公路桥预应力混凝土箱梁张拉问题及解决办法

辛 星

（中铁十九局集团广州工程有限公司，广东广州 511458）

0 引言

预应力混凝土箱梁施工中，在采取预应力张拉的方式，可对箱梁结构施加拉力，以抵消使用荷载所产生的拉应力，在改善箱梁的使用条件并提高其刚度的同时，避免开裂、失稳等问题，给公路桥梁整体质量提供保障。

1 工程概况

广佛肇高速公路佛山段S3 标主线起于新和互通西侧，起讫桩号K27+534—K35+112.5，线路全长7.579 km，设计速度100 km/h，道路路基宽度33.5 m，6 车道。施工所用预应力小箱梁2826 片。根据要求，提前在预制场制作成型，通过出厂检验后，转至现场用于安装，形成流水化施工作业模式，各道工序的规范性较佳。

2 预应力混凝土箱梁张拉概述

受惠于工艺原理的成熟以及材料的推陈出新，现阶段预应力技术已经在大跨径及其他复杂度较高的桥梁工程中取得应用。预应力混凝土箱梁是较为典型的形式，为提高其承载能力，需合理做好张拉工作。纵观现状，在预应力箱梁施工技术体系中，后张法预应力张拉颇具代表性，其对于提高预应力混凝土箱梁的整体质量具有重要意义。

但也需意识到，若施工技术应用不当或质量控制措施未落实到位，均影响箱梁乃至全桥的质量，甚至诱发安全事故。因此，首先需要明确预应力混凝土箱梁张拉期间的主要问题，再探寻合适的解决办法，从根本上规避不良影响。

3 预应力混凝土箱梁张拉问题成因及解决办法

3.1 锚垫板或锚头周边混凝土开裂

3.1.1 问题描述

张拉或张拉结束后，分布于锚垫板后方的混凝土受到影响，显现裂缝、碎裂等问题。

3.1.2 原因分析

破裂区域的螺旋筋内外部混凝土的质量差异化明显，其中外部混凝土含大量的粗骨料，相比之下内部几乎无粗骨料。究其原因，与锚垫板的螺旋间距偏小有关。在混凝土浇筑施工阶段，部分粗骨料难以通过该间距进入螺旋筋内部，内部的混凝土材料比例不合理，随之影响该处混凝土的强度，进而出现质量问题。

3.1.3 解决办法

（1）按规范合理制造螺旋筋，保证螺旋间距至少达到38 mm，以便在浇筑期间粗骨料可以通过该处。

（2）螺旋筋安装时不得与锚垫板接触，要与孔道同心对中布置并加强固定不得偏移；锚垫板处混凝土采用小直径振捣棒（3 cm）加强振捣密实。

（3）加强振捣与养护，全面保证混凝土的成型质量。

3.2 滑丝

3.2.1 问题描述

张拉期间出现滑丝问题，导致预应力筋的受力失衡，局部受力过大或过小，预应力筋的作用受到抑制。

3.2.2 原因分析

产生滑丝问题的主要原因：①钢绞线及锚具的存放方法不合理，导致其在与外部潮湿空气接触后形成锈斑，或存在油污以及其他问题；②安装期间未采取控制措施，夹片受损；③千斤顶张拉时出现回油速度异常偏快的情况；④夹片的质量不达标，如强度偏低等，导致在张拉过程中发生变形。

3.2.3 解决办法

（1）全面清理锚环孔和夹片，均匀涂抹适量黄油，在此基础上方可安装锚具。

（2）在夹片安装工作中，应严格控制夹片的外露量不得超过3 mm，需具有一致性，夹片捣固均匀，使所有夹片在同一断面。

（3）避免工具锚夹片长期使用的情况，较为适宜的是轮换使用，以免在超负荷状态下出现夹片变形问题。每次安装前均要详细检查夹片，分析其是否存在裂纹或是齿尖受损现象，若有则需更换满足质量要求的夹片。

（4）经张拉作业后，缓慢回油，操作人员密切关注钢绞线和夹片的实际情况，确保无异常；卸下千斤顶和工具锚，详细检查各钢绞线上夹片的刻痕，着重考虑的是其是否具有平齐的特点，若不满足要求，则表明有滑脱现象，需启用千斤顶，对滑束做针对性的补张处理。

3.3 断丝

3.3.1 问题描述

张拉过程中或稳压阶段钢绞线断裂。

3.3.2 原因分析

一般来说，产生断丝的主要原因有：①张拉期间的控制方法不合理，如张拉力偏大等；②千斤顶与锚具间缺乏限位板，导致施工期间夹片难以正常拔出回缩；③钢绞线未进行编号整体穿束，锚具夹片偏硬，加之齿高偏大的影响，在缺乏控制措施时，将形成较大深度的刻痕，加大断丝的发生概率；④预应力筋质量不达标，例如锈蚀、力学性能不合理等。

3.3.3 解决办法

（1）锚垫板喇叭筒与波纹管的连接为重点处理对象，应具有稳定性，同时需保证锚垫板与孔道轴线呈垂直的位置关系；另外，在千斤顶安装工作中，需考虑张拉方向与垫板方向垂直的要求；对顶板组织张拉作业时，需详细检查垂直面的平整度。

