橋梁預應(yīng)力施工隱患分析與精細化施工

1橋梁預應(yīng)力施工隱患分析與精

細化施工技術(shù)重慶交通大學王繼成2?????

梗概一、預應(yīng)力技術(shù)在橋梁中的應(yīng)用二、預應(yīng)力對橋梁的作用三、預應(yīng)力混凝土橋梁病害分析與施工現(xiàn)狀四、預應(yīng)力精細化施工技術(shù)五、預應(yīng)力精細化施工是降低橋梁全壽命成本的保障3

一、預應(yīng)力技術(shù)在橋梁中的應(yīng)用

預應(yīng)力技術(shù)近年來發(fā)展迅速，在預應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、試驗研究、預應(yīng)力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異。預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預應(yīng)力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優(yōu)點。我國已建成許多這類橋梁，如：云南六庫怒江大橋（主跨

154

米）、上海黃浦江奉浦大橋（主跨

125

米）、湖南常德沅江大橋（主跨

120

米）、山東東明黃河公路大橋（主跨120

米）等等。預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋比連續(xù)梁橋有更大的跨越能力，我國于

1988

年建成的廣東洛溪大橋（主跨

180

米），開創(chuàng)了我國修建大跨徑預應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的先例，二十多年來，預應(yīng)力梁橋在全國范圍內(nèi)已建成跨徑大于

120

米的有

74

座。世界已建成跨度大于

240米預應(yīng)力梁橋

17

座，中國占

7

座。

1997

年建成的虎門大橋副航道橋（主跨

270

米）為當時預應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)世界第一。近幾年相繼建成了瀘州長江二橋（主跨

252

米）、重慶黃花園大橋（主跨

250

米）、黃石長江大橋（主跨

245

米）、重慶高家花園大橋（主跨

240

米）、貴州六廣河大橋（主跨

240

米），近期還將建成一大批大跨徑預應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋。4

二、預應(yīng)力對橋梁的作用

預應(yīng)力在橋梁結(jié)構(gòu)中的使用，提高了橋梁構(gòu)件的抗裂度和剛度，有

效改善了構(gòu)件的使用性能，增加結(jié)構(gòu)的耐久性；節(jié)省鋼材與混凝土用

量，對大跨徑橋梁，有顯著優(yōu)越性；減少了混凝土梁的豎向剪力和主

拉應(yīng)力，有利于減小梁的腹板厚度，使梁自重進一步減??；可作為結(jié)

構(gòu)構(gòu)件連接的手段，促進了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展

。?

2.1

縱向、橫向、豎向預應(yīng)力的作用?

縱向預應(yīng)力

縱向預應(yīng)力是預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁式橋的核心，縱向預應(yīng)力的配束

方案是根據(jù)受彎梁的彎矩包絡(luò)圖設(shè)計的，即根據(jù)不同應(yīng)力狀態(tài)下受彎

梁的破壞形態(tài)設(shè)計，包括彎起索、連續(xù)索等。實際工程中腹板斜裂縫

是預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁常見的裂縫形式，是結(jié)構(gòu)裂縫，主要受腹板

縱向預應(yīng)力的大小控制。5式中

:——

荷載短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)下的總撓度；

——

永存預加力所產(chǎn)生的上撓度；

——

由荷載效應(yīng)組合計算的彎矩值引起的撓度值；

——

預加力反拱設(shè)置考慮長期效應(yīng)增長系數(shù)；

——

短期荷載效應(yīng)組合考慮長期效應(yīng)的撓度增長系數(shù)。

縱向預應(yīng)力主要控制橋梁的預拱度，預拱度直接關(guān)系到成橋狀態(tài)下的線形是否與設(shè)計線形相符，并且影響使用狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)的安全。根據(jù)預應(yīng)力作用下橋梁撓度計算的基本理論，預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的撓度由偏心預加力引起的上撓度和外荷載（靜、動載）所產(chǎn)生的下?lián)隙葍刹糠纸M成。即：6

由上式可見，為保證橋梁線形與安全，縱向預應(yīng)力所產(chǎn)生的上撓度應(yīng)能抵消荷載引起的下?lián)隙?，當預加力的長期反拱值小于按荷載短期組合計算的長期撓度時應(yīng)設(shè)置預拱度。

合理確定預加力作用點的位置對預應(yīng)力混凝土梁是很重要的。在彎矩最大的跨中截面處，應(yīng)盡可能使預應(yīng)力鋼筋的重心降低，使其產(chǎn)生較大的預應(yīng)力負彎矩來平衡外荷載引起的正彎矩。如令沿梁近似不變，則對于彎矩較小的其他截面，應(yīng)相應(yīng)地減小偏心距值，以免由于過大的預應(yīng)力負彎矩而引起構(gòu)件上緣的混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力。只要作用點的位置，落在束界的區(qū)域內(nèi)，就能夠保證構(gòu)件在最小外荷載和最不利荷載作用下，其上下緣混凝土均不會出現(xiàn)拉應(yīng)力。

縱向預應(yīng)力還會引起橫向變形。在施工過程中，縱向預應(yīng)力張拉噸位較大，根據(jù)泊松比，產(chǎn)生的橫向變形也較大。這樣，不但提高了對橫向預應(yīng)力筋束張拉質(zhì)量的要求，同時也提高了對縱向預應(yīng)力筋束張拉質(zhì)量的要求，以便保證二者的相互合理性及影響程度，防止因施工不當引起變形過大造成橋梁線形的不足及結(jié)構(gòu)的破壞。

所以對縱向預應(yīng)力張拉質(zhì)量進行檢測控制，使其符合設(shè)計的要求，是保證整個橋梁結(jié)構(gòu)安全最重要的手段。7?

豎向預應(yīng)力

在橋梁結(jié)構(gòu)中，豎向預應(yīng)力和縱向預應(yīng)力兩者結(jié)合來控制腹板的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。理論分析及實踐經(jīng)驗表明，如果豎向預應(yīng)力鋼筋不能充分發(fā)揮作用，橋梁腹板的主拉應(yīng)力就將超過規(guī)范規(guī)定的限值，有可能出現(xiàn)斜裂縫。如果施工質(zhì)量控制不當，使箱梁腹板產(chǎn)生裂縫，對橋梁的剛度和耐久性將產(chǎn)生不利影響，最終影響橋梁的使用壽命。所以，在預應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中，為控制箱梁腹板的斜向裂縫，在腹板中配制豎向預應(yīng)力筋。

現(xiàn)行規(guī)范充分考慮了縱向預應(yīng)力的彈性壓縮損失的計算，但對豎向應(yīng)力的彈性壓縮損失沒有作特別的說明，縱向預應(yīng)力的彈性壓縮損失是基于一維桿件軸向壓縮計算得出的，而豎向預應(yīng)力有其自身的特點：

①

豎向預應(yīng)力筋比較短，與縱向預應(yīng)力筋相比達到相同的應(yīng)力水平，其彈性變形要小得多；

②

豎向預應(yīng)力筋錨固端沿腹板軸向排列，而縱向預應(yīng)力筋的錨固端則排列在箱梁的某個截面上，顯然縱向預應(yīng)力彈性壓縮損失的計算方法不適于豎向預應(yīng)力的計算。8

