1、預應力施工控制要點與技術管理 劉時超一、前言預應力技術已普遍應用于各類型橋梁，預應力結構是高強度預應力鋼絞線作為構件主要的受力材料，極大的減少了構件的普通鋼筋配筋率和截面面積，減輕了結構自身的重量，從而提高了結構的跨越能力；同時預應力還能有效防止混凝土開裂，提高了混凝土結構的耐久性。預應力按照預應力鋼絞線在結構中的位置可分為體內預應力和體外預應力（主要用于現有橋梁加固維修），按照預應力的施加時間可分為先張法預應力和后張法預應力。而作為我們以新建橋梁為主的施工企業，后張法預應力就是橋梁施工的核心技術和控制關鍵點。現在就結合幾年來自己在后張法施工中的技術管理經驗作一個總結，以供各位同事借鑒。二、預

2、應力施工的相關數值與計算預應力構件的工作原理就是通過預先對構件施加一個與構件所需承受的作用力相反的力，從而提高構件承受荷載的能力；預應力混凝土構件就是通過對預應力鋼絞線施加應力來達到這一目的的。而預先施加的預應力長期作用于構件就會帶來兩方面的問題，一是在長期的預應力作用下構件本身不能因為預應力而產生過大的變形，特別是在構件制作過程的初期還未承受荷載的階段；二是預應力要達到一定的值才能有效發揮作用。因此，在施工中通行的控制方法是“雙雙控”，這在我國現行的橋梁施工技術規范中也是有嚴格要求的。（一）第一個“雙控”第一個“雙控”是解決以上所提出的第一個問題的，即在預應力長期作用下構件本身不發生過大的變

3、形。不發生過大的變形就要求構件有足夠的強度和彈性模量。1、預應力張拉時混凝土的強度：在橋規中規定預應力張拉時混凝土的強度不低于設計強度的80%；就本工程而言，設計圖規定的張拉強度是90%。2、彈性模量：彈性模量的測定需要較為復雜的試驗設備，在工地條件下難于達到，根據混凝土彈性模量增長隨齡期的變化特點，橋規規定張拉的齡期為7天。（二）第二個“雙控”第二個“雙控”是為了控制預應力施加的有效性，根據預應力鋼絞線材料力學特點，在施工中通過油頂張拉時的張拉力和鋼絞線的伸長量來控制。通過這兩個數值來反映預應力施工的質量。1、張拉力：在后張法箱梁施工中預應的施加是通過液壓油頂進行的，張拉力的控制則是有與油頂

4、配套的壓力表來實現的，因此張拉力的控制需要計算壓力表讀數。一般使用的預應力鋼絞線標準抗壓強度fpk為1860MPa, 一般規定預應力的控制應力為0.75fpk=1395MPa。就本工程而言，有個別的鋼絞線設計給出的控制應力為1350MPa。這點在施工中就要特別注意計算是根據不同鋼束分別計算。控制應力與每束鋼絞線的截面面積的乘積就是張拉時所需要的力，各束鋼絞線的截面面積為每根鋼絞線的截面面積140mm和根數之積。以我工程的濟寧南互通跨線橋第一、第三聯中的TI鋼束為例：控制應力為1350MPa，張拉力為F=1350*140*9=1701KN。再由油頂定期（超過6個月或張拉超過300次）檢驗時報告給

5、出的回歸公式，計算油表讀數，以我工程使用的13051號油頂為例計算140463123號壓力表的讀數：檢驗報告給出的回歸公式為Y（KN）=-16.9+86.69X（MPa），則15%控制應力的油表讀數為X：(0.15*1701+16.9)/86.69=3.1430%控制應力的油表讀數為X：(0.3*1701+16.9)/86.69=6.08100%控制應力的油表讀數為X：(1701+16.9)/86.69=19.812、伸長量：伸長量是反映鋼絞線在應力作用下產生的彈性變形，通過伸長量可校核施加的應力的有效性。鋼絞線在實際施工中的伸長量通過鋼尺量測和計算，實際伸長量與理論伸長量的對比檢驗鋼絞線預應

6、力施工是否合格，橋規中規定鋼絞線伸長量允許偏差為6%。（1）理論伸長量計算：理論伸長量是在理想狀態下鋼絞線在應力作用下的應變，主要考慮的因素有鋼絞線本身材料的彈性模量及波紋管的摩擦；鋼絞線彈性模量的值是固定值，可按197000MPa取用；管道摩擦主要因素是摩阻力、管道的轉角、管道長度以及管道施工中的偏差；橋規中給出鋼絞線理論伸長量的計算公式，橋規所給出的公式計算時較為繁瑣，且各段鋼絞線的計算結果需要依次使用，因此一般計算時使用表格計算。我公司技術人員在長期施工中自制了理論伸長量的計算表格，在施工中結合CAD制圖軟件，可較為簡便的計算理論伸長量，作圖及計算表格的使用較為簡單，在此就不作贅述。（2

