唐玉東

摘要：隨社會發(fā)展和橋梁建筑業(yè)的需要，大跨度曲線橋梁成為現(xiàn)代道路交通體系中最重要的一種橋梁形式，大量的曲線橋梁被應用于城市公路立交橋和高架橋中。本文提出橋梁預應力張拉施工中存在的問題，應用預應力鋼束模型和控制措施，并用工程案例進行驗證，詳細說明改善預應力在預應力鋼束張拉中分布實施情況。

關鍵詞：預應力? 預應力筋? 鋼束? 張拉

1 概述

隨社會各行業(yè)技術的飛速發(fā)展，對于橋梁施工技術方面，預應力結構的實際應用也越來越被重視，尤其是在橋梁建設方面對預應力的應用更是極其廣泛。隨橋梁規(guī)格與跨度的增大，以往小橋涵的預應力混凝土技術已無法適應新時期橋梁建設的要求，按原有的施工技術和工藝制造都會伴隨垂直裂縫或大量的斜裂縫出現(xiàn)，對橋梁施工和人們的生命安全留下了極大的隱患。大跨度曲線預應力在橋梁中的作用，為預應力的分析及張拉施工提出了新的課題，尤其是施工中的一些特殊、關鍵問題，如：曲率、摩擦系數(shù)等，它們的改變都會給預應力的分配造成不良影響?，F(xiàn)有的力學模型不足以解決這些問題，唯有建立適合于大跨度曲線預應力橋梁預應力鋼塑張拉施工的新模型來支持大跨度橋梁的施工方案設計。

2 橋梁施工中常見的預應力張拉技術問題

2.1 預埋管道的堵塞。在向預埋管道中傳入預應力筋時，經(jīng)常會有因預埋管道堵塞而預應力筋不能穿入的現(xiàn)象，預埋管道接頭不當、管道有孔等都會產生漏漿，漏入的水泥漿和砂漿凝固或穿透預應力筋的時候，端頭已將波紋管接頭的關閉刺穿產生卷曲引起的。

2.2 預應力筋張拉伸長值過長?！稑蛞?guī)》中有明確規(guī)定，預應力筋的實測與理論伸長值偏差不得超過±6%。但在施工中經(jīng)常會出現(xiàn)無法滿足規(guī)定要求的情況：第一，部分預埋管道漏漿，漏漿把局部的預應力筋粘牢，在橋體受張拉應力時，此處抗應力幾乎為零，因此伸長值也幾乎為零了。第二，施工材料不同，其所表現(xiàn)出來的物理特性也存在差異。所以，在預應力筋的實際彈性模量與理論值也會有只差異，從而表現(xiàn)為理論伸長值有誤。第三，因地形地貌的影響，預埋管道不直或有凸起，造成預應力筋與管道壁的摩擦阻力增大，雖然張拉控制應力沒有改變，但實際平均張拉應力降低，造成伸長量不夠。第四，因管道形態(tài)的不規(guī)則，后張拉鋼束受前張拉鋼束的制約，造成應力不夠伸長值縮小。第五，反復使用的千斤頂長期工作會造成微量的偏差。

2.3 張拉拱度異常。預應力構件進行張拉時的起拱度是一個測評施工質量的綜合數(shù)據(jù)，反應的是施工部位的整體強度、彈性模量、變形特點、預應力大小等。在實際施工中因混凝土配比、養(yǎng)生不足等原因都會造成起拱度偏大;施加應力不足或應力不均勻時會造成起拱度偏小等現(xiàn)象。

2.4 張拉時斷裂或滑脫。一般造成預應力筋張拉時斷裂或滑脫會有如下幾種情況：第一，錨具夾片絲口打滑或損傷預應力筋，有油污等;第二，千斤頂磨損，無法固定預應力筋;第三，限位器失效或不當使用，造成錨具夾片及預應力筋損傷等。

3 預應力筋或鋼束控制模型

為保障預應力混凝土在實際應用中的復雜性能和結構特點，同時具有抗震性、安全性、適用性等多種特征，必須要建立多個精確的分析控制模型，以便在施工中處理一些不確定因素導致的施工偏差，還可以指導施工方法和過程，盡可能的消除不確定因素對橋梁結構的不良影響，從而改善和提升橋梁施工質量。

3.1 預應力筋或鋼束的通用模型。假設曲線預應力鋼束的空間位置可表示為：

r={x（s），y（s），z（s）}T，如下圖1：

■

圖1? 預應力鋼束?????????? 圖2? 鋼束微段

m是正交于n、s的單位向量，n是去路方向的單位向量，s是切向單位向量。

可在圖1中的空間預應力鋼束中截取一段用于分析空間預應力鋼束的受力情況。假設選取微段的長度是ds，并設尾端中心點預應力鋼束的張力為P（s）。則該選取的微段兩端張力為：

