如何处理桥梁工程后张法预应力施工损失

余鸿飞

（重庆交通建设（集团）有限责任公司，重庆401121）

如何处理桥梁工程后张法预应力施工损失

余鸿飞

（重庆交通建设（集团）有限责任公司，重庆401121）

施工中预应力损失对工程质量的影响是不可忽略的，有时甚至影响桥梁构件本身的安全和使用寿命。该文重点分析预应力损失的类别，以及如何处理其对工程质量的影响，做到标准化、精细化施工。

桥梁工程；预应力损失；张拉；质量；安全

1 预应力损失对桥梁上部构件的影响

现代预应力混凝土桥梁自诞生以来，特别是二战后发展非常迅速。到今天，400m以下的跨径范围内，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。在预应力混凝土桥梁发展较早的一些欧洲国家，如德国、法国、瑞士、比利时等国，其建设面积（以桥面面积计）在近20年中已上升到桥梁建设总面积的75%～80%；我国也已上升到75%左右。

桥梁工程上部构件预应力施工，往往根据设计、结构及其使用材料的不同，分为很多种，但总的说来主要分为纵向、横向及竖向预应力。桥梁上部构件预应力施工中造成预应力损失，是施工中无法避免的，由于预应力混凝土桥梁设计和施工难度相对较大，影响结构安全，耐久使用性能的不确定性因素较多。如果不引起重视，对桥梁构件本身的安全和使用寿命会造成重大影响，甚至无法使用而不得不返工，另外还可能造成重大人员伤亡事故，也给施工单位带来巨大的经济损失和不良的社会影响。

2 预应力损失的种类

桥梁工程预应力后张法施工，一般是在构筑物混凝土龄期强度满足设计张拉条件和要求后，采用千斤顶进行张拉，常见的有整束张拉和单根张拉方式。主要由千斤顶、锚头、锚垫板、限位板、夹片等构成，如图1。

根据公路桥梁设计有关规范及多年的施工总结，预应力施工中出现预应力损失主要有一下原因：

（1）长度损失：由钢索塑性变形损失引起。

（2）梁体弹性压缩损失：纵向预应力长期作用在梁端，对梁有压缩作用，这种作用是持续的，压缩也是持续的。

（3）混凝土收缩徐变损失：在混凝土材料性质中，混凝土材料的完全性不是一个定值，随着时间的延长，混凝土强度继续在发展，徐变在时时发生，只是发生的幅度随着时间的延长越来越小。

（4）疲劳损失：由于预应力材料是钢材，在长期有荷载作用下会发生疲劳，原来的作用力会随着时间慢慢发生疲劳。

（5）定位不准造成的损失：由施工中预应力定位时的曲线要素与设计不一致造成的影响。

（6）锚头（具）回缩损失：张拉后由于开始锚固时，锚头（具）、夹片产生回缩。

（7）管道摩阻力损失：由于预应力材料在管道内进行张拉，越远离张拉端，损失越大。

（8）操作不当损失：在预应力张拉中，因锚、夹具的安装等不当因素影响，造成锚、夹具破损及钢丝断裂等现象，而造成的预应力损失。

3 施工中预应力损失分析

通过分析，发现有些原因是由于结构本身或施工工艺造成的，是不可逆转的，或者需要改变某些物质或施工的特性才能改变。例如以上（1）-（4）种情况，就属于这种无法改变的预应力损失。但这种预应力损失，相对于结构本身来说其影响是长期的，对结构物的质量安全来说，其影响非常微小，并可以通过提高设计安全系数进行解决。

图1 XYM型锚固体系张拉安装示意图

另外一些造成预应力损失，如上文（5）-（8）种情况，对施工中的预应力损失，对结构的质量安全影响将是巨大的。如不引起足够重视，可能造成返工，以及对结构物造成长期影响，危害其结构安全，其后果和经济损失将无法估量。

