淺談大跨現(xiàn)澆梁預應力控制技術研究

王海戰(zhàn)

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(shù)和偏差系數(shù)進行試驗測 定，對試驗結果經(jīng)各方確認后，設計單位根據(jù)試驗數(shù)據(jù)重新檢算原結構，通過技術聯(lián)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(xiàn)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(shù);變形系數(shù)

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(xù)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(tài)下的受力狀態(tài)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(xiàn)行 《鐵路橋涵設計規(guī)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(shù)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(xù)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(xù)箱梁為例，按摩阻系數(shù)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(xiàn)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(qū) 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(chǎn)生不利影響，保證運營階段列車行駛的平穩(wěn)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(xiàn)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(jù)管道摩阻系數(shù)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(xiàn)澆梁預應力控制措施

3.1? 對現(xiàn)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(xiàn)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(jiān)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(jù)確認的摩阻試驗報告， 對張拉力損失進行分析計算，下發(fā)設計通知單;施工單位依據(jù)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(xù)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(shù)和孔道偏差系數(shù)，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(shù)、成孔方式、錨 具型號等原材料相關參數(shù)。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(jiān)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(jù)。

3.2? 設計單位依據(jù)摩阻參數(shù)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(jù)，若施工過程中更換未經(jīng)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(shù)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(shù)和曲線段預應力張拉相關參數(shù) 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(guī)格錨具進行測試，每套錨具張拉3次。

（3 ）設計單位根據(jù)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(xiàn)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(xù)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(jù)實測、值，重新檢算原結構，該（ 48+80+48 ）m連續(xù)梁安全系數(shù) 及各階段應力均滿足設計規(guī)范要求，錨下控制應力維持原設計不變。鋼束 伸長值需根據(jù)實測數(shù)值重新計算。根據(jù)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(xù)梁（圖號： 蒙華浩三段施橋-127 第二冊） 的現(xiàn)場預應力鋼 束摩阻試驗結果如表2所示。

經(jīng)重新檢算原結構，為保證連續(xù)梁結構計算結果滿足規(guī)范要求，對部 分預應力鋼束的設計參數(shù)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(shù)及管道偏差系數(shù)應進行試驗，根據(jù)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(jù)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(xiàn)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(xù)梁預應力孔道的摩阻系數(shù)及變形系 數(shù)進行試驗測定，通過各方對試驗結果確認后，設計單位根據(jù)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(xiàn)對關鍵節(jié)點的關鍵技術 進行有效的過程控制，從而把可能產(chǎn)生的風險降到最低，對現(xiàn)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(guī)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(guī)范[S].北京：中國鐵 道出版社，2017.

2990500511234