淺談橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在的問題

曾濤

摘 要：在我國(guó)橋梁工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、數(shù)量不斷增多的背景下，預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用也更加普遍，其在應(yīng)用中存在的拉張問題也更加突出，文本就以此為內(nèi)容，進(jìn)行幾方面討論和研究。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；預(yù)應(yīng)力；應(yīng)用；問題

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為目前橋梁施工中使用最普遍的技術(shù)種類之一，其具有抗裂性好、節(jié)省材料、能夠提高橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)。但是，在目前橋梁施工中預(yù)應(yīng)力應(yīng)用依舊存在一些問題，比如拉張工藝問題、拉張控制不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)龋谶@些問題，進(jìn)行科學(xué)管控，如此才能夠保障施工質(zhì)量，最大限度優(yōu)化橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量。

1 橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用問題

1.1 預(yù)應(yīng)力超長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)的一段張拉工藝問題

通常情況下，連續(xù)箱梁地板預(yù)應(yīng)力的計(jì)算需要十分嚴(yán)謹(jǐn)，在對(duì)不同箱體的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要根據(jù)箱體的跨度給出準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。傳統(tǒng)的施工工藝并沒有對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行很好的控制，致使后續(xù)產(chǎn)生較多質(zhì)量問題。某些連續(xù)箱梁存在大跨度，比如：3跨到5跨，每個(gè)跨度為30m～50m。

舉個(gè)例子：某項(xiàng)工程中需要有5個(gè)跨度，第一聯(lián)的跨度為66m，第二個(gè)為88m，第三個(gè)為150m。在施工階段，需要采取一端張緊的方式進(jìn)行鋼線紋連接，在進(jìn)行拉直的過程中，則需要使用0.1N～0.3N的拉力，多個(gè)孔道之間會(huì)存在不同的摩擦阻力，在安裝階段要跨過箱梁的多個(gè)橫隔板，因此在確定孔道摩擦阻力時(shí)，需要先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)已通行的多數(shù)公路橋梁中，都有不同程度的張拉工藝問題，導(dǎo)致的結(jié)果是橋梁出現(xiàn)不同程度的裂縫情況，對(duì)車輛通行造成安全隱患。

1.2 張拉控制不嚴(yán)謹(jǐn)

我國(guó)在道路橋梁施工階段引入預(yù)應(yīng)力時(shí)間較晚，因此，在相關(guān)建筑工藝方面存在明顯的工藝水平不足問題，這點(diǎn)在張拉控制方面表現(xiàn)得更為明顯。施工時(shí)需要對(duì)張拉控制進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量，現(xiàn)有的施工團(tuán)隊(duì)多采用1.5級(jí)油壓進(jìn)行計(jì)量，這將造成計(jì)量結(jié)果存在較大的誤差。一些橋梁工程施工中，往往為了有效控制成本，未按要求聘請(qǐng)專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)和張拉人員或者沒有采取必要的培訓(xùn)，導(dǎo)致張拉失控現(xiàn)象的出現(xiàn)。在橋梁建筑中更是出現(xiàn)了張拉力忽高忽低的情況，這對(duì)橋梁質(zhì)量的控制造成了嚴(yán)重的影響。

對(duì)于存在多數(shù)張拉要求的施工橋梁，這種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕し绞綄⑦M(jìn)一步導(dǎo)致張拉情況控制不穩(wěn)局面的產(chǎn)生。多個(gè)張拉力都沒有達(dá)到預(yù)期的建筑要求，因此又對(duì)整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞性影響。綜上所述，為了避免橋梁施工階段存在明顯的預(yù)應(yīng)力問題，在施工時(shí)使用的設(shè)備要事先做好數(shù)據(jù)檢測(cè)，在達(dá)到建筑使用要求后才能投入使用。建筑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)指派專人進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)于違規(guī)、違章操作的行為應(yīng)堅(jiān)決杜絕。

