如何處理橋梁工程后張法預(yù)應(yīng)力施工損失

余鴻飛

（重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶401121）

如何處理橋梁工程后張法預(yù)應(yīng)力施工損失

余鴻飛

（重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶401121）

施工中預(yù)應(yīng)力損失對(duì)工程質(zhì)量的影響是不可忽略的，有時(shí)甚至影響橋梁構(gòu)件本身的安全和使用壽命。該文重點(diǎn)分析預(yù)應(yīng)力損失的類別，以及如何處理其對(duì)工程質(zhì)量的影響，做到標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化施工。

橋梁工程；預(yù)應(yīng)力損失；張拉；質(zhì)量；安全

1 預(yù)應(yīng)力損失對(duì)橋梁上部構(gòu)件的影響

現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁自誕生以來，特別是二戰(zhàn)后發(fā)展非常迅速。到今天，400m以下的跨徑范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展較早的一些歐洲國家，如德國、法國、瑞士、比利時(shí)等國，其建設(shè)面積（以橋面面積計(jì)）在近20年中已上升到橋梁建設(shè)總面積的75%～80%；我國也已上升到75%左右。

橋梁工程上部構(gòu)件預(yù)應(yīng)力施工，往往根據(jù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)力。橋梁上部構(gòu)件預(yù)應(yīng)力施工中造成預(yù)應(yīng)力損失，是施工中無法避免的，由于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)和施工難度相對(duì)較大，影響結(jié)構(gòu)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(duì)橋梁構(gòu)件本身的安全和使用壽命會(huì)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(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。

2 預(yù)應(yīng)力損失的種類

橋梁工程預(yù)應(yīng)力后張法施工，一般是在構(gòu)筑物混凝土齡期強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)張拉條件和要求后，采用千斤頂進(jìn)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(gòu)成，如圖1。

根據(jù)公路橋梁設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范及多年的施工總結(jié)，預(yù)應(yīng)力施工中出現(xiàn)預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力長期作用在梁端，對(duì)梁有壓縮作用，這種作用是持續(xù)的，壓縮也是持續(xù)的。

（3）混凝土收縮徐變損失：在混凝土材料性質(zhì)中，混凝土材料的完全性不是一個(gè)定值，隨著時(shí)間的延長，混凝土強(qiáng)度繼續(xù)在發(fā)展，徐變?cè)跁r(shí)時(shí)發(fā)生，只是發(fā)生的幅度隨著時(shí)間的延長越來越小。

（4）疲勞損失：由于預(yù)應(yīng)力材料是鋼材，在長期有荷載作用下會(huì)發(fā)生疲勞，原來的作用力會(huì)隨著時(shí)間慢慢發(fā)生疲勞。

（5）定位不準(zhǔn)造成的損失：由施工中預(yù)應(yīng)力定位時(shí)的曲線要素與設(shè)計(jì)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(shí)，錨頭（具）、夾片產(chǎn)生回縮。

（7）管道摩阻力損失：由于預(yù)應(yīng)力材料在管道內(nèi)進(jìn)行張拉，越遠(yuǎn)離張拉端，損失越大。

（8）操作不當(dāng)損失：在預(yù)應(yīng)力張拉中，因錨、夾具的安裝等不當(dāng)因素影響，造成錨、夾具破損及鋼絲斷裂等現(xiàn)象，而造成的預(yù)應(yīng)力損失。

3 施工中預(yù)應(yīng)力損失分析

通過分析，發(fā)現(xiàn)有些原因是由于結(jié)構(gòu)本身或施工工藝造成的，是不可逆轉(zhuǎn)的，或者需要改變某些物質(zhì)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(yù)應(yīng)力損失。但這種預(yù)應(yīng)力損失，相對(duì)于結(jié)構(gòu)本身來說其影響是長期的，對(duì)結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量安全來說，其影響非常微小，并可以通過提高設(shè)計(jì)安全系數(shù)進(jìn)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(yù)應(yīng)力損失，如上文（5）-（8）種情況，對(duì)施工中的預(yù)應(yīng)力損失，對(duì)結(jié)構(gòu)的質(zhì)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(duì)結(jié)構(gòu)物造成長期影響，危害其結(jié)構(gòu)安全，其后果和經(jīng)濟(jì)損失將無法估量。

但是，以上（5）-（8）種影響預(yù)應(yīng)力損失的原因，只要引起足夠重視，在施工中采用標(biāo)準(zhǔn)化的施工工藝和精細(xì)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(duì)以上（5）-（8）種造成預(yù)應(yīng)力損失原因，進(jìn)行逐一分析，以便于有針對(duì)性地采取克服預(yù)應(yīng)力損失的措施。

