后张法预应力混凝土简支梁桥预应力工程施工质量控制要点

【摘要】后张法预应力混凝土简支梁桥在桥梁建设中应用广泛，如何保证预应力工程的施工质量，本文从预应力筋、管道和锚具的材料要求，预应力筋和管道的制作安装，张拉和锚固的施工工艺，管道压浆四个方面进行了论述，并对可能发生的质量问题及其原因作了简要的探讨。

【关键词】后张法预应力混凝土简支梁桥;预应力工程施工质量;张拉;锚固;压浆

桥梁工程往往是交通工程建设的关键节点，在国民经济和国防建设中具有非常重要的地位。伴随着我国社会主义现代化建设飞速发展，后张法预应力混凝土简支梁桥因其安全可靠、经济适用、便于工地或者工厂批量生产，所以在公路工程和市政工程中得到了广泛应用。如何保证桥梁的工程质量在工程建设中具有重要的现实意义，预应力工程施工是确保工程质量的重要环节，就如何控制预应力工程施工质量，笔者浅述如下：

1、预应力筋、管道和锚具

预应力筋品种、级别符合设计要求，进场应分批验收，除检查其质量证明书、标志、包装和规格外，尚应按《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011进行外观检查和力学性能检验，同时应测定其弹性模量，用于计算预应力筋的理论伸长值。钢丝应符合《预应力混凝土用钢丝》（GB/T5223）的规定;钢绞线应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224）的规定;螺纹钢筋应符合《预应力混凝土用螺纹钢筋》（GB/T20065）的规定。

管道类别、型号符合设计要求。进场时分批检验，除核查出厂合格证、规格外尚应对管道在荷载作用下的径向刚度、抗渗漏性能进行检验，管道质量和性能符合相应产品标准的规定。

锚具与预应力筋的品种、规格和强度等级相适应，配套的锚垫板和局部加强钢筋应满足传力性能要求。进场要进行检验，主要检查其型号、规格、生产厂家提供的产品质保书、产品技术手册、锚固区传力性能型式检验报告以及夹片式锚具的锚口摩擦损失测试报告，验收后再进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验，产品质量和性能应符合国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370的规定。其中夹片式锚具的锚口摩擦损失不宜超过6%，否则应请设计单位进行验算或者调整张拉控制应力。

预应力筋和管道存放时间不宜超过6个月，应存放在干燥、通风良好的仓库内，室外存放不得堆放于地面，应设支垫和覆盖，防止雨露，在储存和搬运过程中预应力筋应防止机械损伤并保持表面清洁;管道不得抛摔或在地面上拖拉。锚具要妥善保管，防止机械损伤，避免锈蚀、沾污、混淆和散失。同一结构或构件要采用同一厂家生产的配套锚具产品。

2、管道、预应力筋的制作与安装

管道的品种、规格须符合设计要求，安装的位置坐标符合设计规定，用定位钢筋绑扎牢固，其间距不大于1m，曲线段适当加密，管道定位后应光滑、平顺。曲线管道末端与锚垫板相垂直，末端直线段长度符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定。管道接头应用大一级的同类管道连接，并紧密缠裹，防止水泥浆浸入，安装完毕两端要临时封堵，避免水或杂物进入。

预应力钢筋的品种、规格、级别和数量必须符合设计规定。预应力筋在混凝土浇筑之前或者之后穿入孔道均可以，宜将全部预应力筋编束后整体穿入，并保持顺直，不得相互缠绕。安装完成后，管道两端进行密封阻止水汽进入。应尽量压缩预应力筋穿束和压浆的间隔时间，防止预应力筋锈蚀。

3、预应力筋的张拉和锚固

施加预应力的质量控制主要把握以下几点：

（1）张拉前编制施工作业指导书。对施工人员进行培训，使其了解预应力施工知识，掌握正确的操作方法。

（2）所选择的千斤顶其张拉力应为所需张拉力的1.5倍，并不得小于1.2倍，压力表的最大读数应为张拉力的1.5～2.0倍。千斤顶使用前或者使用过程中时间超过6个月;张拉次数超过300次;使用期发生异常或者检修更换零配件的，应到国家法定的计量技术机构进行标定。千斤顶与压力表要统一标定，配套使用，千斤顶活塞运行方向应与张拉时的实际工作状态一致。

（3）预应力筋张拉一般采用应力控制法，此时应对实际伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的比值设计有规定的应符合设计规定，设计没有规定的，其偏差应控制在±6%以内。理论伸长值ΔLL按下式计算：ΔLL=PPL/APEP ，其中：PP是预应力筋的平均张拉力，直线筋为张拉端的拉力;L是预应力筋的长度;AP是预应力筋的截面面积;EP是预应力筋的弹性模量。张拉前由于各根预应力筋松紧弯曲程度不一致，不便于测量实际伸长值，同时为了保证各根预应力筋应力尽量一致，张拉时先用小型千斤顶将钢束的每根预应力筋张拉到初应力σ0。初应力σ0取张拉控制应力σcon的10%～25%，钢束越长取值越高。钢束长度在30m以下，初應力σ0取10%～15%;长度30～60m时，取15%～20%。测量从初应力到张拉完成时的伸长值，实际伸长值包括测量伸长值和0到初应力的推算伸长值 。推算伸长值可以采用第二级应力增量对应的伸长值，但第二级应力增量应等于初应力σ0。实际伸长值ΔLs=ΔL1+ΔL2 ， 其中ΔL1是从初应力到最大张拉力之间的测量伸长值，ΔL2是0到初应力的推算伸长值。