目前我國在這方面的研究還不夠深入，盡管對豎向預應(yīng)力筋的有效預應(yīng)力可能存在設(shè)計的問題，依據(jù)受力均勻及考慮摩阻等因素對有效預應(yīng)力的影響，所以在施工中可對豎向預應(yīng)力進行檢測，如果允許的情況下可進行全部檢測控制，發(fā)現(xiàn)其存在的規(guī)律，是解決豎向有效預應(yīng)力建立的最直接、最有效的方法。

豎向預應(yīng)力筋常采用精軋螺紋鋼筋，長度不大，因施工、徐變等諸多因素的影響而受到較大的損失，從而使豎向預應(yīng)力筋達不到設(shè)計要求

(

這也是通車后有些橋腹板出現(xiàn)裂縫的主因

)

。根據(jù)現(xiàn)存預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁裂縫檢查結(jié)果及文獻記載，目前國內(nèi)絕大部分箱梁在運營階段都出現(xiàn)了不同形式的裂縫，其中距支座（或橋墩）L

／

4

附近腹板斜裂縫數(shù)量較多，裂縫與主拉應(yīng)力的方向基本垂直，通常腹板內(nèi)側(cè)的數(shù)量較多。此原因是腹板主拉應(yīng)力過大，而在設(shè)計或施工時對豎向預應(yīng)力損失估計不足有關(guān)。9?

橫向預應(yīng)力

橫向預應(yīng)力對箱梁結(jié)構(gòu)的主要作用是加強橋梁的橫向聯(lián)系，增加橋

面板的剛度，增大懸臂板的抗彎能力，使懸臂部分增長，另外也減少

了荷載對橋面的局壓作用。增大結(jié)構(gòu)的橫向整體性后可以增大腹板的

間距

,

懸臂部分寬度

,

這樣可以減少下部工程量，減少造價。還有就是

防止橋面開裂

,

尤其是溫度應(yīng)力導致橋面板的裂縫。

變高度預應(yīng)力混凝土箱梁的底板在垂直平面處具有一定的曲率，因

此，預應(yīng)力鋼束必須按照這種曲率布置。根據(jù)預應(yīng)力等效荷載的原理，

鋼束的曲率引起向下的徑向荷載，這種荷載勢必會受到兩腹板之間底

板橫向彎曲的抵抗。當沒有布置橫向預應(yīng)力束或底板截面尺寸不足時，

會導致底板產(chǎn)生縱向裂縫。10?

2.2

有效預應(yīng)力大小和不均勻度的影響

有效預應(yīng)力的建立直接影響到橋梁的安全性、可靠性和長期使用壽

命。特別是連續(xù)剛構(gòu)橋，由于其跨徑大、張拉噸位大、預應(yīng)力體系和

結(jié)構(gòu)受力復雜等特點，不少工程因預應(yīng)力失控而帶來災難性的后果。

預應(yīng)力混凝土橋梁中，預應(yīng)力的效應(yīng)是比較大的，如果施工不當導

致梁體內(nèi)未能建立合格的有效預應(yīng)力，在荷載作用尤其是活載作用下，

對撓度的影響將更大：有效預應(yīng)力偏小，直接影響預拱度，有效預應(yīng)

力不均勻?qū)е骂A應(yīng)力筋的早期疲勞，危及橋梁使用壽命。不少連續(xù)

剛構(gòu)橋，成橋荷載試驗驗收合格，但不久則嚴重下?lián)?，甚至斷裂，?/p>

是同束有效預應(yīng)力不均度太大所致。11?

2.3

數(shù)學模型的建立與理論計算分析專題

橋梁（空心板）預應(yīng)力施工工藝控制研究（橋梁預應(yīng)力施工質(zhì)量保

證體系研究報告）課題，首先通過從

30m

足尺寸預應(yīng)力空心板梁實驗

及有限元仿真分析兩個方面對預應(yīng)力空心板梁張拉有效預應(yīng)力和各絞

線受力均勻性以及預應(yīng)力的施工順序進行分析比較，通過對已施加預

應(yīng)力的梁進行錨下有效預應(yīng)力和各絞線受力均勻性檢測及對梁體變形

進行綜合評估，形成最優(yōu)的預應(yīng)力施工工藝，以保證梁體在施工中及

服役中的最小變形和其性能優(yōu)化，同時保證最均勻的預應(yīng)力施加與綜

合控制從而達到延長服役年限的目的。12

在課題的研究中，為了使試驗符合實際情況，反映真實狀態(tài)，我們采用足尺寸（

30

ｍ）空心板梁來做有關(guān)實驗。這是因為比例模型處理的有關(guān)參數(shù)的選擇及設(shè)定較復雜，試驗中模型也不能完全真實反映實際情況，另外模型對預應(yīng)力筋、錨夾具等的性能難以處理，對所施加的預應(yīng)力在梁體中的情況（如摩阻影響、應(yīng)力損失等）處理也很難，這些都會對試驗結(jié)果帶來很大影響。足尺寸空心板梁的制作工程量較大，試驗工作量及試驗數(shù)據(jù)量也相應(yīng)的增大，但避免了采用比例縮小模型帶來的一些工作及缺點，同時在整個施工過程中可完全按現(xiàn)行國家標準、規(guī)范、規(guī)程施工，也便于預應(yīng)力的施加及檢測等工作?？招陌辶旱闹谱?/p>

,

我們按四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院設(shè)計的國道主干線重慶

——

湛江公路（重慶段）上橋至界石段裝配式后張法預應(yīng)力砼空心板橋的

“30m

裝配式后張法預應(yīng)力砼空心板梁

”

圖紙進行施工，待施加預應(yīng)力的空心板梁如圖

。13圖

待施加預應(yīng)力的空心板梁14

通過對當前施工順序下的張拉有限元分析，得出各束預應(yīng)力筋有效張拉荷載下的梁體的應(yīng)力及變形，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射在各種有效張拉荷載下的梁體的變形，保證張拉施工中梁體的變形在設(shè)計的允許范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)梁體的智能控制。本研究的主要內(nèi)容有：

1

通過對

30m

跨足尺寸的空心板梁的同步張拉試驗，得出了空心板梁底板、側(cè)板、頂板等跨中、

1/4

跨，

1/8

跨等處的應(yīng)變數(shù)據(jù)。根據(jù)應(yīng)變可以求得應(yīng)力結(jié)果。在課題研究中，我們對預應(yīng)力空心板梁預應(yīng)力施工進行主動控制：留孔、預應(yīng)力筋的編束、梳理、穿束等，從理論、有限元分析模擬及施工等幾方面對梁的反拱度、線型度、扭轉(zhuǎn)等變形及性能進行研究，深入研究現(xiàn)行雙控法的局限性，

并對施工中及施工后有效預應(yīng)力進行控制與監(jiān)控，進行工藝精細化分析。2

通過大型有限元軟件

Ansys

實現(xiàn)對該箱型梁同步張拉過程的仿真分析，分析有限元軟件仿真預應(yīng)力張拉過程的可行性以及分析誤差產(chǎn)生的原因。3

實現(xiàn)對不同張拉順序的有限元仿真，并根據(jù)對不同張拉順序的有限元分析結(jié)果，求得最佳的張拉順序。154

通過對不同的錨下有效張拉力下的有限元仿真，得出超張拉、欠張拉以及不均勻張拉等情況下梁體的變化規(guī)律。并根據(jù)大量的有限元分析，求得梁的錨下有效預應(yīng)力的偏差在多大程度上施工質(zhì)量能保證達到設(shè)計要求。5根據(jù)大量計算生.工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本及人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，得出對梁體在不同有效張拉力作用下各關(guān)鍵點處的變形規(guī)律。通過編制人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制箱型梁張拉施工的程序，實現(xiàn)對預應(yīng)力張拉的施工控制。6