定位不準(zhǔn)造成的損失，往往是因?yàn)閷?duì)預(yù)應(yīng)力施工認(rèn)識(shí)不足，施工中不夠重視造成的。認(rèn)為預(yù)應(yīng)力的線性和坐標(biāo)不重要，在預(yù)應(yīng)力管道定位上比較馬虎、隨意，在工程實(shí)例中，由于操作原因造成預(yù)應(yīng)力損失一般在1%～6%之間，嚴(yán)重的甚至超過6%。

錨頭（具）回縮損失，其產(chǎn)生的原因有很多，但經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)不外乎以下幾個(gè)方面（圖2～圖4）：

圖2 現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力張拉

圖3 預(yù)應(yīng)力張拉過程損害情況

圖4 損壞的夾片

（1）預(yù)應(yīng)力張拉過程中，造成錨頭（具）變形，從而產(chǎn)生回縮。

（2）錨頭（具）與預(yù)應(yīng)力筋不匹配，同樣會(huì)形成預(yù)應(yīng)力筋滑移產(chǎn)生的回縮。

（3）由于限位板槽口深度影響，導(dǎo)致夾片夾不緊，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力筋回縮等。

由于錨頭（具）變形或不匹配，一般造成預(yù)應(yīng)力損失較小，從經(jīng)驗(yàn)判斷可以控制在2%以內(nèi)；如果是因?yàn)橄尬话宀劭谏疃扔绊?，?huì)造成鋼絞線松弛、刮傷、咬肉、斷裂等現(xiàn)象，那么預(yù)應(yīng)力損失就會(huì)更大。

管道摩阻力損失，由于預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)應(yīng)力管道壁摩擦產(chǎn)生。在預(yù)應(yīng)力張拉初期，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力沒有完全釋放，經(jīng)過時(shí)間積累預(yù)應(yīng)力會(huì)慢慢釋放導(dǎo)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(jīng)驗(yàn)判斷，一般占預(yù)應(yīng)力損失的1%～4%左右。

操作不當(dāng)損失，情形更多，主要表現(xiàn)為：錨圈放置位置不準(zhǔn)，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(huì)造成滑絲，甚至?xí)斐蓴嘟z或人員傷亡等事故發(fā)生。這種影響，一般可以控制在2%以內(nèi)。

4 處理預(yù)應(yīng)力損失的措施

處理預(yù)應(yīng)力損失的措施，主要是針對(duì)能夠在施工中采用標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝和精細(xì)化施工方法，通過采用以下施工措施，能夠提高預(yù)應(yīng)力在施工中的精度，有利于工程質(zhì)量和工程的使用壽命。

（1）確保預(yù)應(yīng)力管道定位的準(zhǔn)確性，是提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量和精度的關(guān)鍵。施工中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行定位牢固，且安裝錨頭（具）時(shí)，其應(yīng)與預(yù)應(yīng)力管道縱軸線保持垂直。

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

（3）選擇滿足施工要求的合格預(yù)應(yīng)力材料。

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

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

（6）預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力，從而出現(xiàn)斷絲等現(xiàn)象。

（7）使用與預(yù)應(yīng)力筋相匹配的錨夾具（或硬度指標(biāo)匹配），避免因錨夾具貼合不緊密，出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。

（8）千斤頂在安裝時(shí)，一定要與預(yù)應(yīng)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(zhǔn)確，避免出現(xiàn)位置不正，造成預(yù)應(yīng)力筋滑絲、斷絲現(xiàn)象。

（10）預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，施加應(yīng)力應(yīng)均勻緩慢，兩側(cè)要同步對(duì)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(dǎo)致鋼絞線滑絲、斷裂等現(xiàn)象。

（12）由于預(yù)應(yīng)力張拉出現(xiàn)較大應(yīng)力影響，錨頭（具）會(huì)出現(xiàn)變形、滑移，從而造成預(yù)應(yīng)力損失。選擇合格的預(yù)應(yīng)力材料是減少錨頭（具）變形的重要因素。

（13）當(dāng)預(yù)應(yīng)力束為群錨時(shí)，每束預(yù)應(yīng)力夾片安裝應(yīng)確保在同一平面上，避免出現(xiàn)兩塊夾片錯(cuò)開，造成滑絲、斷絲。

