先张法预应力混凝土空心板桥预应力工程施工质量控制要点

【摘要】预应力混凝土空心板在桥梁建设中应用广泛，如何保证预应力工程的施工质量，本文从预应力筋的材料要求、预应力筋的张拉和放张施工工艺三个方面进行了论述，并对可能发生的质量问题及其原因作了简要的探讨。

【关键词】先张法预应力混凝土空心板桥;预应力工程施工质量;张拉;放张

桥梁工程往往是交通工程建设的关键节点，在国民经济和国防建设中具有非常重要的地位。伴随着我国社会主义现代化建设飞速发展，预应力混凝土空心板桥因其构造简单、安全可靠、经济适用、便于工地或者工厂批量生产，所以在公路工程和市政工程中得到了广泛应用。如何保证空心板的工程质量在工程建设中具有重要的现实意义，预应力工程施工是确保工程质量的重要环节，如何控制预应力工程的施工质量，笔者浅述如下：

1、预应力筋

预应力筋的品种、级别符合设计要求，进场应分批验收，除检查其质量证明书、标志、包装和规格外，尚应按《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011进行外观检查和力学性能检验，同时应测定其弹性模量，用于计算预应力筋的理论伸长值。钢丝应符合《预应力混凝土用钢丝》（GB/T5223）的规定;钢绞线应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224）的规定;螺纹钢筋应符合《预应力混凝土用螺纹钢筋》（GB/T20065）的规定。预应力筋存放不宜超过6个月，应存放在干燥、通风良好的仓库内，室外存放不得堆放于地面，應设支垫和覆盖，防止雨露。在储存和搬运过程中应防止机械损伤并保持表面清洁。

2、施加预应力

施加预应力主要控制以下几点：

（1）台座应根据场地条件、施工机具、板几何尺寸和预应力筋数量、位置、张拉控制应力等综合考虑，专门建造，保证具有足够的强度、刚度和稳定性。台面平整、稳固。柱式台座按偏心受压构件设计，墩式台座抗倾覆和抗滑移性能要满足要求。

（2）张拉前应编制施工作业指导书，培训施工人员，使其了解预应力施工知识，掌握正确的操作方法。

（3）千斤顶的选择要与预应力筋预应力的大小相适应，其张拉力应为所需张拉力的1.5倍，并不得小于1.2倍，压力表的最大读数应为张拉力的1.5～2.0倍。千斤顶使用前或者使用过程中时间超过6个月;张拉次数超过300次;发生异常或检修更换零配件的应到国家法定的计量技术机构进行标定。千斤顶与压力表要统一标定，配套使用，千斤顶活塞运行方向应与张拉时的实际工作状态一致。夹具应具备良好的松锚和自锚性能并能安全的重复使用。

（4）预应力筋张拉一般采用应力控制法，此时应对实际伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的比值设计有规定的应符合设计规定，设计没有规定的，其偏差控制在±6%以内。理论伸长值ΔLL按公式ΔLL=PPL/APEP计算，其中：PP是预应力筋的张拉力;L是预应力筋的长度;AP是预应力筋的截面面积;EP是预应力筋的弹性模量。张拉前由于各根预应力筋松紧弯曲程度不一致，不便于测量实际伸长值，同时为了保证各根预应力筋应力尽量一致，张拉时先用穿心式双作用千斤顶将单根预应力筋张拉到初应力σ0。初应力取张拉控制应力σcon的10%～25%，钢束越长取值越高。钢束长度在30m以下，初应力σ0取10%～15%;长度30～60m时，取15%～20%;长度大于60m时，取上限25%。测量从初应力到张拉锚固完成后的伸长值，实际伸长值包括测量伸长值和0到初应力的推算伸长值 。推算伸长值可以采用第二级应力增量对应的伸长值，但第二级应力增量应等于初应力σ0。实际伸长值ΔLs=ΔL1+ΔL2 ， 其中ΔL1是从初应力到最大张拉力之间的测量伸长值，ΔL2是0到初应力的推算伸长值。

（5）预应力筋张拉后，锚固横梁会发生挠曲，由于跨中挠度大于两端边缘部分，造成在同一构件中预应力筋应力分布不均匀，因此应保证锚固横梁具有足够的刚度，挠度不大于2mm。

（6）预应力筋的安装自下而上进行，级别、规格、数量符合设计要求。安装过程中防止机械损伤和被台面上的隔离剂污染。螺旋形间接钢筋的作用是抵抗预应力筋传力锚固后在混凝土内产生的沿螺旋钢筋径向的劈裂力，其制作和安装应符合设计要求。一般是套在预应力筋上安装在空心板两端（无隔离管）或者隔离管末端。设计要求在空心板端部安装隔离管的，隔离管的数量、长度和位置应符合设计要求。原因在于：预应力混凝土空心板放张后会产生反拱，此时板为支撑在两端的简支板，同时承受预应力产生的负弯矩和空心板自重产生的正弯矩，正弯矩在空心板端面为零，两端较小，空心板两端上部纤维受拉，可能超过混凝土抗拉强度标准值ftk，造成开裂，因此在端部安装隔离管，使预应力筋与混凝土之间的预应力传递区段向跨中转移，减小板端部的负弯矩，避免开裂。预应力筋定位板应根据设计图纸制作，张拉完成后预应力筋位置偏差不大于5mm，并不大于构件短板尺寸的4%，宜在4h内浇筑混凝土。

