铁路后张梁预应力施工质量问题分析及建议

铁路后张梁预应力施工质量问题分析及建议

发表时间：2018-11-20T10:58:43.300Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第22期作者：潘兵

[导读] 后张箱梁预应力的正确建立与损失控制能力是高铁安全运营的重要保证。

中铁十九局集团第二工程有限公司辽宁辽阳 111000

摘要：随着我国经济的发展，铁路建设飞快，铁路是人们出行重要的交通工具。所以铁路的工程质量十分重要，做好铁路的工程质量能够保证铁路的正常运行，也能够保障人们出行安全。本文分析了铁路后张法连续梁预应力施工中的几个关键控制环节，如摩阻损失测定及张拉工艺、预应力组件及施工、孔道压浆与封锚等，提出了加强和改进连续梁预应力施工质量的相关建议，对规范预应力施工、克服质量通病提供了新思路。

关键词：后张法；连续梁；预应力；摩阻测试

引言

后张箱梁预应力的正确建立与损失控制能力是高铁安全运营的重要保证。桥梁的抗裂性能主要是依靠实存有效预应力，而实存有效预应力是由建立的预应力减掉预应力损失而得，预应力筋隐蔽在梁体内，处于高应力工作状态，并无表象出现即会发生脆断，一旦预应力丧失，其结果不可想象，应当引起高度重视。

1孔道摩阻损失概述

预应力混凝土连续梁桥需施加的预应力以及施加后在结构中产生的有效预应力的确定是保证桥梁结构安全性能的关键。在后张法预应力施工中，预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失所占比例很大。预应力孔道摩阻损失主要考虑孔道弯曲和孔道偏差两部分影响。由孔道弯曲引起的摩阻损失仅在曲线部分予以考虑，它与摩擦系数和附加法向力成正比，即摩阻系数μ；由孔道偏差引起的摩阻损失在直线段和曲线段均需考虑，它与预应力和孔道长度成正比，即偏差系数k。在工程实际中，对于弯曲长束孔道摩阻损失往往比设计计算值大，最后导致预应力施加时控制张拉力和伸长量双控与规范规定的值相差较大，而这主要是由实际孔道摩阻系数和偏差系数与规范所规定的数据不相符造成的。因此，在预应力束张拉前，需要通过现场实测孔道摩阻系数μ和偏差系数k，求出预应力孔道的实际摩阻损失，从而为施工中准确确定张拉控制应力及钢束伸长量提供可靠依据，以保证梁体有效预应力符合设计要求。

2预应力施工管理中的主要问题

2.1摩阻测试及张拉力计算确认

1）管道摩阻测试受条件限制，随意性大

管道摩阻的现场测试在0#块、现场制作的模块或试验室中的试件模型上进行试验，受试验管道的数量（4孔）、长度（10～20m）、角度（2孔0°，2孔10°～30°）限制，测出的数据不具备代表性。其外委的检测单位对摩阻系数（μ）、偏差系数（K）、锚口及喇叭口摩阻损失的测试值都非常接近设计值，误差基本可忽略不计，有凑数走过程的嫌疑。此外，该试验费用较高，一般设计单位也不轻易对相关系数进行调整，故施工单位测试的积极性也不高。

2）控制张拉力计算错误或未按要求进行设计确认

按照铁路验收标准要求，张拉力应按照要求进行摩阻力测试，并与设计给定的有关系数进行对比，经设计确认和监理审核后指导现场施工。但检查发现部分工点测定结果未经监理单位审核和设计单位认可，直接采用了施工图所提供的锚下控制应力值计算锚外张拉力，而未计入锚口和喇叭口摩阻损失，导致实际张拉力小于设计值（约5%~6%）。

2.2预应力组件制作和安装

1）锚具不配套或安装不正确

此问题具有一定普遍性，主要是锚具品种、规格与设计要求不符；已经张拉的预应力束的锚环未进入锚垫板的环形槽内，锚环与锚垫板不密贴，锚环受弯；锚环中心与孔道中心不在同一轴线上；夹片安装不到位，咬伤钢绞线等。