但是，以上（5）-（8）种影响预应力损失的原因，只要引起足够重视，在施工中采用标准化的施工工艺和精细化的施工方法，往往能够很好的克服处理，取得良好的效果。

在这里，我们对以上（5）-（8）种造成预应力损失原因，进行逐一分析，以便于有针对性地采取克服预应力损失的措施。

定位不准造成的损失，往往是因为对预应力施工认识不足，施工中不够重视造成的。认为预应力的线性和坐标不重要，在预应力管道定位上比较马虎、随意，在工程实例中，由于操作原因造成预应力损失一般在1%～6%之间，严重的甚至超过6%。

锚头（具）回缩损失，其产生的原因有很多，但经过分析后发现不外乎以下几个方面（图2～图4）：

图2 现场预应力张拉

图3 预应力张拉过程损害情况

图4 损坏的夹片

（1）预应力张拉过程中，造成锚头（具）变形，从而产生回缩。

（2）锚头（具）与预应力筋不匹配，同样会形成预应力筋滑移产生的回缩。

（3）由于限位板槽口深度影响，导致夹片夹不紧，产生预应力筋回缩等。

由于锚头（具）变形或不匹配，一般造成预应力损失较小，从经验判断可以控制在2%以内；如果是因为限位板槽口深度影响，会造成钢绞线松弛、刮伤、咬肉、断裂等现象，那么预应力损失就会更大。

管道摩阻力损失，由于预应力筋与预应力管道壁摩擦产生。在预应力张拉初期，因为预应力没有完全释放，经过时间积累预应力会慢慢释放导致钢绞线松弛。此种损失，其管道越长，损失越大；弯道越多，损失越大。从施工经验判断，一般占预应力损失的1%～4%左右。

操作不当损失，情形更多，主要表现为：锚圈放置位置不准，支承垫块倾斜，千斤顶安装不正，所有夹片没有安装在同一平面，钢绞线及夹具上有各种污渍等。此种情形看是小事，但影响却是巨大的，不光会造成滑丝，甚至会造成断丝或人员伤亡等事故发生。这种影响，一般可以控制在2%以内。

4 处理预应力损失的措施

处理预应力损失的措施，主要是针对能够在施工中采用标准化施工工艺和精细化施工方法，通过采用以下施工措施，能够提高预应力在施工中的精度，有利于工程质量和工程的使用寿命。