（2）按设计要求将锚具、锚垫板、千斤顶及工具锚安装到位。各类材料均满足质量要求，预应力钢绞线下料时，需精准控制下料尺寸，且不可采用电焊或气焊的方法，并采用切割方式，否则易损伤钢绞线。

（3）定期校验千斤顶油表，使用时间超过6 个月或张拉次数超过300 次，要对千斤顶及压力表进行重新标定，若存在油表无法顺利回零、碰撞、失灵等异常现象，需更换油表并做检验，以确保其能够满足要求。

（4）制作预应力筋时对整束和束中的各单根钢绞线进行编号，且每根力筋两端编号相同，并与锚具各孔编号对应；同时，在施工过程中加强对编号标识的保护，并进行梳束、编束并绑扎成束，以保证绑扎间距控制在1.5 m 以内，从而阻止力筋相互缠绕。

（5）若出现断丝问题，首先分析实际情况，再采取针对性的处理方法：①若张拉期间存在断丝问题，需随即暂停张拉，检查断丝的实际情况，判断其原因，对已受损的钢绞线或夹片换新，问题解决后方可恢复张拉作业；②实际操作中，千斤顶进油，经此操作后，钢绞线受力伸长，夹片被略微带出，此时可用钢钎卡住夹片，若无误则将千斤顶回油，使钢丝绳做出回缩动作；③对于夹片无法与钢丝同步回缩的情况，需再次使千斤顶进油，按照此方法多次操作，直至完全将夹片退出为止[1]。

3.4 伸长量与设计值偏差过大

3.4.1 问题描述

张拉量的实测值与设计值（理论值）的偏差超出许可范围，即伸长量偏差大于±6%（总伸长量减去理论伸长量再除以理论伸长量）。

3.4.2 原因分析

产生伸长量与设计值偏差过大的原因主要有：①前期张拉量的理论计算结果缺乏准确性；②管道偏离设计要求；③管道处出现弯折变形现象，或是波纹管残缺，施工中漏浆；④千斤顶张拉阶段所用的张拉机具未经过标定，或仪器过于老旧，由此产生误差；⑤钢绞线内缩量均值Ns量取计算错误；⑥未根据实际情况合理选择初应力，张拉速率过大；⑦实测伸长值的读取不准确以及计算偏差时结果存在误差。

3.4.3 解决办法

（1）在预应力张拉前做好准备工作，经计算后精准确定钢绞线的理论伸长值；组织试张拉，通过此方式验证计算值是否准确，需保证该值具有可行性；校正张拉机具，通常，每半年或是每完成300 次张拉后均要校正[2]。

（2）准确确定实际弹性模量与计算值的偏差，分别对每批钢绞线组织弹性模量检验。施工所用的张拉机具、油压表等装置均要在有效期内，且不出现漏油、保压异常等问题，否则需重新校正。根据关系曲线分析千斤顶的运行情况，判断其是否具有足够的作业精度。

（3）波纹管为重要材料，使用前需做全面的质量检查，任何不达标的波纹管均不予以使用。有效固定管道，可采取定位钢筋“井”字架或U 形架支垫固定的方法，应保证其所处位置的准确性。详细检查工具锚夹片的刻痕，判断其是否存在平齐的关系，若不平齐，则说明存在滑丝现象，需确定滑束，对其进行补张拉。若伸长值超出许可范围，则需随即暂停张拉作业，分析其成因，采取可行的控制措施，恢复正常后方可继续张拉，避免未经处理便直接压浆的情况，否则将明显扩大问题的影响范围，并加大问题的处理难度，造成严重的不良影响[3]。

（4）使用同一类工具锚时，将前3 片预制梁板的各孔预应力筋名义内缩值的平均值作为后续预应力张拉施工计算的固定数值，在计算程序中予以设定，可不再逐束进行现场实测，但要定期复核如更换锚具、千斤顶、不同批次钢绞线。张拉过程中工具锚的钢绞线内缩值计算。

从初应力σ0张拉至相邻级应力σ1时，工具锚的钢绞线内缩值Ns1=（L0′-L1′）。

从初应力σ0张拉至控制应力σK时，工具锚的钢绞线内缩值Ns2=（L0′-LK′）。

张拉过程中工具锚的钢绞线名义内缩值Ns=Ns1+Ns2。

其中，L0′为张拉至初应力σ0时的钢绞线内缩测量初始值；L1′为张拉至相邻级应力σ1（σ1=2σ0）时钢绞线内缩测量值；LK′为张拉至控制应力σK时的钢绞线内缩测量值。

（5）根据实际情况合理选择初应力，钢束长度＜30 m 时，初应力宜取10%～15%σcon（σcon为张拉控制力，钢束长30～60 m时，初应力宜取15%～20%σcon）。

（6）张拉速率宜控制在张拉控制力的10%～25%/min，当钢束长度＞50 m 时，宜取10%/min。

4 结语

综上所述，在预应力混凝土箱梁施工中，张拉为重点内容。针对张拉施工期间存在的问题，应积极探寻其成因，采取针对性的解决办法，从根本上解决问题，给张拉作业的开展创设良好的条件，顺利将张拉工作落实到位，提高预应力混凝土箱梁的质量，推动桥梁建设工作的开展。