（7）预应力筋张拉的程序设计有规定的应符合设计规定，设计没有规定的应符合《桥规》的规定。整体张拉应分级张拉;单根张拉应分级、对称、交替地张拉，顺序从活动横梁中央对称向两边进行，避免台座承受过大的偏心压力。张拉控制应力应符合设计规定，超张拉时张拉控制应力不得超过设计规定的最大张拉控制应力。张拉预应力筋尽量采用整体张拉，这样可以提高工作效率，保证工程质量。张拉时先用小型千斤顶逐根将预应力筋张拉到初始应力，并做好标记，用于测量伸长值。然后按作业指导书的要求用大型千斤顶分级张拉，张拉过程中随时观察，始终保持活动横梁与固定横梁平行，防止预应力筋之间应力不均匀。不具备整体张拉条件的也可以单根张拉。

（8）张拉符合规定后迅速锚固，锚固时防止预应力筋异常回缩，从而造成过大的预应力损失（正常的锚具变形、预应力筋回缩产生的预应力损失σl2设计计算时已经考虑，张拉控制应力σcon包含σl2）。夹片式锚具宜采用有顶压的千斤顶，可以防止预应力筋异常回缩。张拉全程做好完整的施工记录。张拉完成后检查预应力筋的预应力值，其偏差的绝对值应在一个构件全部预应力筋总预应力值的5%以内。

3、放张预应力筋

放张预应力筋应把握以下几点：

（1）预应力筋放张前先拆除模板，移除限制空心板位移的障碍物。检验混凝土同条件试件，混凝土的强度和弹性模量（或龄期）应符合设计规定;设计未规定的，混凝土强度达到设计强度的80%以上，弹性模量达到28天弹性模量的80%以上方可放张。过早的放张一是空心板可能会产生裂缝;二是加大混凝土的收缩和徐变，产生过大的“混凝土收缩和徐变预应力损失σl6”;三是先张法构件放张时，空心板产生回缩，混凝土弹性模量较小则混凝土的应变增大，从而引起较大的预应力损失，预应力筋应力减小，《混凝土结构设计规范》和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》在计算此损失引起的应力应变时作了简化处理，故在施工中應力求减少其影响。混凝土弹性模量在工地试验室测定比较困难，但因为混凝土弹性模量与龄期具有较好的相关性（呈指数函数关系），故可以用龄期来控制。放张时龄期不宜小于7天，不应小于5天。

（2）预应力筋应按设计规定的顺序放张;设计未作规定的，应分级、对称、匀速、交替地进行。尽量采用整体放张，如此效率高、质量易于控制。用千斤顶放张活塞运行应平稳;用砂箱放张，放砂的速率应保持均匀。对于钢绞线或者螺纹钢筋不应骤然切断放松预应力筋，骤然切断不但预应力筋回缩冲击空心板两端，而且由于锚固端预应力筋尚存在较大应力，台座内的所有空心板向锚固端滑动，致使切割端最后几根特别是最后一根预应力筋应力大幅增加，有可能直接拉断，预应力筋强烈回缩，猛烈冲击空心板，造成靠近切割端的空心板底部两端形成倒“八”字裂缝，远离切割端的板受影响较小，所以不应采用。条件限制可以逐根放松预应力筋，但不得一次将一根预应力筋全部松完，道理同骤然放松法，必须分级、对称、交替地从锚固横梁两侧向中间进行，减小空心板在水平面内的弯曲和偏心压力。放张过程中随时观察空心板在台面上的滑动情况，出现问题及时处理。放张全程做好完整的施工记录。

（3）由于空心板与台面之间存在摩擦力，放张完成后，空心板之间、空心板与锚固端之间的预应力筋还存在应力，特别是空心板与锚固端之间的应力最大，从锚固端开始切割预应力筋，预应力筋可能自行拉断，原理类似骤然放松法，所以预应力筋应从放张端逐次向锚固端切断，空心板的滑动幅度较小，对板有利。预应力筋应采用机械切割。

结语：

本文从预应力筋材料、张拉和放张施工工艺三个方面就如何控制预应力混凝土空心板桥预应力工程施工质量展开论述，希望可以为建筑施工企业、监理公司和政府质量监督部门的工程技术人员提供有益的参考。限于笔者认识粗浅，当中不妥之处，敬请各位专家指正。

参考文献：

[1]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）.

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015.

[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362-2018.

[4]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011.

作者简介：

陶利荣，男，汉族，1971-1，云南弥渡，本科，职称：副高级工程师，研究方向：建设工程管理。