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(yè)的蓬勃發(fā)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(huán)向預應力、墩頂負彎矩預應力具體分析預應 力損失產(chǎn)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(huán)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(chǎn)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(guī)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(xiàn)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(xiàn)滑動回縮。

鋼絞線斷絲。鋼絞線在波紋管內(nèi)部和錨具處都有可能發(fā)生斷絲。在波?紋管內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(diào)整油泵保持規(guī)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(fā)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(huán)向預應 力。這些特殊預應力構造同樣會出現(xiàn)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(wǎng)，鋼束張拉時不可避免的會出 現(xiàn)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(xiàn)象，負彎矩束波紋管在接頭處 出現(xiàn)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(diào)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(xiàn)偏位、錯位、傾斜等現(xiàn)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(chǎn)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(huán)向預應力。塔柱環(huán)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(huán)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(nèi)普通鋼筋、預應?力筋布置密集，施工困難，極易出現(xiàn)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(guī)范要求，為后期安全運營提供 堅實支撐。

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