关于箱梁后张法预应力损失的分析

周宝全 （安徽建工集团有限公司，安徽 合肥 230000）

预应力是后张法箱梁抗裂首要因素与前提保障，在实际生产中最重要的就是对预应力损失进行有效控制。但有很多原因会造成预应力损失，需要充分重视并采取有效措施处理和控制。

1 管道摩阻造成的预应力损失与解决措施

1.1 管道和力筋摩阻造成的损失

①该损失主要包含两部分，分别为起弯端和管道之间的摩擦与管道发生的偏移；②在胶管成孔过程中，管道的摩擦系数确定为0.55，偏差系数取值为0.0015；③在两端同时进行张拉时，张拉端到截面之间的管道长度取力筋有效长度的50%[1]。

1.2 胶管不平顺造成的损失

如果胶管不平顺，则会发生预应力损失，这是造成静载试验过程中梁体产生开裂的主要原因之一。①未对定位网片进行焊接工装或验收大样；②对定位网片的安装不规范，偏差大，导致截面上胶管向上凸起；③对胶管的绑扎定位不到位。由于制作或安装不正确等原因使胶管不平顺，在实际生产过程中管道摩阻较大，会使有效预应力不同程度的减小。对此，应制定严格的合格标准，对不合格的进行准确校验，并予以返工处理，同时做好定位网片安装及检验。

1.3 管道摩阻不符合测试要求

若在生产初期对张拉力进行上调，则在后期管道将不断平顺，使预应力增大，这对箱梁上拱度（图1）将造成较大的影响和危害。以舒城G206项目桥梁为例，其在生产过程中对管道的摩阻进行了严格控制，凡测试结果超出限度的都要二次测试，不得随意对张拉力进行上调。相反，如果摩阻大于测试值，同时超出设计范围，则会进一步增大损失，严重时将造成开裂。

图1 梁上拱

1.4 测试和生产条件不同

①测试梁一般都是精心制作的，其摩阻测试结果比实际梁小，在批量生产之后未安排人员进行检查和把控，导致的结果是成品摩阻损失相对较大，影响箱梁的抗裂性；②定位网片安装马虎，管道出现弯曲同时与设计位置发生偏离，导致摩阻的实测比设计要求大，而且设计单位对张拉力进行上调，后期管道将趋于平顺，导致上拱度不满足要求，对运行使用造成严重影响；③在得到生产许可后，一般不对管道摩阻进行测试，导致测试和生产的条件不同[2]。

1.5 胶管因振捣而弯曲

①在对混凝土进行浇筑时，未在振捣棒上标记深度，导致振捣使胶管弯曲，引起摩阻增大，甚至在造成断裂，在压浆的过程中出现喷浆。②除现行的在胶管内穿入钢筋的做法外，应对处在顶层的胶管施加轨道筋，这样可以在增加刚度的同时防止胶管因振捣而弯曲，还能有效保证平顺度。③在振捣棒上准确标记深度线，用不同的颜色加以区分；浇筑开始前，将振捣棒插入顶面，然后向上抬起50mm作为深度线；对箱梁而言，其振捣施工主要使用插入式振捣棒，施工中必须对插入的深度进行严格控制，以免使管道弯曲。④在顶层胶管通过对轨道筋的施加予以加强，充分结合定位网片，形成双重控制，使管道平顺且准确。

2 钢绞线回缩及锚具变形造成的预应力损失与解决措施

2.1 应力筋发生回缩、锚具变形及锚垫板压实造成的损失

①对夹片锚钢筋而言，其回缩量的设计值一般确定为6mm；②如果因为回缩及变形产生一定预应力损失，则可在张拉过程中于摩擦方向的反向施加摩阻作用；③在预应力筋发生回缩的情况下，其反向摩阻的现场计算，可将摩擦与偏离系数都视作正向摩阻。

