淺談大跨現澆梁預應力控制技術研究

王海戰

摘? 要： 我國新建鐵路中梁部大量采用了預應力混凝土結構形式。對于預應力混凝土梁，施工過程中預應力的準確施加十分重要，直接影響到梁體 的抗裂性能和使用壽命，施工時應嚴格控制預應力管道的定位和成孔工藝。蒙華鐵路通過引入第三方檢測單位，對孔道摩擦系數和偏差系數進行試驗測 定，對試驗結果經各方確認后，設計單位根據試驗數據重新檢算原結構，通過技術聯系單的形式，以確定是否需要調整錨下張拉控制應力。使項目各方 真正做到過程控制，對現場梁部預應力施工具有極其重要的指導意義。

關鍵詞： 預應力控制;預應力損失;摩阻系數;變形系數

1 概述

目前，國內外鐵路橋梁絕大部分采用了預應力混凝土簡支梁或連續梁 結構形式。對于預應力混凝土橋梁結構，預應力設計和張拉施工工藝都直 接關系到橋梁結構運營狀態下的受力狀態及結構的耐久性。

目前，對于預應力混凝土構件張拉力效果的控制主要采用雙向控制， 即張拉力控制和張拉伸長量控制。在設計混凝土梁的預應力時，按照現行 《鐵路橋涵設計規范》[1] ，需要考慮6項預應力損失，其中預應力筋與管 道間的摩擦損失是后張梁最為主要的一項預應力損失。以一般簡支箱梁為 例，按摩阻系數設計值計算到跨中截面時，管道摩阻導致的預應力損失比 例約為15.6%，該部分預應力損失約占全部預應力損失的25.8%;對于大跨 度混凝土連續梁，曲線長束的管道摩阻預應力損失更大。以（ 32+48+32 ） m混凝土連續箱梁為例，按摩阻系數設計值計算到中跨中截面時，管道摩 阻導致通長束的預應力損失比例為50%～ 56%[2]。

2 影響現澆梁預應力的主要因素

設計預應力混凝土梁時，合理地計算預應力鋼筋的應力損失是極其重 要的。對預應力損失估計過高，可能使梁端混凝土局部破壞或梁體預拉區 開裂，且降低延性。對預應力損失估計不足，則不能有效地提高預應力混 凝土梁的抗裂度和剛度。預應力張拉施工時，為避免預應力計算不準確而 對梁體產生不利影響，保證運營階段列車行駛的平穩性和安全性，在施工 終張拉階段需嚴格控制預應力束張拉力。梁體的預應力度是影響全預應力 混凝土梁承載性能的一個關鍵性指標[3] ，為保證梁體抗裂性能滿足設計要 求，需要在施工時準確施加預應力。

因此，在現澆箱梁施工階段應嚴格控制預應力管道的定位和成孔工 藝，并在終張拉前進行必要的預應力管道摩阻測試，根據管道摩阻系數實 測值來調整實際的張拉力，確保梁體預應力的準確施加，從而保證橋梁施 工質量滿足設計要求。

3 蒙華鐵路現澆梁預應力控制措施

3.1? 對現場預應力損失確認程序

首先施工單位委托有資質的第三方檢測單位現場施做摩阻試驗;針對 第三方檢測單位出具的摩阻試驗報告，監理單位召集設計、施工、第三方 檢測單位召開四方會議，予以確認;設計單位根據確認的摩阻試驗報告， 對張拉力損失進行分析計算，下發設計通知單;施工單位依據設計通知 單，進行索力調整，確定張拉應力，進行預應力施工。

3.2? 第三方摩阻試驗及各方確認

施工單位委托有資質的第三方檢測單位，對預應力混凝土連續梁混凝 土澆筑完成后、預應力張拉前進行預應力孔道摩阻力的測定，主要測定預 應力鋼絞線與孔道摩擦系數和孔道偏差系數，以及錨口、喇叭口摩阻和錨 具的回縮量。

由施工單位向第三方檢測單位提供預應力鋼絞線參數、成孔方式、錨 具型號等原材料相關參數。第三方檢測單位需嚴格按照《鐵路后張法預應 力混凝土梁摩阻損失測試方法》的要求對預應力孔道摩阻力等進行測定。 針對第三方摩阻試驗報告結果，監理單位召集設計單位、施工單位及第三 方檢測單位對試驗報告結果進行確認，并形成四方會議紀要，由施工單位 提交各方確認后的檢測報告給設計單位，作為設計單位校核驗證錨下張拉 控制應力的依據。