7、）實際伸長量量測：通過測量油頂的行程（即油頂活塞行走長度）來反映實際伸長量；但油頂活塞的行程長度并非就等于鋼絞線的伸長量，活塞的行程值包含鋼絞線在穿束過程中的松弛、錨夾具的非彈性形變；因此需要通過多次測量的數值通過計算得出實際的伸長量。橋規中給出的計算公式是設定一個控制應力10-25%的張拉力為初始應力，初始應力開始至控制應力的結束的長度加到達初始應力以下的推算長度為實際伸長量，而初應力以上的推算值可采用相鄰級的數值。舉例說明，以設定控制應力15%為初應力，則操作過程是：張拉開始，達到15%時測量得長度為L1，到達15%的相鄰級30%時測量得長度L2，到達控制應力時測量得長度L3，初應力到控制

8、應力的伸長值為L3-L1，初應力以下的推算值為L2-L1，所以實際伸長量就是L3-L1+L2-L1。該計算兩個理論設定是：1、在初應力以下完全消除鋼絞線松弛及錨夾具的非彈性形變；2、鋼絞線的形變線性變化。三、預應力施工中的常見問題及處理（一）鋼絞線伸長量超出規范允許偏差范圍橋規中規定實際伸長量與理論伸長的的允許偏差是6%，但在實際施工中，常會出現超過允許范圍的情況，這一情況主要有兩方面的原因，一是計算或測量錯誤，二是施工控制不嚴，出現質量問題。1、第一個原因主要是在數據處理方面的（1）這要求技術人員在施工前的技術準備工作要做認真充分，在施工中讀數測量要仔細嚴謹；預應力施工的相關計算是較為繁瑣的

9、，技術人員在計算過程中一定要認真，而且由于圖紙給的相關數據不夠完整，因此在取得鋼絞線相關幾何參數的時候一定要逐一計算，力求精準，使用CAD能有效快速計算，結果也更準確。（2）橋規中給出的幾個計算參數是經驗取值，在施工中如有必要應取樣通過試驗確定更為準確的數值，如管道摩擦系數、錨口應力損失、鋼絞線彈性模量及截面面積；橋規中規定了每批檢驗質量應不大于60T。當試驗確定的數值超過規范允許偏差時，有必要調整計算。（3）由于計算所基于的兩個假設，在實際施工中應注意的是初應力取值不能過小；初應力的取值要求在達到初應力之前，鋼絞線的松弛、錨夾具等非彈性變形已完全消除，因此在特殊情況下（如鋼束轉角大、彎曲段多

10、等）應適當增大初應力的取值。（4）而在量測方面，施工中油頂、壓力表一定要配套使用，且要按照規范要求定期做好標定（6個月或張拉300次），使用過程中壓力表要安裝緊密，當出現漏油情況時一定要重新安裝，確保壓力表讀數有效、準確。在測量伸長量時，鋼板尺一定要就位準確，切忌隨意讀數，讀數時視線要垂直，防止視差，在較短鋼束（30m）的張拉中尤其要注意，由于段束鋼絞線的伸長量不大，一般在20mm左右，因此輕微的讀數偏差就會超過規范允許值，因此，張拉過程中給油要慢，快到初始應力時更要慢，停止給油要準確，切忌不停油泵就測量。2、施工質量的控制方面（1）波紋管定位：管道定位不準確，或定位卡子數量不足，混凝土振搗時

11、碰觸波紋管導致其偏位。波紋管位置與設計位置偏差時，理論伸長量發生變化，若位置偏差較大，則會引起鋼絞線伸長率超標。因此，在波紋管安裝時，定位要準確，技術員在放樣過程中要嚴格控制，用多種測量方法相互校核，如：測量波紋管與梁底的相對高差與波紋管的絕對高差相互校核；橋規中規定了管道的允許偏差：梁長方向30mm，梁高方向10mm，管道間距10mm（同排及上下層）。定位后，防止施工中移位，要求波紋管定位鋼筋要有一定的密度，定位筋要綁扎牢固，一般直線段定位筋間隔距離1m，曲線段間隔0.5m，在個別轉角很大或波紋管容易移位的地方還要加密定位筋。另外在混凝土澆筑施工中還要保護好措施，防止過分的振搗。（2）波紋管

12、保護：施工中由于波紋管漏漿，在張拉過程中引起應力集中，會使鋼絞線實際伸長量與理論伸長量出現偏差，嚴重的甚至會使鋼絞線斷絲；因此在施工中要格外注意保護波紋管，防止漏漿的現象。A:波紋管的接頭要處理好，可使用略大的波紋管來處理波紋管接頭，并用密封膠仔細涂抹；B：施工中使用較多的是鐵皮波紋管和塑料波紋管，施工中鋼筋的焊接對兩種波紋管都有極大的威脅，因此在焊接波紋管周圍鋼筋，特別是波紋管上方鋼筋是，要使用木板等遮擋波紋管，防止電焊灼傷；C：鋼絞線穿束過程極易損傷波紋管，在穿束過程中應在鋼絞線端頭套上橡膠保護套，或使用柔軟的材料包裹鋼束；穿束過程中要勻速、用力均勻，切忌強拉硬扯；D：在混凝土澆筑前要仔細

