浅谈桥梁施工中预应力的应用及存在的问题

曾涛

摘 要：在我国桥梁工程建设规模不断扩大、数量不断增多的背景下，预应力技术应用也更加普遍，其在应用中存在的拉张问题也更加突出，文本就以此为内容，进行几方面讨论和研究。

关键词：桥梁施工；预应力；应用；问题

中图分类号：U445 文献标志码：A

0 引言

桥梁施工中，预应力技术作为目前桥梁施工中使用最普遍的技术种类之一，其具有抗裂性好、节省材料、能够提高桥梁结构稳定性等优势。但是，在目前桥梁施工中预应力应用依旧存在一些问题，比如拉张工艺问题、拉张控制不严谨等，基于这些问题，进行科学管控，如此才能够保障施工质量，最大限度优化桥梁预应力施工质量。

1 桥梁施工中预应力的应用问题

1.1 预应力超长时出现的一段张拉工艺问题

通常情况下，连续箱梁地板预应力的计算需要十分严谨，在对不同箱体的预应力进行计算时，要根据箱体的跨度给出准确的预应力计算结果。传统的施工工艺并没有对预应力进行很好的控制，致使后续产生较多质量问题。某些连续箱梁存在大跨度，比如：3跨到5跨，每个跨度为30m～50m。

举个例子：某项工程中需要有5个跨度，第一联的跨度为66m，第二个为88m，第三个为150m。在施工阶段，需要采取一端张紧的方式进行钢线纹连接，在进行拉直的过程中，则需要使用0.1N～0.3N的拉力，多个孔道之间会存在不同的摩擦阻力，在安装阶段要跨过箱梁的多个横隔板，因此在确定孔道摩擦阻力时，需要先进行实验。我国现已通行的多数公路桥梁中，都有不同程度的张拉工艺问题，导致的结果是桥梁出现不同程度的裂缝情况，对车辆通行造成安全隐患。

1.2 张拉控制不严谨

我国在道路桥梁施工阶段引入预应力时间较晚，因此，在相关建筑工艺方面存在明显的工艺水平不足问题，这点在张拉控制方面表现得更为明显。施工时需要对张拉控制进行精准计量，现有的施工团队多采用1.5级油压进行计量，这将造成计量结果存在较大的误差。一些桥梁工程施工中，往往为了有效控制成本，未按要求聘请专业的施工团队和张拉人员或者没有采取必要的培训，导致张拉失控现象的出现。在桥梁建筑中更是出现了张拉力忽高忽低的情况，这对桥梁质量的控制造成了严重的影响。

对于存在多数张拉要求的施工桥梁，这种不严谨的施工方式将进一步导致张拉情况控制不稳局面的产生。多個张拉力都没有达到预期的建筑要求，因此又对整体钢筋混凝土结构产生严重的破坏性影响。综上所述，为了避免桥梁施工阶段存在明显的预应力问题，在施工时使用的设备要事先做好数据检测，在达到建筑使用要求后才能投入使用。建筑现场应指派专人进行监督，对于违规、违章操作的行为应坚决杜绝。

1.3 张拉前出现裂缝

钢筋混凝土结构之所以经常出现裂缝问题，与其本身存在的伸缩问题有直接关联。某些钢筋混凝土存在的位置温差变化比较明显，这也将导致钢筋混凝土出现严重的结构问题。在道路桥梁建筑方面需要严格控制钢筋结构中的预应力，避免因张拉不合格而导致的裂缝情况。假如在施工前就出现了明显的预应力技术不足问题，那么将无法完成后续的施工，也无法对桥梁建筑中出现的裂缝问题进行有效的控制。张拉前出现裂缝问题，通常情况下都不是十分均匀，某些裂缝的宽度相对较细。

1.4 收缩徐变过大

混凝土路面的道路桥梁施工需要注意的问题有很多，比较明显的是路面出现的收缩和徐变问题。在收缩和徐变比较严重的区域，会对桥梁整体的预应力产生影响，通常情况下，假如桥梁整体预应力出现问题，就会进一步产生质量安全问题。

2 桥梁施工中预应力的应用分析

2.1 案例概述

某桥梁工程为62m+95m+62m的连续箱梁，机动车道箱梁顶板宽17.5m，底板宽12m，由于边跨与引桥交界墩宽度限制，交界墩处底板预应力索B5、B6、B7、B8、B13、B14、B15、B16、B17，顶板合龙索BT1、BT2、BT3设计都为P锚，张拉时只能采用单端张拉，其中BS、B6、B7、B8、B17每索12根钢绞线，B13、B14、B15、B16每索7根钢绞线，BT1、BT2、BT3每索9根钢绞线。