實現(xiàn)對

T

型梁的有限元仿真，將上述成果推廣。通過對馬嘯溪大橋、雷神店大橋的有限元分析及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射施工控制，將成果應(yīng)用于工程實踐中。

研究中通過對空心板梁的材料試驗和預應(yīng)力施加過程中的應(yīng)力、變形、有效預應(yīng)力進行全過程的跟蹤觀測以保證試驗梁體用材的可靠性，獲得理論分析和計算的基本參數(shù)，最重要的是通過試驗及試驗數(shù)據(jù)來分析和驗證理論分析和計算，使本課題的研究建立在理論分析、試驗分析的基礎(chǔ)上，以保證研究的正確性、可靠性。16

三、

預應(yīng)力混凝土橋梁病害分析與施工

現(xiàn)狀?

3.1

病害分析?

梁體下?lián)?/p>

全預應(yīng)力構(gòu)件，預應(yīng)力效應(yīng)的作用是比較大的，其提供的消壓彎矩

能有效保證構(gòu)件的預應(yīng)力度。根據(jù)分析，

150m

的全預應(yīng)力連續(xù)箱梁，

預應(yīng)力對撓度的效應(yīng)是

7cm

。如果預應(yīng)力施工不當，梁體內(nèi)不能建立

有效的預應(yīng)力，在混凝土徐變的共同作用下，梁體必將發(fā)生嚴重的下

撓。撓度過大不但會使跨中主梁下凹，破壞橋面的鋪裝層，影響橋梁

的使用壽命和行車舒適性，甚至危及高速行車時的安全。17

跨中持續(xù)下?lián)系挠绊懸蛩赜校侯A應(yīng)力的損失、結(jié)構(gòu)的剛度、超重、混凝土的收縮徐變、溫度的影響，而最主要的因素是預應(yīng)力的損失。造成預應(yīng)力損失的原因有：預應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失；錨具變形、預應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失；彈性壓縮引起的應(yīng)力損失；預應(yīng)力筋松弛引起的應(yīng)力損失；混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失；還有最重要的原因有效預應(yīng)力不均勻度過大。有效預應(yīng)力不均勻度過大，在橋梁剛建成時問題不會顯現(xiàn)出來，但經(jīng)過一段時間有效預應(yīng)力大的預應(yīng)力筋出現(xiàn)早期疲勞，橋梁跨中的持續(xù)下?lián)弦灿纱水a(chǎn)生

。?

開裂

在預應(yīng)力橋梁使用中發(fā)現(xiàn)，有相當數(shù)量的箱梁在頂板、腹板、底板、橫隔板以及齒塊等部位出現(xiàn)了各種不同形式的裂縫，其中箱梁腹板裂縫最為普遍和嚴重。腹板裂縫一般集中在

1/8

跨至

3/4

跨之間，其中距支座

L/4

附近腹板斜裂縫數(shù)量較多，裂縫開展寬度一般在

0.15

～0.5mm

之間；通常腹板內(nèi)側(cè)的裂縫數(shù)量較多，夏季縫寬較冬季有所增大，較寬的裂縫貫透腹板，在結(jié)構(gòu)上呈一定的對稱性。

經(jīng)分析，箱梁腹板開裂產(chǎn)生的主要原因有：設(shè)計計算方法的影響、混凝土收縮徐變的影響、溫度的影響、施工因素的影響和混凝土應(yīng)力限值的影響。18?梁體斷裂 由于預應(yīng)力筋的有效預應(yīng)力失效或梁體裂縫，特別是縱向預應(yīng)力損 失過大引起下?lián)虾偷装鍣M向裂縫的進一步發(fā)展。當發(fā)展到一定程度， 由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變，使梁體發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。?病害實例 1）鐘祥漢江大橋 鐘祥漢江大橋設(shè)計使用壽命50年，1993年竣工驗收時工程質(zhì)量等 級優(yōu)良，但僅運行10年便成為危橋。2022年檢測，省交通部門就發(fā) 現(xiàn)梁體有裂縫。2022年，大橋“病癥”加劇，主橋箱梁腹板開裂，中 間三跨跨中底板橫向貫穿開裂，且仍在發(fā)展；兩個次邊跨下?lián)蠂乐兀?混凝土劣化嚴重；箱梁接段質(zhì)量較差，箱梁頂板開裂滲水；抽查的底 板縱向預應(yīng)力管道未見壓漿；預應(yīng)力鋼束有斷絲、滑絲現(xiàn)象，部分鋼 筋銹蝕嚴重。大橋荷載等級遠低于原設(shè)計標準，不能滿足使用要求， 被定性為“危橋”。最終與2022年封閉（圖）。19圖

拆除中的鐘祥漢江大橋20 2）三門峽黃河公路大橋 三門峽黃河公路大橋主橋為一座6跨預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，長1310.09米，跨徑布置為105m+4×160m+105m，于1993年建成通車（圖）。2022年6月對該橋的檢查發(fā)現(xiàn)，跨中區(qū)域下?lián)献畲筮_到22cm，另外箱梁腹板出現(xiàn)大量斜裂縫，且裂縫長度數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)承載力有下降趨勢。為確保橋梁正常安全地使用，2022年7月對其主橋上部進行加固。主要加固項目：①增設(shè)體外縱向預應(yīng)力鋼束提高承載力；②處理裂縫，用壓漿、封閉法及粘貼鋼板修補裂縫。③處理蜂窩、麻面和空洞；④處理掉塊、漏筋部位?？偼顿Y達2408萬元，2022年底進行了竣工驗收。為防止大橋出現(xiàn)二次病害，確保大橋安全，自本次工程竣工之日起，在橋兩端設(shè)立超載、超限監(jiān)控室，對過橋車輛進行限速、限距、限載控制，禁止

55

噸以上車輛過橋。21圖

三門峽黃河公路大橋22 3）廣東南海金沙大橋 主橋結(jié)構(gòu)形式為三跨預應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)，跨度為66m+120m+66m。斷面形式為單室箱梁，跨中梁高2.5m，墩頂梁高6.0m，于1994年建成通車（圖、）。 該橋在1999年10月發(fā)現(xiàn)主跨跨中出現(xiàn)明顯下?lián)?，截?000年底，跨中撓度已達22cm左右。2022年4月檢測單位對該橋進行全面檢查和靜動載試驗，檢測結(jié)果如下：主橋的中跨跨中嚴重下?lián)弦堰_23.8cm；箱梁兩側(cè)腹板出現(xiàn)大量的斜剪裂縫，最大裂縫達到1mm；靜載試驗檢測的應(yīng)力及撓度的效驗系數(shù)大于1.05，橋梁總體承載能力下降；靜載試驗時腹板斜裂縫寬度均有加寬，最大增量達0.5mm；動載試驗結(jié)果顯示主橋整體剛度降低，結(jié)構(gòu)品質(zhì)下降。 從該橋的試驗檢測資料來看，該橋跨中下?lián)洗螅盒奔袅芽p多，其抗彎和抗剪承載能力都存在不足。23