13、檢查波紋管是否有孔洞，對損傷的波紋管要進行修補。（3）鋼絞線扭曲、纏繞。鋼絞線在管道內扭曲，張拉時管道內鋼絞線受力不均勻，部分鋼絞線松弛未受力或受力未達到控制應力要求，伸長量不足。因此在鋼絞線穿束時應在整束鋼絞線一起，盡量不使用單根鋼絞線穿束的方式；鋼束間隔3-5m使用鐵絲或橡膠帶綁扎。（4）鋼絞線是強度高脆性大的材料，因此在鋼絞線的整個存放及施工過程中都要防止鋼筋線被電焊灼傷、硬物刮傷、明火燒死，同時要特別注意鋼絞線不能用作通電或接地，防止電弧燒傷。鋼絞線下料切割時應使用砂輪機切割，忌使用氬弧切割。（5）錨墊板安裝傾斜。錨墊板安裝傾斜時，錨墊板與鋼絞線延伸方向不垂直，在張拉時錨墊板偏心受力，

14、引起應力集中，不但容易導致錨墊板周圍砼開裂，而且會加大鋼絞線與波紋管道的摩阻力，使鋼束受力不均勻，實測伸長量偏小。嚴重時還會出現斷絲、鋼絞線彈出等危險；因此在錨墊板安裝時一定要注意角度。（二）滑絲1、夾片質量不合格。夾片進場的時候未經過檢驗，夾片強度達不到要求，張拉時夾片破裂，會出現滑絲現象1、夾片絲口磨損或未清理干凈。2、當夾片絲口出現磨損或絲口上粘有雜物時，夾片與鋼絞線無法緊密咬合，易出現滑絲現象。若工具夾片出現滑絲現象，在張拉過程中則會出現夾片崩出現象；若工作夾片出現滑絲現象，在張拉完畢回油時，會造成鋼絞線回縮，預應力損失。因此在施工中要嚴格檢查夾片的絲口，特別是工具夾片在長期使用后，應

15、及時更換。3、鋼絞線粘有油污，夾片與鋼絞線無法精密咬合，容易出現滑絲現象。因此在鋼絞線存放期間、下料過程中均要防止油污，在穿束后也需使用土工布或波紋管包裹保護。4、切割錨頭鋼絞線時留的長度太短，或未采取降溫措施。封錨時切割鋼絞線要保證鋼絞線外露長度不小于3cm，及時采取降溫措施。（三）斷絲當張拉到一定噸位后，發現油壓突然回落，加壓后又回落，那說明可能發生了斷絲現象。引起斷絲的原因鋼絞線損傷和局部應力集中。其實斷絲現象是伸長量不合標準的嚴重表現，其原因基本與之相同，在此不再贅述。此外在預應力張拉前可通過抽拉、通水等方式檢驗波紋管是否通暢，防止漏漿或混凝土漏入卡死鋼絞線而進行盲目張拉出現斷絲。（四

16、）混凝土開裂 出現混凝土開裂的主要原因是混凝土強度不足、彈性模量不足、及不密實。強度不足及彈性模量不足可通過嚴格執行“雙雙控”中的第一個“雙控”來避免即張拉時強度達到設計強度80%以上（或設計具體要求），齡期不小于7天。對于混凝土不密實應注意以下幾點：1、錨墊板后部混凝土受力集中，因此設計上一般都會設置加密鋼筋網片和螺旋筋，所以在該部分混凝土澆筑過程中應準備小直徑（3CM）振搗棒進行振搗，確保混凝土振搗密實。2、張拉前通過敲擊等方式檢驗錨后混凝土是否密實，一旦發現混凝土不密實，切不可盲目張拉，一定要采取措施修復或補強后方可進行張拉。除以上混凝土開裂的原因外，施工中還要注意錨下鋼筋網、螺旋筋的安

17、裝要足量、位置準確；在波紋管轉角較大處、梁中處可設置放崩鋼筋并按圖進行安裝。值得注意的是，在某些特殊結構中，單束鋼絞線的根數過多，而錨下混凝土截面積過小時，應增加錨后鋼筋網的設置，必要時驗算局部混凝土在張拉過程中集中受力的情況，防止設計的疏忽而帶來預應力施工質量問題。張拉過程中的張拉順序不當也會引起混凝土開裂，正確的張拉順序是先張拉距離構件形心近的鋼束，再逐步張拉離形心遠的，對稱張拉，這樣做的目的是防止張拉時的不均勻應力對構件產生偏心力矩過大而使構件混凝土開裂。（五）壓漿不飽滿預應力施工后應及時進行壓漿，橋規規定壓漿必須在張拉完成后48小時內完成。漿液的強度要求是與混凝土強度相等，最小不宜小于40MPa；壓漿時間控制在漿液拌制的40分鐘內，壓漿壓力