桥梁预应力损失成因探究

杨振

摘要：近年来我国桥梁建设进入了前所未有的高潮时期，极大促进了交通运输业的蓬勃发展。由于桥梁预应力损失的影响，桥梁结构的实际应力与设 计应力很难完全吻合，留下安全隐患。本文介绍了桥梁施工中预应力损失的各种原因，并针对竖向预应力、环向预应力、墩顶负弯矩预应力具体分析预应 力损失产生的原因。

关键词：预应力损失;桥梁

一、概况

在預应力桥梁结构中，受到施工水平、材料性能及环境等多方面因素 的影响，预应力筋张拉后实际应力与理论张拉控制应力始终存在一定差距。 预应力损失对桥梁结构的受力、变形会产生巨大影响，严重威胁桥梁结构 的安全及使用性能。

预应力损失的不确定性很大，在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范》（JTG 3362-2018） 中，只是考虑了不可避免的损失，还有一 部分是设计没有办法量化考虑的。下文对常见的预应力损失做一个探究。

二、施工中常见的预应力损失

未到龄期放张。在先张法预应力施工中，为了加快工期，可能在梁体 混凝土强度和弹模未达设计要求时即放张。这会导致混凝土承压后压缩变 形过大，混凝土对预应力筋的握裹作用不足，以及后期收缩徐变过大，这 些都会引起预应力筋回缩和预应力损失。未到龄期放张严重的还会导致梁 体预拱度过大、顶板混凝土开裂以及底板混凝土压碎。

未到龄期张拉。在后张法预应力施工中，常会出现混凝土未到龄期即进行 预应力张拉的情形。此时，梁体混凝土强度和弹性模量未达到设计要求，提前 施加预应力除了可能造成梁体预拱度过大和混凝土损伤之外，还会造成压缩变 形过大，以及后期混凝土收缩徐变过大，都会导致预应力损失超出设计值。

钢绞线滑丝。在预应力筋放张锚固后，夹片“咬不住”钢绞线，或采 用热切割法切割多余钢绞线导致钢绞线因热胀冷缩效应而出现滑动回缩。

钢绞线断丝。钢绞线在波纹管内部和锚具处都有可能发生断丝。在波 纹管内部，如果钢绞线有损伤、锈蚀等初始缺陷，预应力张拉阶段容易因 应力集中而出现断丝。在锚具处，夹片的硬度过大，可能切入钢绞线过多，造成断丝。如果热切割钢绞线，造成钢绞线局部强度下降，也会引起断丝。

欠张拉。预应力筋张拉采用“双控”，以张拉力控制为主，伸长量控制 为辅。但实际施工现场的拉力机未标定，张拉力不准确，也没有测量伸长 量辅助校核，导致预应力筋实际张拉应力达不到或者超过张拉控制应力。

持荷时间不足。预应力筋张拉的持荷时间通常为 5 分钟左右，如果持 荷时间不足或持荷时不随时调整油泵保持规定的张拉力，将无法最大程度 克服预应力筋的应力松弛效应，造成锚固后预应力损失。持荷还有一个目 的是保证预应力分布均匀。

三、特殊预应力损失

在桥梁预应力构造中，除了最常见的承担跨中正弯矩的纵向预应力筋 外，还有一些发挥特殊作用的预应力构造。比如装配式小箱梁中的墩顶负 弯矩预应力、变截面箱梁中的腹板竖向预应力和斜拉桥塔柱中的环向预应 力。这些特殊预应力构造同样会出现预应力损失。

墩顶负弯矩预应力。 装配式小箱梁在架梁后进行体系转换施工时，需 张拉负弯矩束连接墩顶两侧箱梁。负弯矩预应力损失的原因主要有以下几 点。1、由于锚下混凝土没有设置加强钢筋网，钢束张拉时不可避免的会出 现混凝土崩裂破碎等问题，为了避免进一步的破坏，有些预应力钢束不张 拉或只张拉很小的力，导致墩顶负弯矩钢束有效预压力严重不足。2、两侧 箱梁由于架梁施工问题常常存在端部错位现象，负弯矩束波纹管在接头处 出现转角和弯曲，增加了孔道摩阻。 3、 负弯矩束采用的扁波纹管空间狭小，本身孔道摩阻也较大，因此墩顶负弯矩束的预应力损失常常超过设计值。

腹板竖向预应力。变截面箱梁的竖向预应力通常采用精轧螺纹钢筋施 加，调查表明其损失普遍能达到 50%以上。竖向预应力损失大的原因有以 下几点。1、精轧螺纹钢筋是刚性索，施工时螺母、钢筋、锚垫板三者的安 装精度难以达到要求，容易出现偏位、错位、倾斜等现象，导致预应力筋 摩阻增加; 2、张拉完成后锚固螺母拧不到位，导致放张后接缝压缩钢筋回 缩过大; 3、竖向预应力筋较短，与长束相比同样量值的施工误差会引起更 大的预应力损失。4、挂篮施工时常利用竖向预应力筋将轨道固定在梁体上，挂篮将对预应力筋产生竖直向上的作用力，使拧紧的螺母容易松动，造成 预应力筋回缩。

塔柱环向预应力。塔柱环向预应力损失可能由三个原因引起：一是短 束的通病，索塔预应力筋的长度较短，均不到 6m，由预应力筋回缩和锚具 变形等引起的预应力损失较长束更大。二是索塔采用井字形环向预应力，预应力筋曲线形布置，管道摩阻力大。三是塔柱混凝土内普通钢筋、预应 力筋布置密集，施工困难，极易出现管道偏位、张拉不到位等情形，也会 导致预应力的进一步损失。资料表明，索塔总体预应力损失可以达到 50%。

四、结语

造成桥梁预应力损失的原因有很多。我们需要在设计、施工和运营过 程中予以高度重视，保证有效预应力满足规范要求，为后期安全运营提供 坚实支撑。

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