4

）黃石長江大橋

黃石大橋為一座

5

跨預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為162.5m+3×245m+162.5m

，于

1995

年建成（圖

、

）。

圖

黃石長江大橋24圖

黃石長江大橋立面布置

該橋通車運營

3

年后，跨中仍然持續(xù)下?lián)?。該橋運營

7

年后，各跨跨中均有明顯下?lián)?，與成橋時相比，大橋北岸次邊跨

2

號墩和

3

號墩之間主梁跨中下?lián)侠塾嬕堰_

30.5cm

，中跨

3

號墩和

4

號墩之間主梁跨中下?lián)弦堰_

21.2cm

，南岸次邊跨

4

號墩和

5

號墩之間主梁跨中下?lián)侠塾嬕堰_22.6cm

。25 5）虎門大橋輔航道橋 虎門大橋輔航道橋為一座3跨預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置 為150m+270m+150m，于1997年建成通車，是當時世界上最大跨徑 的預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。連續(xù)7年的觀測表明，承臺豎直變位和 墩頂角位移很小，但主跨跨中下?lián)蠐隙戎鹉暝鲩L，而且尚未停止。 2022年11月測量數(shù)據(jù)表明，與成橋時相比，左幅橋跨中累計下?lián)线_ 22.2cm，右幅橋跨中累計下?lián)线_20.7cm。 圖虎門大橋輔航道橋 跨中撓度發(fā)展266）潭州大橋

潭州大橋撓度與裂縫分析27

7

）廣州洛溪大橋

洛溪大橋主橋箱梁的頂板、腹板、底板局部地區(qū)出現(xiàn)不同程度的裂縫和破損，腹板裂痕

77

條，橫隔板裂痕

99

條，最長的一條裂縫位于主橋

1

號箱梁右側(cè)腹板上，寬

0.56mm

，長

2.15m

。這些絕不允許出現(xiàn)的裂縫，說明大橋結(jié)構(gòu)方面已存在安全隱患。同時，橋梁局部區(qū)域砼保護層不足，滿足不了現(xiàn)行《砼規(guī)》的規(guī)定。南北引橋梁體砼已有部分裂縫超標，支座出現(xiàn)剪切變形或傾斜及老化，需立即整修、更換，部分橋墩蓋梁局部鋼筋外露、銹蝕，蓋梁出現(xiàn)較多裂縫，部分超標。

圖

裂縫和破損28 8）江津長江公路大橋 江津長江公路大橋建成于1997年，主橋為（140+240+140）m預 應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（圖），主橋箱梁運營9年后，出現(xiàn)主跨 跨中下?lián)?，箱梁頂、底、腹板開裂等病害。2022年，對該橋采取箱梁 頂、底板粘貼纖維布和鋼板、箱梁腹板布置體外預應(yīng)力索的方式對裂 縫和梁體下?lián)线M行加固處理。 圖江津長江公路大橋29

9

）高家花園大橋

重慶高家花園嘉陵江大橋，橋型為預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（圖

）。主跨

240

米，主橋跨徑組合：

140m+240m+140m

。橋?qū)?/p>

31.5m

。主梁為兩幅單室箱型梁，采用三向預應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1996

年

1

月開工，

1998

年

12

月竣工。

由于箱梁腹板、頂板等部位開裂、跨中下?lián)蠂乐氐仍?，今年進行

主橋箱梁加固，

9

月

3

日，箱梁內(nèi)加固施工起火，對重慶內(nèi)環(huán)高速公路

的交通造成嚴重影響。

圖

高家花園大橋30 10）2022年7月15日，津晉高速公路港塘收費站800米外匝道連續(xù)箱梁橋垮塌，5輛載貨車墜落，造成6人死亡，4人受傷。 圖津晉高速公路連續(xù)梁橋31 11）錫澄高速公路江陰互通式立交主線橋 錫澄高速公路是同江至三亞、北京至上海國道主干線的一段，北起 江陰長江大橋，南接滬寧高速公路。江陰高架橋是錫澄高速公路連接 江陰長江大橋的主要橋梁，全長3.97km。自2022年2月起，發(fā)現(xiàn)江陰 高架橋箱梁底板產(chǎn)生不同程度的裂縫，經(jīng)分析，該裂縫是由于預應(yīng)力 不足導致梁底開裂，結(jié)構(gòu)承載能力下降，從而使梁體不滿足結(jié)構(gòu)正常 使用要求。2022年，對江陰高架橋上的六座橋梁采用在梁底板粘貼碳 纖維布和鋼板、梁內(nèi)布置體外預應(yīng)力索的方式對進行加固處理。 圖錫澄高速公路江陰互通式立交主線橋3212

）重慶某高速路空心板底部大量裂縫

圖

空心板底部裂縫33

13

）科羅

·

巴島

(Koror—Babeldaob)

橋

科羅

·

巴島

(Koror—Babeldaob)

橋是一座跨中帶鉸的

3

跨連續(xù)預應(yīng)力

混凝土剛架橋，其跨徑組合為

72m+241m+72m

，是當時世界上同類

橋梁中跨徑最大者。

1978

年建成通車，通車后不久就產(chǎn)生了較大的撓

度，到

1990

年，其撓度達到

1.2m

。后來采用體外束施加預應(yīng)力，是

主跨中央撓度減小。

1996

年加固結(jié)束，加固不到

3

個月又發(fā)生倒塌事

故。圖

科羅

·

巴島

(Koror—

Babeldaob)

橋34 14）美國明尼蘇達州明尼阿波利斯市的一座橋梁于當?shù)貢r間2022年8月1日晚發(fā)生坍塌。 圖美國某城市橋梁35 15）2022年9月1日，巴基斯坦南部城市卡拉奇一座橋梁部分斷塌，致使在橋上行駛的一輛客車和數(shù)輛其他汽車從橋上翻落，并被埋在廢墟里，造成至少5人死亡、多人受傷。 圖巴基斯坦某橋梁36

16

）

2000

年

11

月

27

日晚

9

時

45

分左右，正在施工的深圳鹽壩高速公路起點高架引橋突然坍塌，正在橋面作業(yè)的

69

名工人隨橋面滾落墜下。

圖

深圳某高架橋3717

）美國加州

Parrots

Ferry

Bridge

（主跨

195m

）跨中明顯下?lián)?/p>

圖

Parrots

Ferry

Bridge

跨中下?lián)?8

由以上實例可見：預應(yīng)力混凝土橋梁的病害主要是梁體下?lián)虾烷_裂。而這種病害在剛成橋的檢測和試驗中無法體現(xiàn)，特別是梁體的下?lián)?，在成橋荷載試驗時，橋梁的承載力能夠達到要求，但運營階段，在荷載特別是活載作用下，跨中將持續(xù)下?lián)稀＿@是由于有效預應(yīng)力不均勻度過大造成的預應(yīng)力損失過大，相當于有效預應(yīng)力大的鋼筋承受了本應(yīng)該所有預應(yīng)力筋承受的力，這樣有效預應(yīng)力大的鋼筋在使用階段逐漸屈服，梁體也隨之下?lián)?。而隨著梁體下?lián)虾烷_裂的不斷發(fā)展，橋梁承載力將嚴重下降，甚至有斷裂的危險。39?

