预应力在桥梁施工中出现的问题及改进措施

随着我国改革开放政策的实施, 自上世纪 80 年代迄今, 国内公路交通事业发展迅速, 许多高等级的公路在全国城乡间已渐成网络。在高等级公路建设中, 预应力砼技术在公路桥梁中被广泛的应用。然而目前有些预应力砼技术的施工队伍素质较差, 在施工中常出现一些病害, 给工程结构的质量带来一些隐患。为减少预应力结构施工中的病害, 笔者结合近年来工程施工中出现的一些问题, 进行了分析研究, 提出了对这些问题的处理建议。

1先张法和后张法在桥梁施工中应用的区别

张拉有两种方法，通俗点讲：

1)先张法，在浇筑水泥混凝土之前把预应力钢筋拉长在弹性范围之内，就像橡皮筋一样使它处于紧绷状态，而后浇筑混凝土，直到凝固。

2)后张法，先浇筑混凝土，并且预先在混凝土内预留孔道，混凝土凝固并且达到一定的强度后把预应力钢筋从孔道穿入，拉长，而后使用锚具锚固在两端。这样可以有效的的增强梁板的抗弯能力。目前在土木工程建设中应用广泛。

先张法与后张法的一个重要区别在于钢筋是否放张

1.1先张法

先张法即先张拉钢筋后浇注混凝土。其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋。其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。

预加应力的方法：先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适用于中小型构件工厂化生产。

1.2后张法

1)有粘结预应力混凝土

先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆。其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土。

有粘结预应力混凝土由于粘结力(阻力)的作用使得预应力钢筋拉应力降低,导致混凝土压应力降低,所以应设法减少这种粘结.这种方法设备简单,不需要张拉台座,生产灵活,适用于大型构件的现场施工。

2)无粘结预应力混凝土

其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料→包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)→浇注混凝土养护→张拉钢筋→锚固。

施工时跟普通混凝土一样,将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土,不必预留孔洞,穿筋,灌浆,简化施工程序,由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大,降低造价,适用于跨度大的曲线配筋的梁体。

2预应力在桥梁施工中存在的问题

2.1 波纹管堵塞

堵管是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象发生了堵管会导致后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时钢绞线实际伸长值与设计计算值相差很大，给施工带来不必要的麻烦，即影响了工期，又耗费了人力。引起堵管的原因分析：首先，施工单位在施工过程中没有严格按照施工规范安装波纹管，出现波纹管定位不精确引起的弯折扭曲、套管接头松动，或者是在混凝土浇筑施工中，振捣人员在振捣混凝土时操作失误，造成波纹管局部的破裂，直接导致混凝土水泥浆渗漏到波纹管中造成堵管。其次，波纹管自身的质量缺陷引起漏浆堵管。

问题处理建议：首先根据预应力筋曲线坐标，标注漏浆孔道堵塞的位置，在避开梁的主筋位置，采用冲击钻缓慢进行开孔，清除波纹管中的水泥浆块，使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩;然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施：在施工下料前对波纹管质量仔细检查，对有缺陷的波纹管及早发现;在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置，固定好，检查套管接头连接是否牢固，密闭性是否达到要求;在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护，避免振捣棒碰坏波纹管。

2.2 后张预应力结构张拉力控制的问题及问题处理建议

预应力施工作业不够规范，特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。施工中有的千斤顶甚至未经校准就张拉，而且张拉人员多数未经专业培训，如果作业不专心，经常容易出现较大误差，甚至读错表，发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时，由于每束张拉力都不同，往往对预应力筋的伸长值计算不准确，弹性模量取值混乱，实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在±6%范围内，导致张拉力失控。

问题处理建议：① 一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制，以张拉力为主，以伸长值校核张拉力。②张拉设备的校准期限不得超过半年，且不得超过200次张拉作业，张拉设备应配套校准，配套使用。③张拉前应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测，以便确定张拉控制应力，并确定预应力筋的理论伸长值。④张拉应保证逐渐加大拉力，不得突然加大拉力，以保证应力正确传递，预应力筋的断丝断筋数量不得超过规范的规定。⑤曲线预应力筋或长度大于等于25米的直线预应力筋，宜在两端张拉，长度小于25米的直线预应力筋可在一端张拉。⑥预应力筋的张拉顺序采取分批分阶段对称张拉。宜先中间，后上、下或两侧。

2.3 预应力结构张拉前出现裂隙问题

钢筋砼结构在使用荷载作用下裂隙是不能避免的，部分预应力的B类构件也允许出现有限制的裂隙，而在预制场内的构件，则应尽量避免出现裂隙。张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常在表面处，宽度较细、分布不均，梁板类构件多沿短方向分布，有时产生在箍筋位置，有时从构件顶面延伸到构件侧面，温度裂缝有表面的、深进的和贯穿的，走向无一定规律。梁板式构件裂缝多平行于短边，深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行，裂缝沿构件全长分段出现。

问题处理建议：为预防表面温度裂缝，应控制构件内外过大的温差，在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施，不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间，使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防粘接，使构件不受底模热胀冷缩的作用。在砼浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂，对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋，以减少约束作用。

2.4预应力钢筋孔道堵塞问题

这种现象主要发生在后张法构件中，预留孔道塌陷或堵塞使预应力筋不能顺利穿过，不能保证灌注工程质量，影响张拉效果。产生的主要原因是抽芯过早，水泥砼尚未凝固，不具有一定的强度，或抽芯太晚，橡胶抽拔管可能被拔断。

结束语

桥梁结构预应力设计中考虑混凝土强度变化的问题，是一种新思路和新方法，传统的结构设计理论在这个问题上存在缺陷，需要完善。作者通过全桥结构应力的分析并结合混凝土破坏准则推导出竖向预应力计算等内容，并对具体的项目进行计算，是这种方法的一种应用，对工程实际具有重要意义。

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