（14）預(yù)應(yīng)力筋及錨夾具等，在操作過程中，要避免出現(xiàn)污染、銹蝕或夾雜任何雜物等現(xiàn)象，容易在張拉中對(duì)預(yù)應(yīng)力筋造成損害。

（15）張拉用的千斤頂與油壓表，在張拉前需經(jīng)過具有相關(guān)資質(zhì)的檢測(cè)單位標(biāo)定，合格后方可投入工程使用。

表1 后張法張拉質(zhì)量控制

表2 張拉過程控制精度

5 實(shí)例與應(yīng)用

重慶市嘉陵江黃花園大橋，上部結(jié)構(gòu)為五跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁，最大跨度為250m。該橋上部結(jié)構(gòu)采用三向預(yù)應(yīng)力，其中縱向?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼絞線。在該橋上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工中，就出現(xiàn)過由于預(yù)應(yīng)力管道定位不準(zhǔn)，造成在合攏段施工前通過預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)箱梁底板壓應(yīng)力較大，超過設(shè)計(jì)容許范圍，從而啟動(dòng)預(yù)備索進(jìn)行糾正；另外，因?yàn)橄尬话宀劭谏疃炔缓线m及工人操作不當(dāng)?shù)仍?，造成鋼絞線咬肉、滑絲、斷絲時(shí)有發(fā)生，預(yù)應(yīng)力損失超過容許誤差，只能采取退索、換索進(jìn)行糾正。

杭州灣跨海大橋引橋，采用30m現(xiàn)澆箱梁施工。在預(yù)應(yīng)力施工過程中發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉到位后，其伸長量不能滿足設(shè)計(jì)要求。報(bào)告設(shè)計(jì)院后經(jīng)分析及現(xiàn)場檢測(cè)，結(jié)果為預(yù)應(yīng)力管道摩阻力產(chǎn)生，通過采取糾正措施后，滿足設(shè)計(jì)要求。

南萬高速A1合同段萬盛特大橋，上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)。在該橋的施工質(zhì)量檢查中，發(fā)現(xiàn)采用手工電弧焊進(jìn)行制索，從而對(duì)鋼絞線產(chǎn)生淬火，施工中易產(chǎn)生斷絲等，經(jīng)糾正后，采用預(yù)應(yīng)力精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化施工后，預(yù)應(yīng)力質(zhì)量得到明顯提高。

6 結(jié)束語

橋梁工程后張法施工中預(yù)應(yīng)力損失，可以說到處都是，但在施工中采用一些規(guī)避的處理措施，以減少預(yù)應(yīng)力損失的發(fā)生，提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，是完全可行的。

橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工，對(duì)保證結(jié)構(gòu)安全非常重要，采取正確的對(duì)應(yīng)措施，不僅能夠提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，同時(shí)保障結(jié)構(gòu)安全，降低橋梁維護(hù)費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值同樣相當(dāng)可觀。

預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)，是一項(xiàng)精細(xì)的工作。在橋梁施工中，需要非常熟悉的技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，熟練的作業(yè)隊(duì)伍實(shí)施作業(yè)，采用滿足預(yù)應(yīng)力施工要求的標(biāo)準(zhǔn)化工序和精細(xì)化施工方法，對(duì)提高橋梁工程施工質(zhì)量，延長工程使用壽命至關(guān)重要。

[1]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]顏開先.基于預(yù)應(yīng)力損失的連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)力時(shí)程分析[D].成都：西南交通大學(xué)，2012.

責(zé)任編輯：孫蘇

城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)《建筑施工安全技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范》為國家標(biāo)準(zhǔn)

日前住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)出公告，批準(zhǔn)《建筑施工安全技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范》為國家標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為GB 50870—2013，其中，第5．2．1．7．2．2條為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。批準(zhǔn)《建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范》為國家標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為GB 50319-2013，原國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范》(GB 50319-2000)同時(shí)廢止，該兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均自2014年3月1日起實(shí)施。

另外，批準(zhǔn)《建筑防水工程現(xiàn)場檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為JG/I299-2013；批準(zhǔn)《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為JGJ/T 294-2013；批準(zhǔn)《高拋免振搗混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為JGJ／T 296-2013；批準(zhǔn)《住宅室內(nèi)防水工程技術(shù)規(guī)范》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為JGJ 298-2013，其中，第4．1．2，5．2．1，5．2．4，7-3．6條為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。該四項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均自2013年12月1日起實(shí)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(jí)工程師，主要從事公路橋梁建設(shè)工作。