3.2

預應(yīng)力施工現(xiàn)狀

現(xiàn)今施工技術(shù)的不成熟是造成了橋梁病害的主要原因，以下就是目

前施工工藝存在的問題。?

同束有效預應(yīng)力不均勻度過大

由于單索受力不均勻性過大，預應(yīng)力筋張拉過程中常有斷絲或滑絲

現(xiàn)象存在，這主要因為單根穿束造成絞線相互纏繞，已纏繞的絞線始

終是長短不一致的，不能達到受力均勻，即使多次調(diào)索也無濟于事，

由此嚴重影響預應(yīng)力的有效性和預應(yīng)力筋的使用壽命，還有可能導致

嚴重的工程事故發(fā)生。張拉后即使絞線沒有進入屈服階段，但其錨下

預應(yīng)力經(jīng)過長期的衰減后，在使用階段仍然可能大于其疲勞極限

0.65

，在汽車等活載作用下將造成絞線的早期疲勞斷裂。（如圖

）：

施工工藝不當導致單索索力不均，引起斷絲、滑絲。40圖

（滑絲、飛錨）41?

同斷面有效預應(yīng)力大小和不均勻度不滿足要求

施工過程中由于種種原因，導致張拉控制應(yīng)力與設(shè)計值偏差過大，

預應(yīng)力過大，可能導致預應(yīng)力筋的破斷，造成結(jié)構(gòu)過大變形或出現(xiàn)裂

紋；過小，則預應(yīng)力度不足，造成結(jié)構(gòu)開裂、下?lián)系取?/p>

預應(yīng)力張拉控制一般采用

“

雙控法

”—

壓力表讀數(shù)和伸長值，預應(yīng)

力的大小主要由普通壓力表控制，嚴格按照規(guī)范的施工工藝進行預應(yīng)

力施工，

“

雙控法

”

是可以滿足錨下有效預應(yīng)力控制精度要求的。但

“

雙控法

”

存在人工讀數(shù)的影響、壓力表標定條件與現(xiàn)場施工條件之

間的差異等將導致誤差。普通壓力表精度較低，對于大噸位預應(yīng)力束

難于準確控制張拉應(yīng)力；其次，所用機具的標定混亂：千斤頂、壓力

表和油泵應(yīng)當是一個完整的張拉施力系統(tǒng)，必須結(jié)合施工現(xiàn)場整體標

定，實際上卻是分割標定

——

只標定千斤頂與壓力表，有的還是動態(tài)

標定，其誤差大又違背使用條件，往往導致張拉停頓持荷中張拉力偏

大。42

張拉完畢后錨固前持荷時間過短，不能保證預應(yīng)力的充分傳遞，尤其是對于較長的預應(yīng)力筋，張拉完畢后未及時壓漿可能導致預應(yīng)力筋在壓漿前銹蝕。

另外，采用懸臂法澆筑的連續(xù)剛構(gòu)橋，預應(yīng)力管道跨越幾個節(jié)段，預應(yīng)力鋼束與管道的實際摩擦系數(shù)

μ

以及管道偏差系數(shù)

k

通常比規(guī)范規(guī)定的要大。

梁中同斷面束力不均，導致梁體有害變形。如下圖

，穿束工藝不當和管道漏漿，導致絞線無法穿全，整束束力變小。43?

錨具質(zhì)量存在問題根據(jù)國家標準《預應(yīng)力筋錨具、夾具和連接器》（

GB/T

14370

）的要求，預應(yīng)力筋錨具、夾具和連接器應(yīng)具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適用性，能確保充分發(fā)揮預應(yīng)力筋的強度，安全地實現(xiàn)預應(yīng)力張拉作業(yè)，同時還應(yīng)進行靜載錨固性能試驗，用于有抗震要求結(jié)構(gòu)中的錨具、預應(yīng)力筋

—

錨具組裝件還應(yīng)滿足循環(huán)次數(shù)為

50次的周期荷載試驗。但在進行周期荷載性能試驗時，現(xiàn)行的人工加載試驗設(shè)備存在以下缺點：1

）

加載速度不容易控制：

GB/T

14370

標準中要求的加載速度為100

MPa/min

，手動控制試驗設(shè)備不易實現(xiàn)。

2

）無法實施周期荷載試驗：周期荷載試驗要求在預應(yīng)力鋼材抗拉強度標準值的

40

％到

80

％之間循環(huán)荷載

50

次，手動進行這樣的控制幾乎是不可能的。3

）靜載試驗的加載重復精度低：由于是人工手動控制，同組試驗結(jié)果可能會有較大差異。44?

預應(yīng)力張拉控制存在問題

現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（

JTJ

041

）中明確要求：預應(yīng)力

筋的張拉順序應(yīng)符合設(shè)計要求，當設(shè)計未規(guī)定時，可采取分批、分階

段對稱張拉。由于缺乏有效監(jiān)控手段，對預應(yīng)力筋張拉的同步性和對

稱性至今沒有明確的質(zhì)量標準；而后張拉預應(yīng)力束對梁體施加的壓力

給先張拉預應(yīng)力束造成的損失，梁體非對稱受力必將引起梁體的平彎

和扭曲，特別是采用彎橋、坡橋、斜橋型式的城市立交橋由于受到曲

率的影響，非對稱受力過大必將導致梁體產(chǎn)生過大不利變形。

由于受到監(jiān)測手段的限制，橋梁工程預應(yīng)力束同步張拉一般采用步

話機人工控制，其同步精度根本無法保證，施工現(xiàn)場對該問題也沒有

足夠的認識和重視，基本上處于感官控制的階段。

張拉中停頓時間不充分，使得預應(yīng)力筋回縮、錨具變形等原因引起

的預應(yīng)力損失十分大，嚴重影響有效預應(yīng)力的建立。45?

缺乏檢測驗收評估手段

現(xiàn)行規(guī)范對預應(yīng)力工程施工中有效預應(yīng)力控制與檢測，都有十

分明確的要求，但僅僅采用雙控法根本無法達到規(guī)范的要求。由于

缺乏完整的檢測手段。使用傳感器進行檢測的方法只能被動檢測，

不能主動控制，同時精度不高，加之價格因素，無法完全實現(xiàn)。造

成混凝土結(jié)構(gòu)中建立的預應(yīng)力狀況與設(shè)計相差較大，使得梁體存在

問題而導致其下?lián)虾统霈F(xiàn)裂縫，甚至斷裂等后果。46四、預應(yīng)力精細化施工?

4.1

錨具質(zhì)量控制（該系統(tǒng)已獲國家專利）?

