基于桥梁预应力张拉施工工艺的质量控制研究

胡鹏++倪秋萍

摘要： 随着我国预应力桥梁建设的迅速发展，施工质量控制显得尤为重要，而其中预应力张拉质量则是所有工序中的重中之重，直接影响到桥梁的安全性能和使用寿命。本文从预应力张拉过程中可能造成桥梁不安全的因素分析，继而针对这些因素提出相应的解决措施，为同类桥梁减少或消除预应力张拉施工质量隐患提供一定的借鉴。

Abstract： With the rapid construction development of the prestressed bridge in China， construction quality control is becoming more and more important. Among them， the quality of prestressed stretching is the most important in all the processes， which directly affects the safety and service life of the bridge. In this paper， the unsafe factors for the bridge are analyzed. Then the corresponding solutions to these factors are put forward to provide some reference for the similar bridge to reduce or eliminate the hidden danger of prestressed stretching construction.

關键词： 预应力桥梁；预应力张拉；智能张拉；施工质量控制

Key words： prestressed bridge；prestress stretching；intelligent stretching；control of construction quality

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0142-02

0 引言

随着我国国民经济的迅速发展，桥梁建设速度也越来越快。而车辆的迅猛增加，给桥梁安全带来了较多的安全隐患。近十年来全国发生的多起较大的桥梁垮塌事件表明，部分地区突出的超限超载问题，使桥梁内部预应力严重受损，对桥梁安全造成严重的威胁。桥梁安全面临的现状和严峻形势让我们反思，造成桥梁不安全的因素有哪些，如何消除这些隐患是本文研究的主要内容。

1 威胁预应力桥梁安全的因素分析

从正在使用以及垮塌的桥梁检测调查中发现，威胁预应力桥梁安全的原因从施工的角度分析主要有以下几方面：

1.1 未能建立有效预应力体系

笔者从不少正使用的预应力桥梁检测调研中发现，有不少数量的预应力箱梁的顶板、底板、腹板等多部位出现了不同形式不同程度的裂缝，其中腹板裂缝最多也最严重。另外预应力简支梁板在运营过程中底板、腹板出现大量裂缝，承载力严重下降。造成这些病害现象的原因主要有：

1.1.1 有效预应力精度不够，误差大

有效预应力偏小，致使预应力不足，结构会过早出现裂缝，下扰超限。有效预应力偏大，可能会导致预应力筋安全储备不足，结构变形过大或裂纹，甚至脆性破坏。施工过程中施加张拉力的不准确以及张拉过程中由于预应力筋与管道壁间摩擦、锚具变形、预应力筋回缩、接缝压缩、弹性压缩、预应力筋松弛、混凝土的收缩与徐变等引起的应力损失等都是造成有效预应力误差大的原因。

1.1.2 有效预应力不均匀度过大

钢绞线未采用规范的施工工艺进行整束穿束，致使孔道内各钢绞线相互缠绕而受力不均，造成预应力筋早起疲劳，特别是运营阶段在汽车荷载的反复作用下，跨中将会持续下扰或出现开裂，危及桥梁适用寿命，甚至造成坍塌事故。

1.2 孔道压浆不密实

灌入孔道内的水泥浆，既包裹预应力筋使其免遭锈蚀，又与周围的混凝土粘结成整体共同作用，增加锚固的可靠性，提高结构的抗裂性和承载力。所以孔道压降如不密实或存在严重空洞将导致钢绞线很快锈蚀导致预应力失效，梁体产生裂缝，严重影响结构的耐久性，当裂缝发展到一定程度，由量变转换为质变，使梁体发生结构性破坏乃至垮塌。波纹管破裂，波纹管接长质量差不符合规范，管道有拐点，浆液质量差、水胶比大，压降工艺和设备难以保证管道充盈等均可能会使孔道不密实。

1.3 预应力施工质量通病

断丝、滑丝；锚下开裂、下陷；张拉强度和时间失控；锚夹具质量差；钢绞线在孔道内缠绕；多穿或少穿绞线；砼等材料质量问题；张拉、压降作业不规范等施工过程中出现的问题如被隐瞒，将会给结构留下很大的质量、安全隐患。