2）锚垫板、波纹管定位不准

主要是端模反复使用、开孔，造成刚度不足，不能保证正确的孔位及形状，致使锚垫板、波纹管定位偏差大、倾斜、漏浆等，影响梁体受力。

3）预应力组件锈蚀或损伤

主要体现在波纹管、钢绞线因存储、保护措施不足，锈蚀严重，致使孔道摩阻增大，并会在预应力孔道浆体与梁体混凝土之间形成一个薄弱面，且波纹管的后期防护功能降低；锚环焊伤或变形，焊伤会造成锚环脆裂，变形会影响锚环的受力，影响预应力耐久性。

2.3张拉设备及设施

1）张拉作业平台安全措施不足

横向预应力张拉无作业平台问题普遍，主要体现在多数挂篮两侧未设置横向预应力张拉平台，少数挂篮设置了平台但长度不足（仅1.0～1.2m左右），挂篮向前走行后，梁面未设置移动张拉平台，无法保证横向预应力张拉质量。以往检查，此类问题主要集中在挂篮前端未设置作业平台，纵向预应力张拉无作业空间，导致千斤顶无法准确固定或与锚具不垂直等问题。现场张拉时存在安全隐患，并会影响到后续的压浆作业质量。

2）张拉设备标定不及时或损坏失效

主要是压力表标定过期，在吊装张拉设备时碰坏压力表等。其原因多是由于施工人员对设备标定工作疏于管理，操作人员在吊装张拉设备时操作不当造成。该问题会直接影响到张拉力的控制精度。

2.4预应力张拉

1）张拉条件控制不严

主要是张拉时强度和弹性模量、龄期达不到设计强度，指标控制不到位；张拉时未严格执行张拉力、伸长量双指标控制；张拉条件控

制不到位会导致梁体混凝土因过早受力而造成损伤，张拉滞后过多、张拉顺序不符合要求则会对梁体受力造成不利影响。

2）张拉顺序错误

高铁桥涵验标对张拉顺序规定较为严格，现场做不到规定的“横向和竖向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉≤3个悬浇梁段”，多数工点张拉滞后多；纵向预应力张拉未按照设计的先腹板再顶板后底板的顺序张拉，横向预应力未交替单端张拉，竖向预应力未对称张拉。3相应措施

3.1设计方面

一是标准制定和管理部门尽快出台《铁路后张法预应力连续梁摩阻测试规程》，对孔道摩阻测试频次要求、程序进一步规范；二是明确张拉应力的确定工作责任主体为设计单位；三是针对悬臂浇筑连续梁预应力施工存在高空操作难度大、问题潜伏时间长、检测验证手段不完善、问题出现后不易治理等方面原因，建议在设计时尽可能少采用预应力混凝土连续梁，可采取其他形式的连续梁（如钢桁架连续梁、混凝土预制拼装连续梁等）替代。

3.2验收标准方面

目前TB10424－2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》规定“宜优先采用真空辅助压浆”，建议长大预应力孔道（L≥40m），必须采用抽真空辅助压浆。此外，还应对搅拌设备“自动计量”等要求给予进一步明确。

3.3现场管理方面

一是为保证连续梁预应力专业化施工，建设单位应在招标文件中对结构特殊、跨度较大的连续梁明确相关人员、设备配置要求，如成立专业化预应力施工班组，推广自动化程度高、原材料自动计量、抽真空辅助压浆、自动张拉等设备；二是制定相应的激励约束机制，加强对合同和履约承诺的检查考核；三是大力推进连续梁开工条件验收工作。建议借鉴预制梁场取证办法，细化验收程序和内容，采用列表打分等有效评估手段，设置关键项目，对于连续梁的关键工序、隐蔽工程应进行全过程跟踪，及时发现问题，改进不足，使评估验收工作真正起到指导后续施工的作用。

结语

为保证后张法预应力混凝土连续梁的有效预应力，通过现场试验测试来准确估计孔道摩阻参数引起的预应力损失十分必要，而现场采用的试验方法和线性回归原理识别摩阻参数的方法亦简单可靠。在后张法预应力施工过程中，建议严格按设计要求进行两端对称张拉，以减少孔道摩阻损失。同时，应保证预应力筋张拉及孔道压浆的质量，从而满足设计要求的预应力值。

参考文献

[1]中铁三局集团有限公司.TB10752－2010高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2011.

[2]中铁三局集团有限公司.TB10424－2010铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[3]程海根，凌青松，温婷．后张预应力混凝土连续梁孔道摩阻试验研究与实例分析［J］．高速铁路技术，2011，2（3）：1－3．