预应力混凝土梁体施工中的问题及对策

徐 鹏 曹传国 郭永富

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 周口466000）

引言

随着国内经济实力的增长，交通事业也迅速发展，在桥梁工程建设中预应力施工技术因其受力状况较好、跨度大、节省建材与投资、安全系数高等诸多优点而在各类梁体中广泛应用，但在施工中由于施工队伍素质参差不齐而往往导致诸多病害的出现，文章结合实际工程中出现问题及解决措施论述了加强预应力梁体施工的质量控制要点。

1 工程概况及问题提出

大庆路桥处河道宽约235m，设计行车速度采用50Km/h。桥梁规划红线宽32.5米，桥梁两侧接线道路规划红线宽36米,全长891.774米。其中K0+193.04-K0+490.04段为新建大庆桥范围，道路工程全长594.774米。该桥梁梁体施工采用预应力混凝土施工技术，在施工中发生如下问题：在精轧螺纹钢筋的施工中，其锚固过程中的应力损失不能有效的控制，导致部分结构预应力不能满足设计要求甚至失效，该情况在精轧螺纹粗钢筋较短的情况下尤为突出；施工中采用的20mm厚钢板加工的扳手，虽可减小扭矩损失，但没有相应扭矩标准来说明所施加的扭矩以满足要求；施工中因没有具体扭力值作指导，工人凭感觉将拧到无法再上紧为止，延长了操作时间，并且对复检不合格的要进行复拉，延长了张拉时间。

2 问题分析及方案制定

施工中为了能实现有效控制预应力锚固损失值，并确定一个科学的具体扭矩值，当扭矩值达到这个值时，说明已经有效起到了控制预应力锚固损失值同时可缩短张拉时间，为后续工作赢得时间，降低工程造价。公司技术部门提出利用手动扭矩扳手拧紧螺帽进行锚固；进行固区精轧螺纹钢锚固应力损失控制试验，通过模拟现场施工的方法，测试预应力钢筋在锚固过程中的应力损失情况，得出锚固扭矩与应力损失（相对于张拉控制应力）的关系以及锚固扭矩与钢筋应力的关系。

为实现该目标而制定出两个方案：根据螺母直径，用20mm厚钢板加工扳手，用于精轧螺纹钢锚固时上紧螺母；采用手动扭矩扳手，用于精轧螺纹钢锚固时上紧螺母。

3 方案选择

由于采用手动扭矩扳手，用于精轧螺纹钢锚固时上紧螺母方案操作简易，设定好扭矩值，当扭矩达到设定值时，扭矩扳手会发出“卡”的响声，这表明已锚固完毕，并且预应力损失在3%以内，满足精轧螺纹钢的设计使用要求，避免了多次复拉，并可节省施工时间。

4 方案实施

4.1 参数确定

根据图纸设计确定采用直径32mm的精轧螺纹钢筋作为预应力筋，设计强度等级为fpk=785，张拉控制应力 σscon=705.5Mpa，张拉控制力为Fcon=567.4kN，精轧螺纹钢筋管道采用Φ50×3圆钢管。

并通过对三种锚固长度不同的试件进行比较试验，测试的螺纹钢理论锚固长度分别为2米、3.2米、4.4米。对锚固长度为2米的精轧螺纹钢共试验5根，3.2米和4.4米分别试验 3根，扭矩分别为 300N·m、400N·m、500 N·m、600N·m、700N·m、800N·m。

4.2 试验台制作

试验台采用塔柱的C50混凝土配合比，按近似塔柱壁厚600mm的宽度尺寸，预制1.8、3.0、4.2、5.4 米系列长度的钢筋混凝土试验节段，节段高度1米。

5 试验

5.1 试验准备

将精轧螺纹钢筋按现场施工的要求安装于试验台座上，在锚固端和张拉端千斤顶尾部各装1个经过标定的压力传感器，用于测量精轧螺纹钢筋张拉过程中和锚固前后的预拉力变化情况。并在精轧螺纹钢筋中部进行必要的表面处理，采用电阻应变仪对高强度钢筋的张拉和锚固过程中的应力变化情况进行监测，以保证试验过程中精轧螺纹钢筋的使用安全。

5.2 试验

按设计要求用千斤顶张拉精轧螺纹钢至控制张拉力Fcon=567.4kN，待稳定后读出两个压力传感器及应变仪的读数并做好记录；运用扭矩扳手按设定值对套筒内螺帽施拧（采用梯度增加的方法，从初值扭矩M=300N·m开始），待稳定后读出两个压力传感器及应变仪的读数并做好记录；通过放张千斤顶，直至压力传感器2的读数为零，待稳定后读出压力传感器1和应变仪的读数并做好记录。

6 数据处理及分析

6.1 数据搜集

表1.2 m精轧螺纹钢筋预应力损失试验结果

表2.3.2m精轧螺纹钢筋预应力损失试验结果

表3.4.4m精轧螺纹钢筋预应力损失试验结果

6.2.数据分析

从以上数据可知当精轧螺纹钢筋张拉到控制荷载后，采用专用扭矩扳手对锚固螺母进行拧紧，千斤顶放张后，其预应力损失情况有明显改善，并随着锚固扭矩值的增大预应力损失逐步减小；对于不同长度的精轧螺纹钢筋，在相同锚固扭矩的作用下，随着其长度的增加，预应力损失值越小；从锚固扭矩与螺纹钢应力对应关系表格中可以看出，当锚固扭矩达到 700N·m 时，预应力损失可控制在3%以内，但超过700N·m 后，再增加锚固扭矩，对控制精轧螺纹钢的预应力损失值不明显。

7 实施效果

施工中通过依据图纸，选用合理的试验参数，使得试验更加严密；选用具有针对性和可操作性的安全方案保证施工期间无任何人身伤亡和设备事故发生；通过制定完善的施工工工艺并严格按照其执行保证了锚固损失均在设计要求范围内[12]；通过复查，预应力锚固良好，预应力损失均在设计要求内，避免了多次复拉，并为后续施工赢得了宝贵时间，为圆满完成工期，到了不可估量的作用。

[1]范立础.桥梁工程(上、下)[M].北京：人民交通出版社.1987,6.

[2]谢应源，陈小玲，李美良.浅议预应力混凝土粱体施工[J].福建建设，2011年第4期.