1.3 張拉前出現(xiàn)裂縫

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之所以經(jīng)常出現(xiàn)裂縫問題，與其本身存在的伸縮問題有直接關(guān)聯(lián)。某些鋼筋混凝土存在的位置溫差變化比較明顯，這也將導(dǎo)致鋼筋混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)問題。在道路橋梁建筑方面需要嚴(yán)格控制鋼筋結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力，避免因張拉不合格而導(dǎo)致的裂縫情況。假如在施工前就出現(xiàn)了明顯的預(yù)應(yīng)力技術(shù)不足問題，那么將無法完成后續(xù)的施工，也無法對(duì)橋梁建筑中出現(xiàn)的裂縫問題進(jìn)行有效的控制。張拉前出現(xiàn)裂縫問題，通常情況下都不是十分均勻，某些裂縫的寬度相對(duì)較細(xì)。

1.4 收縮徐變過大

混凝土路面的道路橋梁施工需要注意的問題有很多，比較明顯的是路面出現(xiàn)的收縮和徐變問題。在收縮和徐變比較嚴(yán)重的區(qū)域，會(huì)對(duì)橋梁整體的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生影響，通常情況下，假如橋梁整體預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)問題，就會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生質(zhì)量安全問題。

2 橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用分析

2.1 案例概述

某橋梁工程為62m+95m+62m的連續(xù)箱梁，機(jī)動(dòng)車道箱梁頂板寬17.5m，底板寬12m，由于邊跨與引橋交界墩寬度限制，交界墩處底板預(yù)應(yīng)力索B5、B6、B7、B8、B13、B14、B15、B16、B17，頂板合龍索BT1、BT2、BT3設(shè)計(jì)都為P錨，張拉時(shí)只能采用單端張拉，其中BS、B6、B7、B8、B17每索12根鋼絞線，B13、B14、B15、B16每索7根鋼絞線，BT1、BT2、BT3每索9根鋼絞線。

2.2 張拉情況與原因分析

對(duì)張拉設(shè)備、鋼絞線、錨具進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)得知，這些設(shè)備都符合施工的使用要求；在對(duì)大橋的某一側(cè)邊跨預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉時(shí)，同步進(jìn)行箱梁混凝土強(qiáng)度和齡期的檢查，最終確定現(xiàn)場(chǎng)溫度為5℃，采取的張拉工藝也滿足規(guī)范使用需求，具體采集數(shù)據(jù)見表1。為了避免因引伸量不足而產(chǎn)生的張拉力不足問題，在對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的引伸量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集得知，實(shí)際的引伸量偏差值在-10%以上，這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)橋梁的實(shí)際運(yùn)營(yíng)會(huì)產(chǎn)生一定的質(zhì)量影響，因此需要立即停止張拉施工，并對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差原因進(jìn)行分析。

首先，根據(jù)張拉力設(shè)計(jì)要求重新計(jì)算摩阻系數(shù)，將張拉力調(diào)整到規(guī)范范圍內(nèi)。在比對(duì)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)得知，實(shí)際的引伸量偏差值處于-10%左右，這與標(biāo)準(zhǔn)的±6%要求不符。

其次，重新收集與鋼絞線有關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)送到實(shí)驗(yàn)單位重新檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，鋼絞線數(shù)據(jù)完全符合使用規(guī)范要求。

最后，為避免因設(shè)備本身質(zhì)量不足而產(chǎn)生的張拉力不同問題，需要將設(shè)備重新送到兩個(gè)不同位置進(jìn)行檢測(cè)，最終標(biāo)定結(jié)果基本相同，排除設(shè)備質(zhì)量問題。

綜上所述得知，之所以出現(xiàn)跨底板鋼束引伸量偏小的問題，是在安裝階段鋼絞線與波紋管的摩擦阻力σs大于理論計(jì)算時(shí)的常規(guī)摩阻力，可能產(chǎn)生的偏離原因如下：