（4）预应力筋张拉顺序、程序设计有规定的要符合设计规定。设计未规定的，应分批、分阶段、对称张拉，防止构件承受过大的偏心应力和边缘拉力;张拉控制应力符合设计规定;超张拉时张拉控制应力不得超过设计规定的最大张拉控制应力。张拉前先拆除梁模板，检验混凝土同条件试件，混凝土的强度和弹性模量（或龄期）应符合设计规定;设计未规定的，混凝土强度达到设计强度的80%以上，弹性模量达到28天弹性模量的80%以上方可张拉。过早的张拉一是梁体可能会产生裂缝;二是加大混凝土的收缩和徐变，产生过大的“混凝土收缩和徐变预应力损失σl6”;三是后张法构件张拉时，后批张拉的预应力筋使先批张拉的预应力筋重心处的混凝土产生弹性压缩，从而造成预应力损失，称之为“混凝土弹性压缩预应力损失σl4”，弹性模量小则压缩变形大，增大预应力损失。其值σl4=αEPΣΔpc， αEP为预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值;Δpc为后批张拉的预应力筋在先批张拉的预应力筋重心处产生的混凝土法向应力。有时为了防止梁体开裂，在梁的上部预拉区配置预应力筋，此时在梁的下部预压区（上部预拉区）张拉预应力筋将使上部预拉区（下部预压区）先批张拉的预应力筋预应力增加，绝对值等于σl4。因此后张法构件先批张拉的预应力筋张拉控制应力应增加σl4（预应力损失）或者减少σl4（预应力增加），但如何情况下张拉控制应力均不得超过设计规定的最大张拉控制应力。混凝土弹性模量在工地试验室测定比较困难，因为混凝土弹性模量与龄期具有较好的相关性（呈指数函数关系），可以用龄期来控制。张拉时龄期不宜小于7天，不应小于5天。

（5）张拉端符合设计规定。设计未规定的，直线筋可以在任何一端张拉;曲线筋考虑锚具变形和预应力筋内缩引起孔道反向摩擦的影响，依据反摩擦影响长度决定张拉端的设置，反摩擦影响长度lf≤l/2（l为结构或构件的长度）的，两端张拉，lf>l/2可以一端张拉。预应力筋两端张拉应两端同时张拉，或者一端张拉锚固后另一端再补足预应力值进行锚固，一端张拉张拉端应交错设置在结构或构件的两端。

（6）预应力筋应整束张拉和锚固并做好施工记录。张拉符合规定后迅速锚固，锚固时防止预应力筋异常回缩，从而造成过大的预应力损失（正常的锚具变形、预应力筋回缩产生的预应力损失σl2设计计算时已经考虑，张拉控制应力σcon包含σl2）。夹片式锚具宜采用有顶压的千斤顶，可以防止预应力筋异常回缩。

（7）张拉锚固后经检验合格，用砂轮锯将多余的预应力筋切断，不得用电弧切割。切断后预应力筋外露长度大于30mm或者1.5倍预应力筋直径。

4、孔道压浆及封锚

孔道压浆的作用一是防止预应力筋锈蚀，二是压浆前预应力筋通过锚具锚垫板将预应力传递至结构，压浆浆体凝结后预应力通过浆体传递给结构，减小锚具和结构两端的受力，避免预应力筋内缩。因此压浆应密实、饱满，浆体强度符合设计规定。

压浆材料符合设计和规范要求。压浆应在预应力筋张拉锚固后48h内完成，防止预应力筋锈蚀。压浆应缓慢、连续、均匀地进行，不得中断，从孔道最低点的压浆孔压入，到孔道另一端浆液飽满，关闭出浆口，稳压3～5 min。结构中有多层孔道的，应先压下层后压上层。压浆应做好施工记录并按规定留置试块进行强度检验。

压浆完成后锚具应及时用封端混凝土保护;需要外露的，应采取措施防止锈蚀。

浆体强度达到规定方可移动和吊装。

结语：

本文从预应力筋、管道、锚具的材料要求，预应力筋和管道的制作安装，预应力筋张拉和锚固，孔道压浆四个方面就如何控制后张法预应力混凝土简支梁桥预应力工程施工质量展开论述，希望可以为建筑施工企业、监理公司和政府质量监督部门的工程技术人员提供有益的参考。限于笔者认识粗浅，当中不妥之处，敬请各位专家指正。

参考文献：

[1]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）.

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015.

[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362-2018.

[4]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011.

作者简介：

陶利荣，男，汉族，1971-1，云南弥渡，本科，职称：副高级工程师，研究方向：建设工程管理。