錨具綜合試驗及其目的錨具綜合試驗研究的項目包括：靜載錨固試驗、錨具內(nèi)縮量試驗、摩阻損失試驗和張拉錨固工藝試驗等。

錨具回縮包括張拉端回縮和錨固端回縮。張拉端回縮影響錨下預應(yīng)力的損失，由于限位板高度的影響無法直接測量，只能通過預應(yīng)力損失值求回縮，此項回縮是在錨具內(nèi)縮量試驗中進行，最終的目的是測試錨具對預應(yīng)力損失的影響；錨固端回縮體現(xiàn)的是夾片與絞線跟蹤回縮的一致性和同步性，此項測試在靜載試驗中進行，可在張拉過程中用計算機記錄其回縮的曲線圖（此曲線圖只能在第一次張拉過程中或者單獨作靜載試驗時繪制，因為一旦張拉完畢后，夾片就回縮到位，即使放張夾片也不會再松弛，除非用退錨器退錨），最終目的通過測量觀察絞線和夾片咬合是否可靠，特別是張拉到

80%

時，回縮是否達到穩(wěn)態(tài)，如果不符合要求的，在張拉過程中絞線容易出現(xiàn)滑絲和飛錨。47

錨具回縮包括張拉端回縮和錨固端回縮。張拉端回縮影響錨下預應(yīng)力的損失，由于限位板高度的影響無法直接測量，只能通過預應(yīng)力損失值求回縮，此項回縮是在錨具內(nèi)縮量試驗中進行，最終的目的是測試錨具對預應(yīng)力損失的影響；錨固端回縮體現(xiàn)的是夾片與絞線跟蹤回縮的一致性和同步性，此項測試在靜載試驗中進行，可在張拉過程中用計算機記錄其回縮的曲線圖（此曲線圖只能在第一次張拉過程中或者單獨作靜載試驗時繪制，因為一旦張拉完畢后，夾片就回縮到位，即使放張夾片也不會再松弛，除非用退錨器退錨），最終目的通過測量觀察絞線和夾片咬合是否可靠，特別是張拉到

80%

時，回縮是否達到穩(wěn)態(tài)，如果不符合要求的，在張拉過程中絞線容易出現(xiàn)滑絲和飛錨。

摩阻測試測定的是張拉端摩阻而不是錨固端摩阻，它包括錨圈口摩阻和錨墊板（喇叭口）摩阻。摩阻損失在張拉過程中體現(xiàn)，張拉力越大，絕對損失（即摩阻損失值）越大，而相對損失（即摩阻損失占張拉力值的比例）變化不大，摩阻損失一般取

80%

時的相對損失。摩阻測試的目的是解決超張拉系數(shù)，其損失不能太大，太大說明折彎損失大易引起滑絲，而錨圈口摩阻損失太大也容易引起滑絲斷絲。48

張拉錨固工藝試驗是為了使錨具適應(yīng)現(xiàn)場施工特點所進行的性能測試。由于千斤頂?shù)男谐逃邢?，而預應(yīng)力筋往往很長，這時需要倒頂，倒頂中就需要解決好臨時錨固和多次張拉的問題；但在分級多次張拉后，預應(yīng)力筋的受力均勻性不能受到影響；當張拉發(fā)生故障或有預應(yīng)力筋受力嚴重超差，必須退錨重新穿索張拉，需要用退錨器人工放松預應(yīng)力筋；預應(yīng)力筋在夾片孔中自由對中關(guān)系到絞線受力均勻性，如果不能對中，錨具在多次張拉后易發(fā)生滑絲飛錨。

錨具的靜載錨固性能試驗是檢測錨具質(zhì)量重要的試驗，它能綜合反映出錨板、夾片的硬度、強度、錨固能力等方面的性能，并能對多次張拉錨固后絞線受力均勻性進行考核。

經(jīng)過錨具綜合試驗（靜載錨固試驗、錨具內(nèi)縮量試驗、摩阻損失試驗和張拉錨固工藝試驗等），能夠確保在使用過程中錨具的可靠性、安全性和長期穩(wěn)定性，對無粘結(jié)筋尤為重要。?

錨具綜合試驗設(shè)備由于現(xiàn)行的人工加載試驗設(shè)備無法達到錨具綜合試驗的要求，可采用預應(yīng)力錨具和連接器綜合試驗臺（圖

為臺架圖、圖

為安裝原理圖）。預應(yīng)力錨具和連接器綜合試驗臺克服了一般的試驗臺架手工加載、人為因素影響大、質(zhì)量難以控制的缺點。整個試驗過程完全由計算機控制，可實現(xiàn)全過程的有效監(jiān)控，具有高精度、重復精度和操作安全、可靠的特點，能準確、科學地對錨具性能進行檢測和評價。同時可進行錨具回縮及其徑向變形自動跟蹤測試，描繪相應(yīng)曲線（圖

、圖

），自動分析相應(yīng)變化規(guī)律性，滿足國際預應(yīng)力學會最新測試要求計算機設(shè)有人機對話界面。只要輸入試驗要求的參數(shù)，開動泵站，即可進入計算機自動控制，屏幕上清晰顯示試驗過程中的圖像與數(shù)據(jù)（圖

、

），實現(xiàn)實時跟蹤控制。一旦進入屈服區(qū)或圖像異常，立即報警，提醒操作人員注意避免事故發(fā)生。加載時自動生成周期圖像，具有峰值留存功能。對連接器試驗，可自動定心和調(diào)索。所有試驗均能自動打印實驗結(jié)果，并出具相應(yīng)的試驗報告。試驗過程中采集的數(shù)據(jù)自動保存，并可任意設(shè)定步長、打印數(shù)據(jù)清單。此外，對連接器試驗，可長短臺架并用，使連接的錨具端先獲得定心和調(diào)索，然后再裝擠壓套的絞線，進行另一端調(diào)索，這樣調(diào)索精度高，取消了另一個大千斤頂，

49

試驗可靠、精度高。50圖

預應(yīng)力錨具與連接器綜合試驗臺51圖

預應(yīng)力錨具和連接器綜合試驗臺安裝示

意圖1

工具錨

2

液壓千斤頂

3

限位板

4

錨具

5

水泥墩（含螺

旋筋和錨墊板）

6

臺架體

7

傳感器

8

液壓千斤頂

9

工作

錨52圖

靜載試驗中絞線、夾片相對錨具的位移

變化曲線53圖

錨具徑向變形曲線54圖

靜載試驗曲線55圖

周期荷載試驗曲線56?

4.2

疏編穿束（該系統(tǒng)已獲國家專利）?

疏編穿束工藝

為了避免單根穿束引起的絞線相互纏繞，導致張拉時絞線受力嚴重

不均。我們強調(diào)采用整束穿束系統(tǒng)進行穿束，此工藝已在不少工程中

得到應(yīng)用，對多索、長索效果更加明顯，方法如下：

1

）對于預制梁等預應(yīng)力筋束長度較短的構(gòu)件，用錨具疏順鋼絞線，

每隔

1

米綁扎一次，以使絞線順直、等長，綁扎成束順直不扭轉(zhuǎn)，以

提高其剛度便于穿束，禁止在鋼絞線不順直的情況下綁扎成束。穿束

時，應(yīng)整束穿入，注意前端封頭，以便于導向穿束，穿束時只做平動，

切不可轉(zhuǎn)動或扭動。若遇阻力，可前后拖動（平動），或用牽引。572

）對于預應(yīng)力筋長度較長、整束索數(shù)較多的現(xiàn)澆預應(yīng)力構(gòu)件，一般的整束穿束方法操作困難，甚至可能無法完成。此時可采取以下方法（圖