2.2 限位板槽深和线径未能实现匹配

①在对管道摩阻的测试结果进行审查时，发现夹片实际回缩量超过设计要求，同时在实际生产过程中发现钢丝上出现刮花等现象。②由于线径的测量结果不准确，使选择的挡板不符合要求；如果挡板的槽深相对较浅，则在张拉的过程中会出现变形，使锚下预应力大量损失；而如果槽深较深，则在张拉锚固过程中空放行程将达到6mm以上，造成预应力损失。③锚具的厂家对角度的把握不准确，使其和圆锥孔之间不匹配，最终造成放空及变形。④在制梁场，必须严格按照厂家要求生产，并对成品进行检验，同时以线径为依据发放挡板；对槽深而言，需要和线径一一对应[3]。

3 温差造成的预应力损失与解决措施

3.1 温差应力造成的预应力损失

从后张梁角度讲，在压浆结束后的蒸汽养护过程中，预应力筋将和梁体之间存在一定温差，两者在线膨胀系数(表示材料膨胀或收缩的程度)上十分接近，所以在实际施工过程中，因此温差造成的损失可以不予考虑。

3.2 温差应力分析

①混凝土和力筋的温差对预应力实际损失有直接作用，这主要针对先张梁而言，在此不语赘述；②混凝土内外部温差，使内外部应力分布不均匀，导致外表面或者是内部产生拉裂。在大体积混凝土和蒸汽养护过程中十分常见。

3.3 因早期开裂引起的静载试验开裂

现行规范要求：对不得产生拉应力的结构，按照弹性阶段对截面抗裂性进行验算，而在运营过程中对抗裂进行检算时，需要考虑受拉塑性变形。从Kf≤λ+γfct／σ 可以看出，主要和 Kf、γ、fct三者有关，即预应力度、塑性系数和抗拉极限强度。如果内外部温差在15℃以上，产生的温差应力导致开裂使抗拉强度为零，则在施加一级荷载后，塑性系数将等于1，导致梁体发生早期开裂[4]。

4 力筋应力松弛造成的预应力损失与解决措施

如果力筋的应力松弛，则也会造成一定程度的预应力损失。在实际确定过程中，应采用松弛率试验的方法。现行技术标准指出，需选择低松弛钢绞线，确定具体厂家时，应进行松弛率试验（100h），经推算（1000h）确认合格以后才批准施工；一般情况下，70%初始荷载条件下，松弛率不能超过2.5%。如果推算无法得到正确的结果，则应进行1000h试验[5]。

5 收缩、徐变造成的预应力损失与解决措施

混凝土施工完成后，会发生一定程度的收缩与徐变，由于这在前期设计过程中无法准确预知，在施工中也难以进行有效控制，所以会对预应力造成影响，引起不同程度的预应力损失。由力筋应力松弛与混凝土的收缩、徐变造成的预应力损失均体现于设计图纸当中。

为了防止由于混凝土收缩造成较大的预应力损失，对于混凝土的配合比，需要在满足生产周期要求的基础上减少水泥实际用量，并加入适量减水剂，将减水率控制在35%以上，通过对水灰比的合理减小，能起到防止收缩造成较大预应力损失的作用。

后张箱梁宜用相对较低的应力状态，以免徐变增大上拱度。后张箱梁预应力通常可以按照σcon=0.70fpk进行估计，其中fpk表示抗拉强度；而对于T梁，需按照σcon=0.785fpk进行估计。采用这样的方法，能减小因徐变造成的预应力损失，并保证线路的平顺性。

6 总结

①造成后张梁预应力损失的原因有很多，如力筋应力松弛、温差应力、锚具变形、孔道摩阻等。

②以上原因造成的预应力损失都极大的降低了安全系数，在实际施工中不可忽视和低估。

③对于预应力损失的施工控制而言，应将其视为一项核心技术，给予足够的重视，保证实际存在的预应力处于可控范围内，因此满足抗裂基本要求，保证后期运营的安全性。