P（s）+■■ds和P（s）-■■ds

由平衡關系、曲率、正壓力和摩擦力等關系，最后可得出預應力鋼筋或鋼束的平衡方程，如下：

■=±μ？資P

3.2 預應力筋和鋼束的控制模型。在實際施工中，受各種主客觀的因素的影響，平衡方程中的設計值μ和k很難保證不變。所以，在施工中仍然按部就班的遵循平衡方程進行施工，也是無法得到滿意結果的。應建立相應的控制模型，用于超長預應力筋或鋼束在張拉施工中有確切的指導意義，而且能解決各種不確定因素帶來的影響。將平衡公式中的μ和k替換為實際值μ和？資，并加上控制項，最終可以推導出預應力筋或鋼束的控制模型為：

■=■■+u（s）

4 預應力筋或鋼束的控制措施

4.1 在預應力筋張拉實測值無法滿足《橋規(guī)》時，應采取如下方法：第一，采用預應力筋穿透管道施工方式時，在澆筑和振搗時注意保護管道，以免振漏。指派專人每10分鐘做一次預應力筋的推拉活動，直到最后混凝土達到初凝狀態(tài)。第二，計算預應力筋流年伸長值時，要采用實際檢測的實際數(shù)據(jù)作為預應力彈性模量。第三，預埋管道時，牢固定位坐標點，而且定位間距不得大于40cm，保持管道的圓潤線性形態(tài)。振搗時注意振搗棒避免碰觸管道壁，以免預埋管道移位。第四，檢查錨具、千斤頂、油泵等設備是否完好，運轉是否正常，對特殊設備進行校驗的標定。第五，穿導預應力筋時，應整束理順，防止鋼絞線等出現(xiàn)纏繞。

4.2 隨時和定期清理雜物、油污。在錨具夾片中的雜物、鋼絞線上的油污、設備質量問題等等許多間隙部位要保持清潔，不能有異物，以免造成鋼絞線滑絲、斷絲等情況。在張拉前要提前對預應力筋張拉，避免在突然張拉的時候出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，增加延展性。同時檢查表是否有銹蝕、污漬、油漬等雜質，使用前務必清理干凈。張拉時嚴格檢查錨具夾片間的油污等，檢查千斤頂內夾具絲口，出現(xiàn)破損，立即更換。處理方法是：把卸荷座穿過鋼絞線后，套在工作錨上面，在安裝到滑絲或斷絲的絞線上，錨固定后張拉，使夾片松動，拔出夾片使鋼絞線松動，若是滑絲情況且損傷較小，則更換夾片即可，若斷絲，則要更換夾片和鋼絞線。

4.3 滑絲、斷絲的處理。第一，出現(xiàn)單根滑絲時進行單根補拉。將滑脫的鋼絲單獨夾緊在卡盤上張拉，并拉至設計應力水平。第二，錨塞契合緊密，張拉不動。這種情況如果強行進行張拉，則可能直接造成鋼絲拉斷。應立即安裝千斤頂并將各個鋼絲楔緊，張拉到較大應力時仍不能拉出錨塞，立即打掉一個簽訂卡盤上的楔子，讓一根或兩根鋼絲抽絲，減小錨固力，這樣就可以拉出錨塞了。第三，有斷絲或滑絲的鋼束，應在兩端加裝千斤頂后，將鋼絲夾緊在卡盤上，退出錨塞，用扁鋼絲釬子從缺口處插入錨具，擋住錨塞小頭，然后逐漸回油，放松鋼束，取出錨塞。

5 高速公路預應力橋案例

以某市內環(huán)的高架橋公路某段的曲線預應力橋為例，在為該高速橋進行預應力鋼束的張拉施工時，由于存在諸多不確定因素，導致無法一次完成張施工。在經(jīng)過技術論證和確認后，采用分級張拉法施工，取得了很好的效果。這是從實際情況出發(fā)采用靈活張拉施工方法的一個典型案例。

■

圖3? 箱梁平面示意圖?????????? 圖4? 箱梁截面示意圖

通過預應力分布計算得出，受控的張拉施工的預應力分布比不受控的張拉施工效果更好、更明顯，而且在鋼束在經(jīng)過受控張拉后，由于摩擦和其他不確定因素帶來的應力損失會大大減少。一般不受控張拉施工會造成40%以上的預應力損失，但經(jīng)過受控張拉后，預應力損失可壓縮到20%以內，甚至更少，效果極為明顯。

6 結束語

總之，影響大跨度曲線預應力橋梁預應力鋼束的因素有很多，例如：設計、材料、施工等一系列工程環(huán)節(jié)，而且還存在很多復雜、多變、偶然的因素在內。對于影響到預應力分布的因素在這個領域內尚有不可知之地，需要我們進一步的研究和探索，在實踐中不斷總結和借鑒經(jīng)驗，多開展實際數(shù)據(jù)測量和分析驗證，多尋求新的思路和計算理論，從實際應用的角度深入探討和挖掘大跨度曲線預應力效應。

參考文獻：

[1]張旭明.大跨度預應力橋梁結構中的張拉控制應力問題及其施工控制技術研究[J].科技視界，2014（09）.

[2]臧立秋.小半徑、大跨度曲剛構-連續(xù)組合箱梁設計研究[J].鐵道標準設計，2012（03）.

[3]大跨度PC橋梁有效預應力衰變行為檢測與評估模型研究

[J].公路交通科技，2011（05）.

[4]莆田剛構橋超長預應力鋼束初張力試驗及持荷時間研究[J].

工程建設與設計，2010（09）.