2 预应力施工质量控制措施

如何就上述影响因素解决这些问题使预应力桥梁更安全，施工过程中主要从以下几方面控制实施：

2.1 认真执行《公路桥涵施工技术规范》

为保证预应力张拉质量，预应力张拉时应根据规范建立合格的有效预应力，并提出具体偏差范围；提出具体的张拉控制力精度和允许误差要求；保证锚固持荷时间。

2.2 规范钢绞线梳编穿束工艺

为避免单根穿束引起钢绞线相互缠绕，导致张拉时绞线受力严重不均，宜将一根钢束中的全部预应力筋编束后穿入孔道中即采用整束系统进行穿束。为保证梳编穿束工艺质量，在现场培训的基础上，通过钢绞线和锚具编号→梳束→绑扎→整束穿束的工艺，不但能提高工作效率，还能消除各根绞线受力不均引起的滑丝、断丝等现象，从而保证有效预应力的均匀度。

2.3 采用预应力智能张拉质量控制技术

为保证张拉过程的规范性，控制张拉质量，消除人为因素，可采用由主控电脑、智能化油泵、数字化千斤顶三部分组成的预应力智能张拉系统，如图1所示。

智能张拉系统除可将张拉控制应力误差控制在±1%范围内，并实时采集钢绞线伸长量。根据钢绞线理论伸长计算公式：ΔL=（PpL）/（ApEp）与Pp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ），自动校核伸长量偏差，与应力实现同步 “双控”外，还可实现“多顶同步对称张拉”工艺。张拉程序智能控制，不受人为、环境因素影响；停顿点、加载、卸载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合桥梁设计与施工规范要求，在持荷阶段进行实时校核，自动补压，消除预应力损失，确保最后施加的应力完全达到设计要求；并能实现远程监控，真实掌握张拉过程状况，质量责任可永久追溯。

2.4 提高压浆质量

预应力智能张拉技术有力地保证了预应力张拉施工质量，然而再好的张拉技术也必须在管道压浆密实的条件下才能保证结构的耐久性，故应采用“低水胶比、高流动度、零泌水率”的压降材料，从提升合理的拌浆与压降设备、采用循环智能压浆工艺、精心组织施工管理等方面全面保证压降密实度。

3 应用

通洋高速TY-RD-2施工标段有双沙疏浚河大桥、如泰运河大桥两座大桥。其中如泰运河大桥桥梁孔径布置为8×30m箱梁+67.4m钢管砼系杆拱+12×30m箱梁，引桥采用后张法装配式部分预应力混凝土组合箱梁垂直布置，交角为90度，全桥共有30米箱梁160片；双沙疏浚河大桥桥梁孔径布置为18×25m后张法装配式部分预应力混凝土组合预制箱梁，引桥箱梁斜交布置，交角为115度，全桥共有25米箱梁144片。

两座桥均使用了桥梁智能预应力张拉系统和智能压浆系统。智能张拉油泵控制系统可自动切换油路、实时保压、稳定卸荷及回程；利用wifi无线技术传输数字化千斤顶结构中的电子位移传感器和压力传感器数据，与智能张拉油泵系统进行通讯，具有操作简单、过程规范、结果精确、安全性好的优点，使用效果非常好。智能压浆除对压浆材料提出严格的技术要求，还利用合理的压浆设备、采用先进的压浆工艺，精心组织施工，将压浆质量提高到了前所未有的高度。

从后期运营阶段的监控检测发现，智能张拉与压浆系统有着非常良好的效果，解决了传统施工方法在运营期带来的许多问题，提高桥梁建设的安全性、可控性和耐久性。

4 结语

本文从预应力张拉过程中可能造成桥梁不安全的因素分析，继而针对这些因素提出相应的解决措施，尤其是智能张拉与智能压浆系统在为通洋高速两座大桥的成功应用，为同类桥梁减少或消除预应力张拉施工质量隐患提供一定的借鉴。

参考文献：

[1]李辉，张勇.论预应力分项工程监理控制要点[J].科技信息， 2011（15）.

[2]严家友.新型预应力张拉机理分析及应用研究[J].建筑，2010（16）.

[3]黃锡镛，张春于.预应力主梁设计[J].江西理工大学学报，1984（Z1）.