（1）預(yù)留管道內(nèi)壁有雜物而產(chǎn)生的位置偏差。

（2）施工階段筋布束彎曲角度過大而產(chǎn)生較大摩擦阻力。

（3）實(shí)際的直線段距離超過25m，在曲線區(qū)域，需要采取兩端張拉的方式，而不是單端張拉，進(jìn)一步造成實(shí)際應(yīng)力消耗大于設(shè)計(jì)消耗。

所以，需要重新對(duì)張拉工藝進(jìn)行改進(jìn)，讓最終的設(shè)計(jì)方案可以保證摩擦力系數(shù)滿足要求。

2.3 解決方案

在對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算的過程中，通常使用的數(shù)據(jù)值為k=0.033，μ=0.35，并且在對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道摩擦力進(jìn)行估算時(shí)，往往出現(xiàn)明顯的估算偏差，這種少量的數(shù)據(jù)偏差對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，最終影響整體的結(jié)構(gòu)性能。因此，怎樣才能避免在建筑階段出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力損失問題，如何才能保證整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，都是需要考慮的關(guān)鍵問題。通常的解決方法是，在施工前有效控制張拉位置，控制張拉預(yù)應(yīng)力，并根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失值估算，將損失保持在可控范圍內(nèi)。具體的操作方法如圖1所示。

（1）利用實(shí)驗(yàn)獲得摩阻力實(shí)際數(shù)據(jù)，并在鋼絞線被卡住的同時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力均勻分布狀況進(jìn)行檢測(cè)。

（2）根據(jù)要求將規(guī)格參數(shù)下的單束長(zhǎng)索和短索進(jìn)行摩阻力比對(duì)。

（3）通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)取得一手資料，對(duì)試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)代入進(jìn)行推算得：k=0.003，μ=0.55，此時(shí)頂板鋼束σ=1209MPa，底板鋼束σ=1395MPa，組合Ⅰ、組合Ⅱ箱梁法向應(yīng)力、主應(yīng)力都達(dá)到了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（4）對(duì)部分位置的張拉工藝進(jìn)行改進(jìn)，有效控制端部應(yīng)力，并保證鋼絞線應(yīng)力不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

（5）對(duì)于部分鋼束實(shí)測(cè)引伸量仍不能滿足要求，根據(jù)對(duì)張拉記錄的分析，初應(yīng)力σ所對(duì)應(yīng)的推算伸長(zhǎng)量與理論上σ所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量相差較大，因而增大了實(shí)測(cè)值與理論伸長(zhǎng)值的誤差，如：對(duì)初應(yīng)力σ0按規(guī)范取15%σK，實(shí)際伸長(zhǎng)值按如下方法計(jì)算：設(shè)15%σK時(shí)千斤頂活塞外露值為L(zhǎng)1，σK時(shí)千斤頂塞外露值為L(zhǎng)2，總伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)，則L=[（L2-L1）/85%]×15%+（L2-L1）利用上述方法計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)量則滿足要求。

2.4 結(jié)論分析

通過以上分析，可以發(fā)現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計(jì)、施工中，還需要注意以下問題：

（1）如果摩擦阻力較大時(shí)，則不能依據(jù)常規(guī)摩擦阻力系數(shù)展開計(jì)算，而是要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，獲得實(shí)際阻力值，將其代入公式中進(jìn)行計(jì)算。在結(jié)構(gòu)應(yīng)力鋼束應(yīng)力允許的基礎(chǔ)上，提高鋼束張拉力來滿足設(shè)計(jì)要求，如不能則要增設(shè)體外鋼索，以滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）施工中盡可能采用兩端張拉，這樣，曲線的切線夾角以及管道計(jì)算長(zhǎng)度即減少。

（3）進(jìn)行一定超張拉，這時(shí)端部應(yīng)力最大，傳到跨中截面或錨固端截面預(yù)應(yīng)力也較大。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力施工中存在的問題進(jìn)行分析，并提出了具體的對(duì)策，以實(shí)際案例為參照進(jìn)行了論述，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)施工技術(shù)人員提供一些建議參考。

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