3.2? 設計單位依據摩阻參數分析計算是否調整張拉力

設計單位要求每標段至少做一組預應力孔道摩阻力試驗，應對本標段 各種梁型和鋼束進行梳理，選取代表性鋼束進行試驗，試驗結果作為本標 段內預應力施工的參照依據，若施工過程中更換未經過試驗的管道、錨具 類型，需進行補充試驗。

對摩阻試驗技術要求具體如下：

（ 1 ）管道摩阻試驗、管道偏差系數試驗、錨口及喇叭口損失試驗， 需要分別進行直線段預應力張拉相關參數和曲線段預應力張拉相關參數 的測試。

（2 ）試驗構件的成孔方式及錨具、錨墊板等需與設計一致，建議選取 至少2套以上不同規格錨具進行測試，每套錨具張拉3次。

（3 ）設計單位根據施工單位提供的各方確認后的預應力孔道摩阻力檢 測報告結果，當現場試驗損失值與設計圖紙理論計算值不符時，應立即重 新計算后，以設計通知單確定是否調整張拉力。

通過以下2個示例具體說明：示例1 ：蒙華鐵路改DIK514+900.57龍門 村跨黃韓侯鐵路特大橋（ 48+80+48 ）m預應力混凝土連續梁0#塊完成澆筑 后、預應力張拉之前由第三方檢測單位進行預應力孔道摩阻力試驗，試驗 結果如表1所示。

根據實測、值，重新檢算原結構，該（ 48+80+48 ）m連續梁安全系數 及各階段應力均滿足設計規范要求，錨下控制應力維持原設計不變。鋼束 伸長值需根據實測數值重新計算。根據錨口摩阻損失和喇叭口按試驗報告 取值，重新計算錨外控制應力及錨外張拉力。

示例2 ：蒙華鐵路DK437+889.13店子河特大橋（ 40+64+40 ）m預應力 混凝土道岔連續梁（圖號： 蒙華浩三段施橋-127 第二冊） 的現場預應力鋼 束摩阻試驗結果如表2所示。

經重新檢算原結構，為保證連續梁結構計算結果滿足規范要求，對部 分預應力鋼束的設計參數和梁體撓度表進行調整，調整跨中縱向預應力鋼 束B7 、B8 、B9 、B10 、B11的錨下張拉控制應力，并相應調整其鋼束伸長 量，如表3所示。

3.3? 施工單位調整張拉力

施工時對于錨口及喇叭口損失、管道摩阻系數及管道偏差系數應進行試驗，根據試驗結果調整張拉力，當實測結果與計算取值相差較大時應查 明原因，及時與設計溝通。施工單位依據設計通知單，計算錨外控制應力 及錨外張拉力，確定張拉應力，對索力予以調整，進行預應力施工。

4 結語

蒙華項目在大跨現澆梁預應力控制過程中，通過引入第三方檢測單 位，對各個標段具有代表性的大跨連續梁預應力孔道的摩阻系數及變形系 數進行試驗測定，通過各方對試驗結果確認后，設計單位根據試驗結果對 原大跨結構進行重新檢算以確定是否需要調整張拉力的過程，真正做到了 項目建設各方均全程介入預應力控制的過程，實現對關鍵節點的關鍵技術 進行有效的過程控制，從而把可能產生的風險降到最低，對現場施工具有 極其重要的指導意義，也給國內其他在建鐵路項目建設管理起到了很好的示范效應。

參考文獻：

[1]國家鐵路局. TB? 10002-2017 鐵路橋涵設計規范[S].北京：中國鐵道出版 社，2017.

[2]李學斌，侯建軍，馬林.鐵路橋梁預應力管道摩阻試驗方法及控制[J].鐵道標 準設計，2011（11）：42-48.

[3]鄧運清.秦沈客運專線整孔箱梁的質量控制因素[J].鐵道標準設計，2001 （9）：23-25.

[4]國家鐵路局. TB 10092-2017鐵路橋涵混凝土結構設計規范[S].北京：中國鐵 道出版社，2017.

2990500511234