（1）确保预应力管道定位的准确性，是提高预应力施工质量和精度的关键。施工中应严格按照设计坐标进行定位牢固，且安装锚头（具）时，其应与预应力管道纵轴线保持垂直。

（2）在混凝土浇筑时，保证锚头（具）部位混凝土密实度，避免锚头（具）在预应力张拉中因巨大应力造成破坏。

（3）选择满足施工要求的合格预应力材料。

（4）预应力穿束时，宜采用整体穿束，并梳理编束，避免发生钢束长短不一或交叉，造成增加预应力之间的摩擦。

（5）在预应力穿束时，为了减少预应力筋与管道间的摩擦，可以选择摩阻力较小的预应力管道或采取灌肥皂水等润滑剂方法，但在预应力灌浆前，一定要润滑剂冲洗干净。

（6）预应力整体穿束与制束过程中，避免因电弧焊接、接地电线等烧伤预应力，从而出现断丝等现象。

（7）使用与预应力筋相匹配的锚夹具（或硬度指标匹配），避免因锚夹具贴合不紧密，出现断丝现象。

（8）千斤顶在安装时，一定要与预应力管道中心线保持重合，并与锚具贴合紧密。

（9）锚垫板、限位板安装位置要准确，避免出现位置不正，造成预应力筋滑丝、断丝现象。

（10）预应力张拉时，施加应力应均匀缓慢，两侧要同步对称张拉。

（11）限位板槽口深度与锚夹具要匹配，否则，因其不匹配容易导致钢绞线滑丝、断裂等现象。

（12）由于预应力张拉出现较大应力影响，锚头（具）会出现变形、滑移，从而造成预应力损失。选择合格的预应力材料是减少锚头（具）变形的重要因素。

（13）当预应力束为群锚时，每束预应力夹片安装应确保在同一平面上，避免出现两块夹片错开，造成滑丝、断丝。

（14）预应力筋及锚夹具等，在操作过程中，要避免出现污染、锈蚀或夹杂任何杂物等现象，容易在张拉中对预应力筋造成损害。

（15）张拉用的千斤顶与油压表，在张拉前需经过具有相关资质的检测单位标定，合格后方可投入工程使用。

表1 后张法张拉质量控制

表2 张拉过程控制精度

5 实例与应用

重庆市嘉陵江黄花园大桥，上部结构为五跨连续刚构桥梁，最大跨度为250m。该桥上部结构采用三向预应力，其中纵向为预应力钢绞线。在该桥上部结构预应力施工中，就出现过由于预应力管道定位不准，造成在合拢段施工前通过预应力监测发现箱梁底板压应力较大，超过设计容许范围，从而启动预备索进行纠正；另外，因为限位板槽口深度不合适及工人操作不当等原因，造成钢绞线咬肉、滑丝、断丝时有发生，预应力损失超过容许误差，只能采取退索、换索进行纠正。

杭州湾跨海大桥引桥，采用30m现浇箱梁施工。在预应力施工过程中发现预应力张拉到位后，其伸长量不能满足设计要求。报告设计院后经分析及现场检测，结果为预应力管道摩阻力产生，通过采取纠正措施后，满足设计要求。

南万高速A1合同段万盛特大桥，上部结构为连续刚构设计。在该桥的施工质量检查中，发现采用手工电弧焊进行制索，从而对钢绞线产生淬火，施工中易产生断丝等，经纠正后，采用预应力精细化、标准化施工后，预应力质量得到明显提高。

6 结束语

桥梁工程后张法施工中预应力损失，可以说到处都是，但在施工中采用一些规避的处理措施，以减少预应力损失的发生，提高预应力施工质量，是完全可行的。

桥梁工程预应力施工，对保证结构安全非常重要，采取正确的对应措施，不仅能够提高预应力施工质量，同时保障结构安全，降低桥梁维护费用，其经济价值同样相当可观。

预应力施工作业，是一项精细的工作。在桥梁施工中，需要非常熟悉的技术人员进行指导，熟练的作业队伍实施作业，采用满足预应力施工要求的标准化工序和精细化施工方法，对提高桥梁工程施工质量，延长工程使用寿命至关重要。

[1]中华人民共和国交通运输部.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]颜开先.基于预应力损失的连续刚构桥应力时程分析[D].成都：西南交通大学，2012.

责任编辑：孙苏

城乡建设部批准《建筑施工安全技术统一规范》为国家标准

日前住房和城乡建设部发出公告，批准《建筑施工安全技术统一规范》为国家标准，编号为GB 50870—2013，其中，第5．2．1．7．2．2条为强制性条文，必须严格执行。批准《建设工程监理规范》为国家标准，编号为GB 50319-2013，原国家标准《建设工程监理规范》(GB 50319-2000)同时废止，该两项标准均自2014年3月1日起实施。

另外，批准《建筑防水工程现场检测技术规范》为行业标准，编号为JG/I299-2013；批准《高强混凝土强度检测技术规程》为行业标准，编号为JGJ/T 294-2013；批准《高抛免振捣混凝土应用技术规程》为行业标准，编号为JGJ／T 296-2013；批准《住宅室内防水工程技术规范》为行业标准，编号为JGJ 298-2013，其中，第4．1．2，5．2．1，5．2．4，7-3．6条为强制性条文，必须严格执行。该四项行业标准均自2013年12月1日起实施。

Ways to Deal With Prestress Lose Caused by Post-tensioning Method in Bridge Engineering

The impact of prestress lose on construction quality in construction cannot be ignored,because it sometimes even affect the safety and service life of the bridge.The categories of prestress lose and ways to deal with its impact on engineering quality are the focuses to achieve standardized and refined construction.

bridge engineering;prestress lose;stretch-draw;quality;safety

TU394

A

1671-9107（2014）01-0053-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.01.053

2013-09-29

余鸿飞（1975-），男，重庆人，大专，高级工程师，主要从事公路桥梁建设工作。