2.2 张拉情况与原因分析

对张拉设备、钢绞线、锚具进行数据检测，经检测数据比对得知，这些设备都符合施工的使用要求；在对大桥的某一侧边跨预应力进行张拉时，同步进行箱梁混凝土强度和龄期的检查，最终确定现场温度为5℃，采取的张拉工艺也满足规范使用需求，具体采集数据见表1。为了避免因引伸量不足而产生的张拉力不足问题，在对施工现场的引伸量进行数据采集得知，实际的引伸量偏差值在-10%以上，这个数据结果对桥梁的实际运营会产生一定的质量影响，因此需要立即停止张拉施工，并对产生的数据偏差原因进行分析。

首先，根据张拉力设计要求重新计算摩阻系数，将张拉力调整到规范范围内。在比对计算结果数据得知，实际的引伸量偏差值处于-10%左右，这与标准的±6%要求不符。

其次，重新收集与钢绞线有关的指标数据，并将相关数据送到实验单位重新检测，检测结果表明，钢绞线数据完全符合使用规范要求。

最后，为避免因设备本身质量不足而产生的张拉力不同问题，需要将设备重新送到两个不同位置进行检测，最终标定结果基本相同，排除设备质量问题。

综上所述得知，之所以出现跨底板钢束引伸量偏小的问题，是在安装阶段钢绞线与波纹管的摩擦阻力σs大于理论计算时的常规摩阻力，可能产生的偏离原因如下：

（1）预留管道内壁有杂物而产生的位置偏差。

（2）施工阶段筋布束弯曲角度过大而产生较大摩擦阻力。

（3）实际的直线段距离超过25m，在曲线区域，需要采取两端张拉的方式，而不是单端张拉，进一步造成实际应力消耗大于设计消耗。

所以，需要重新对张拉工艺进行改进，让最终的设计方案可以保证摩擦力系数满足要求。

2.3 解决方案

在对预应力进行计算的过程中，通常使用的数据值为k=0.033，μ=0.35，并且在对预应力孔道摩擦力进行估算时，往往出现明显的估算偏差，这种少量的数据偏差对实际结构产生一定的影响，最终影响整体的结构性能。因此，怎样才能避免在建筑阶段出现的预应力损失问题，如何才能保证整体结构质量，都是需要考虑的关键问题。通常的解决方法是，在施工前有效控制张拉位置，控制张拉预应力，并根据实际的要求进行预应力损失值估算，将损失保持在可控范围内。具体的操作方法如图1所示。

（1）利用实验獲得摩阻力实际数据，并在钢绞线被卡住的同时对预应力均匀分布状况进行检测。

（2）根据要求将规格参数下的单束长索和短索进行摩阻力比对。

（3）通过现场检测取得一手资料，对试验取得的数据代入进行推算得：k=0.003，μ=0.55，此时顶板钢束σ=1209MPa，底板钢束σ=1395MPa，组合Ⅰ、组合Ⅱ箱梁法向应力、主应力都达到了规范标准。

（4）对部分位置的张拉工艺进行改进，有效控制端部应力，并保证钢绞线应力不超过规定标准。

（5）对于部分钢束实测引伸量仍不能满足要求，根据对张拉记录的分析，初应力σ所对应的推算伸长量与理论上σ所对应的伸长量相差较大，因而增大了实测值与理论伸长值的误差，如：对初应力σ0按规范取15%σK，实际伸长值按如下方法计算：设15%σK时千斤顶活塞外露值为L1，σK时千斤顶塞外露值为L2，总伸长量为L，则L=[（L2-L1）/85%]×15%+（L2-L1）利用上述方法计算实际伸长量则满足要求。

2.4 结论分析

通过以上分析，可以发现在预应力桥梁设计、施工中，还需要注意以下问题：

（1）如果摩擦阻力较大时，则不能依据常规摩擦阻力系数展开计算，而是要对现场进行实际测量，获得实际阻力值，将其代入公式中进行计算。在结构应力钢束应力允许的基础上，提高钢束张拉力来满足设计要求，如不能则要增设体外钢索，以满足设计要求。

（2）施工中尽可能采用两端张拉，这样，曲线的切线夹角以及管道计算长度即减少。

（3）进行一定超张拉，这时端部应力最大，传到跨中截面或锚固端截面预应力也较大。

结语

本文对桥梁预应力施工中存在的问题进行分析，并提出了具体的对策，以实际案例为参照进行了论述，希望能够为相关施工技术人员提供一些建议参考。

参考文献

[1]艾长喜.预应力技术在桥梁施工中的应用[J].工程建设与设计，2017（16）：121-122.

[2]秦志红.谈预应力技术在公路桥梁施工中的应用[J].山西建筑，2017，43（22）：169-170.