）：鋼絞線下料完畢后在其一端套入錨板作為梳束工具（也可用限位板），用砂輪鋸將該端鋼絞線各索端頭切割

20

～

30cm，但保留中心一根鋼絲，將中心絲穿入具有與錨具相似位置孔的牽引螺塞后鐓頭（圖

），鐓頭直徑大于牽引螺塞孔的直徑，以滿足整束穿束時拖動絞線平動的要求。牽引塞上各孔距略大于鋼絞線直徑，鐓頭后的整束鋼絞線（圖

）通過牽引螺塞和螺旋套連接（圖

），牽引螺塞外徑和螺旋套內(nèi)徑相同，均帶有絲口，擰緊即可，螺旋套另一端由卷揚機上的鋼絲繩牽引。絞線穿束前鋼絞線端頭（包括切割部分）須用膠帶纏繞保護（注意牽引頭纏膠帶以前，應(yīng)先用卷揚機牽引，使各絞線在鐓頭處長短一致），防止穿束過程中鋼絞線端頭散索。將牽引螺塞與螺旋套連接，螺旋套另一端由卷揚機上的鋼絲繩牽引，穿束時由卷揚機緩慢牽引整束絞線平動完成整束穿束，這里要提醒絞線的出口端牽引方向與波紋管出口切線方向一致，進口端絞線也要與該端的波紋管切線方向一致?？衫棉D(zhuǎn)向滑輪，配之相應(yīng)搭架，能滿足此項要求，牽引端卷揚機只提供克服絞線移動的摩擦力（波紋管內(nèi)或外），若受場地限制可增加卷揚機來克服絞線重力。鋼絞線牽引時應(yīng)采用錨板邊梳理邊綁扎，綁扎間距宜為

1.0m

。在穿束過程中，注意對系統(tǒng)的保護。圖

疏編穿束示意圖1.

梳束板（或錨具）

2.

鋼絞線

3.

牽引螺塞

7.

綁扎膠帶

13.

扎絲

5859圖

整束穿束的牽引套60圖

鋼絞線的墩頭61圖

鐓頭后整束鋼絞線及牽引頭62圖

牽引頭和牽引套連接后63

3

）對于分節(jié)段施工的連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋，宜采用梳束板梳束。梳束板上各孔的大小略大于鋼絞線直徑，但也不易過大，防止其在穿束過程中扭轉(zhuǎn)與其它鋼絞線纏繞。梳束板各孔的間距宜為

2mm

，并且各孔位應(yīng)做好對應(yīng)編號，其位置應(yīng)與錨具安裝孔位保持一致。梳束時，連接器周邊帶擠壓套的絞線與梳束板之間鋼絞線線形平順，沒有相互纏繞，對已梳理順直的鋼絞線可在遠端進行逐段綁扎。梳束結(jié)束后，將綁扎好的整束鋼絞線進行編號再穿束。由于梳束板比錨具輕巧，在預應(yīng)力筋束較短的構(gòu)件施工中，使用梳束板更加方便。

4

）在疏編穿束進行之前，預應(yīng)力筋管道的安裝一定要符合要求。管道在直線段應(yīng)平順，在曲線段應(yīng)圓滑，接頭兩端與被接管交接處必須用密封膠帶或塑料熱縮管封裹，以防接縫處進漿堵塞管道，管道連接處應(yīng)平順。安裝完畢后，應(yīng)采取可靠措施，防止水或其他雜物進入管道，特別是在澆筑混凝土時，一定要避免混凝土滲入管道，造成堵塞。

施工單位按照疏編穿束工藝進行，在工藝實施過程中，疏束與穿束可分別同時進行，在熟練掌握后不僅不會耽誤工期，還能大大提高工程效率，并消除各根絞線受力不均引起的滑絲、斷絲等事故。64?

疏編穿束實例疏編穿束不當會嚴重影響各絞線受力的

均勻性

，見下表：656667?

經(jīng)有效預應(yīng)力進行檢測控制，采用整束穿

束的方法進行施工后，取得了明顯效果，

同束索力不均勻度大為改觀，絕不會出現(xiàn)

張拉中的斷絲現(xiàn)象，檢測數(shù)據(jù)見下表：68697071

分段張拉錨固的預應(yīng)力束，由于受到梁段長度的限制，縱向預應(yīng)力束普遍較短，分段張拉時用連接器接長預應(yīng)力束，各孔內(nèi)絞線極易纏繞。這就對預應(yīng)力束的疏、編、穿束工藝提出了更高的要求。根據(jù)我們現(xiàn)場觀測，有些施工單位由于工期緊、施工難度大等原因，預應(yīng)力束的安裝沒有嚴格按照規(guī)范要求的疏、編、穿束工藝執(zhí)行（見圖

），故不均勻性嚴重（見下表）。

圖

預應(yīng)力施工現(xiàn)場7273

帶擠壓套的絞線在完成

P

型錨具（連接器周邊槽）安裝后必須逐根編號，套入錨具進行梳理，錨具各孔位也應(yīng)做好對應(yīng)編號，此位置應(yīng)與錨具安裝孔位保持一致。

P

錨與梳理錨具之間各絞線線形圓順，不得有纏繞現(xiàn)象發(fā)生。同時應(yīng)采用扎絲對已梳理順直的絞線逐段綁扎，綁扎間距不宜大于

1m

。綁扎完畢的絞線方可依次安裝罩殼、緊箍環(huán)和波紋管。為慎重起見，在預應(yīng)力張拉前還應(yīng)采用單索張拉千斤頂對各索預應(yīng)力筋逐根預緊，預緊力為

0.15con

。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)問題、進行整改，精細化施工工藝，采取上述工藝進行整束穿束后，預應(yīng)力施工質(zhì)量有了明顯的改觀，同束索力不均勻度完全合格（見下表）。7475?

4.3

預應(yīng)力張拉施工?

張拉準備

張拉前混凝土幾何尺寸必須符合設(shè)計要求，錨墊板下混凝土密實、無蜂窩及其它明顯缺陷?；炷翉姸?、齡期必須符合設(shè)計要求。張拉時錨墊板下混凝土若有蜂窩及其它缺陷，應(yīng)在拆模后立即進行處理，待處理完畢后方可張拉。這樣做的原因是：張拉時，錨墊板下混凝土承受很大的壓應(yīng)力，如果其質(zhì)量不滿足要求，會造成張拉時發(fā)生意外。

張拉前對儀器進行標定。成套（千斤頂、油壓表系統(tǒng)與張拉儀）同時標定（至少保證同規(guī)格型號千斤頂系統(tǒng)有一組與張拉儀同步標定），能提高其讀表精度，使傳統(tǒng)的雙控法進一步發(fā)揮良好的作用。在檢測控制中，逐步讓施工人員適應(yīng)準確定位精讀油壓表數(shù)，提高張拉力的控制精度。施加預應(yīng)力所用的機具設(shè)備及儀表應(yīng)由專人使用和管理，并應(yīng)定期維護和校驗。千斤頂與壓力表應(yīng)配套校驗，以確定張拉力與壓力表之間的關(guān)系曲線，校驗應(yīng)在經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計量技術(shù)機構(gòu)定期進行。千斤頂、油壓表系統(tǒng)與張拉儀應(yīng)成套同時標定，至少保證同規(guī)格型號千斤頂系統(tǒng)有一組與張拉儀同步標定。壓力表與壓力電阻變送器

