產生豎直向上的作用力，使擰緊的螺母容易松動，造成 預應力筋回縮。

塔柱環向預應力。塔柱環向預應力損失可能由三個原因引起：一是短?束的通病，索塔預應力筋的長度較短，均不到 6m，由預應力筋回縮和錨具?變形等引起的預應力損失較長束更大。二是索塔采用井字形環向預應力，預應力筋曲線形布置，管道摩阻力大。三是塔柱混凝土內普通鋼筋、預應?力筋布置密集，施工困難，極易出現管道偏位、張拉不到位等情形，也會?導致預應力的進一步損失。資料表明，索塔總體預應力損失可以達到 50%。

四、結語

造成橋梁預應力損失的原因有很多。我們需要在設計、施工和運營過 程中予以高度重視，保證有效預應力滿足規范要求，為后期安全運營提供 堅實支撐。

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