——

油壓傳感器，輸出

Mpa

與電壓。76

張拉機具設(shè)備應(yīng)與錨具配套使用，并應(yīng)在進場時進行檢查和校驗。對長期不使用的張拉機具設(shè)備，應(yīng)在使用前進行全面校驗。標定張拉設(shè)備用的試驗機或測力計精度，不得低于

±2%

。壓力表的精度不宜低于

1.5

級，最大量程不宜小于設(shè)備額定張拉力的

1.3

倍。標定時千斤頂活塞的運行方向，應(yīng)與實際張拉工作狀態(tài)一致。

使用期間的校驗期限應(yīng)視機具設(shè)備的情況確定，當千斤頂使用超過6

個月或

200

次或在使用過程中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或檢修以后應(yīng)重新校驗。彈簧測力計（油壓表）的校驗期限不宜超過

2

個月。當發(fā)生下列情況之一時，應(yīng)對張拉設(shè)備重新標定：

1

）千斤頂經(jīng)過拆卸修理；

2

）千斤頂久置后重新使用；

3

）壓力表受過碰撞或出現(xiàn)失靈現(xiàn)象；

4

）更換壓力表；

5

）張拉中預應(yīng)力筋發(fā)生多根破斷事故或張拉伸長值誤差較大。77

千斤頂、壓力表和油泵應(yīng)當是一個完整的張拉施力系統(tǒng)，千斤頂顯示張拉力值，油壓表顯示兆帕數(shù)，兩者的相互轉(zhuǎn)換與油缸本身性質(zhì)（如張拉油缸面積）相關(guān)，因此必須結(jié)合施工現(xiàn)場整體靜態(tài)標定，實際上在許多施工現(xiàn)場卻是分割標定

——

只標定千斤頂與壓力表，有的還是動態(tài)標定，其誤差大又違背使用條件，往往導致張拉停頓持荷中張拉力偏大。由于千斤頂摩阻值在低壓力狀態(tài)下表現(xiàn)強烈，影響大，在標定時應(yīng)盡量滿量程標定（至少

80%

）以上，以減少摩阻的影響。一般情況下，千斤頂?shù)膬?nèi)泄漏不允許過大，內(nèi)泄漏過大使千斤頂無法保壓，也無法靜態(tài)標定，不能進行張拉中的持荷保壓，將導致張拉失控。油壓傳感器是電子元件，其精度很高，能夠達到

3‰

。在標定過程中，油壓傳感器有校正作用，在其使用后期，可以對油壓表讀數(shù)進行多次校核，而無須將油壓表送檢測中心校核。油壓傳感器自身精度必須達到

0.5

級。由于油壓傳感器只能顯示電壓值，只有在使用中配套二次儀表，與張拉力系統(tǒng)（千斤頂、油壓表）配套標定方可顯示張拉力值。油壓傳感器標定時，應(yīng)使用

20%

以上的量程標定，過?。ㄐ∮?0%FS

）會導致誤差增大。78

無論何種測力裝置在小于滿量程

10%

后，其精度往往較差。油壓傳感器由于自身精度高，未與千斤頂配套標定顯示張拉力值時，也可使用，但精度受到影響：油壓傳感器自身標定時，只顯示油壓與電壓關(guān)系，而安裝在張拉系統(tǒng)后，受千斤頂性能（如活塞與油缸摩阻）影響，其油壓與活塞面積乘積與張拉力有些偏差。在小量程（小于

10%FS

），誤差太大；在

50%FS

時情況大大好轉(zhuǎn)，可以使用，不過最好與千斤頂壓力表共同標定一次，還可對張拉系統(tǒng)作長期標定控制。79?

張拉施工工藝

預應(yīng)力筋的張拉，應(yīng)采取多頂同步分級張拉工藝，使梁在施加預應(yīng)

力的過程中受力均勻、對稱且同步。施加預應(yīng)力后，各束受力不均勻

度高，不會發(fā)生像傳統(tǒng)逐束張拉時，梁體受到偏心力矩發(fā)生彎曲扭轉(zhuǎn)，

施加預應(yīng)力過程中對稱、同步，受力均勻，不產(chǎn)生有害變形。

張拉施工時，各張拉機具應(yīng)在保壓持荷均達到穩(wěn)定后同步放張。為

排除混凝土的彈性壓縮不均、預應(yīng)力筋回縮及錨具變形不均等對張拉

后有效預應(yīng)力的影響而產(chǎn)生同斷面有效預應(yīng)力不均勻，采用設(shè)計規(guī)定

的分級張拉程序，盡量消除各束預應(yīng)力損失不均帶來的有效預應(yīng)力偏

差。必要時可測出全斷面的錨下有效預應(yīng)力，求出張拉順序影響系數(shù)，

校正張拉應(yīng)力，以消除先后張拉影響。

張拉應(yīng)力為張拉控制應(yīng)力與錨圈口摩阻損失之和，其值必須小于預

應(yīng)力筋的屈服極限，此時預應(yīng)力筋處于彈性狀態(tài)，經(jīng)多次張拉后能夠

恢復到初始狀態(tài)。80

鋼絲、鋼絞線無屈服臺階的預應(yīng)力筋在張拉時，應(yīng)考慮對預應(yīng)力筋進行超張拉。對于豎向束等短束，主要根據(jù)由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮造成的預應(yīng)力損失情況來調(diào)整張拉應(yīng)力，必要時采用低回縮值錨具；對于長束、環(huán)形束，主要根據(jù)摩阻損失情況來調(diào)整張拉應(yīng)力。確定張拉應(yīng)力時必須考慮預應(yīng)力筋束有效預應(yīng)力的不均勻度，最大張拉應(yīng)力不允許超過其屈服強度的

0.94

倍。

對于端部設(shè)有錨圈（有錨圈口摩阻損失的錨具）的錨具，張拉控制應(yīng)力小于張拉應(yīng)力；對于端部不設(shè)錨圈（無錨圈口摩阻損失的錨具）的錨具，張拉控制應(yīng)力等于張拉應(yīng)力。端部設(shè)有錨圈的錨具，張拉時，張拉應(yīng)力最大值一般不得超過

0.8

，端部不設(shè)錨圈的錨具，張拉應(yīng)力一般不得超過

0.75

。也就是說梁的張拉應(yīng)力一般不應(yīng)超過

0.8

，梁的張拉控制應(yīng)力一般不得超過

0.75

。

明確張拉控制應(yīng)力與錨下有效預應(yīng)力的區(qū)別，張拉控制應(yīng)力是張拉時對預應(yīng)力筋錨下所施加的最大應(yīng)力值，而錨下有效預應(yīng)力是錨固后張拉控制應(yīng)力扣除了各種因素的預應(yīng)力損失（此時主要是絞線回縮和梁體壓縮）。至于經(jīng)長期衰減、徐變后的錨下有效預應(yīng)力，對無粘結(jié)筋即為沿程有效預應(yīng)力，對有粘結(jié)筋則仍為錨下永存拉應(yīng)力。81

梁的豎向預應(yīng)力筋（精軋螺紋鋼筋）可反復張拉到控制應(yīng)力，以盡可能消除構(gòu)件間的非彈性變形，然后按正常張拉程序