陸學村 廖建春

(廣州和立土木工程有限公司，廣東廣州 510630)

預應(yīng)力是預應(yīng)力混凝土橋梁的質(zhì)量控制核心和長久生命線。橋梁結(jié)構(gòu)中預應(yīng)力的準確建立和持久生效，一方面取決于預應(yīng)力設(shè)計的合理性，另一方面取決于施工過程材料、器具、設(shè)備、人員、工藝以及質(zhì)量檢驗控制等多個環(huán)節(jié)。因此，預應(yīng)力工程往往是橋梁工程中設(shè)計、施工技術(shù)難度相對較大，質(zhì)量、安全風險因素較多，過程控制要求較高的部分。通過對近年來全國部分大橋的運營觀測，為數(shù)眾多的大跨徑預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋由于在設(shè)計和施工上存在一定的不足，致使這些橋梁在投入營運幾年后，普遍暴露出預應(yīng)力管道壓漿不飽滿或漏壓漿、后期預應(yīng)力損失偏大，主梁跨中下?lián)线^大、梁體斜向和縱橫向開裂等危及橋梁正常使用與耐久性的缺陷與病害。上述種種觀測結(jié)果顯示近年來在各地橋梁運營和管養(yǎng)過程中暴露出來的預應(yīng)力病害早發(fā)、頻發(fā)的現(xiàn)象日趨嚴峻，不僅直接推動橋梁維護加固成本上升，而且嚴重妨礙交通正常運行、降低橋梁經(jīng)營效益，其經(jīng)濟、社會影響巨大，應(yīng)用有效的預防措施，開展預應(yīng)力施工的跟蹤檢測與控制，工程實踐中及時解決預應(yīng)力施工與控制的技術(shù)問題，對預應(yīng)力施工進行全過程的跟蹤控制，確保預應(yīng)力施工優(yōu)質(zhì)高效地進行，從根本上消除預應(yīng)力隱患。

1 預應(yīng)力施工現(xiàn)狀

1．1 錨具與鋼絞線質(zhì)量

錨具與鋼絞線在預應(yīng)力中有著重要的作用，如其質(zhì)量不合格，在預應(yīng)力張拉過程中容易引起飛錨、滑絲和斷絲等事故，特別是無粘結(jié)筋，張拉錨固后，錨具將作為主要的受力裝置維持鋼絞線的應(yīng)力而終身受力，直接危及預應(yīng)力安全。

永久性錨具對于預應(yīng)力施工質(zhì)量、預應(yīng)力耐久可靠性具有決定性意義，然而目前限于檢測手段落后，相關(guān)規(guī)范對其進場驗收項目規(guī)定不明確，給預應(yīng)力混凝土的質(zhì)量帶來難以預計的隱患。

1．2 梳編穿束

目前施工現(xiàn)場梳編穿束工藝普遍較為粗糙，以預應(yīng)力鋼絞線束為例，常見不當做法有:1)采用單根鋼絞線逐次穿過預應(yīng)力管道的方法，其嚴重后果有:施加預應(yīng)力時各根鋼絞線受力嚴重不均勻，容易引發(fā)斷絲、滑絲;2)采用粗放的整束穿束方法，未進行梳理綁扎，將整束鋼絞線的一端焊接在一起，再用鋼絲繩牽引，使整束鋼絞線穿過預應(yīng)力管道。由于鐓頭外徑與剛度較大，在牽引過程中容易劃破彎曲的預應(yīng)力波紋管道壁，鋼絞線易絞亂堵塞在管道內(nèi)。按照這樣的梳編穿束工藝在整束張拉時無法做到各根絞線同步、均勻受力。部分受力較大的預應(yīng)力筋可能已接近或超過屈服強度，極易斷裂;部分受力較小的預應(yīng)力筋極易滑絲;這種施工過程引入的額外的預應(yīng)力喪失將直接導致后期梁體裂縫和結(jié)構(gòu)下?lián)稀?/p>

1．3 張拉施工過程

目前國內(nèi)預應(yīng)力張拉施工普遍采用傳統(tǒng)的手控油泵—千斤頂組成的張拉系統(tǒng)，其施工工藝為:1)手工驅(qū)動油泵;2)肉眼讀油壓表控制張拉力;3)人工鋼尺測量預應(yīng)力筋伸長值;4)人工記錄數(shù)據(jù)。該施工工藝的質(zhì)量控制手段稱“雙控法”，過程控制手段主要依賴于人手和感官。

1．4 傳統(tǒng)預應(yīng)力施工存在的問題

1)千斤頂張拉力值誤差較大。傳統(tǒng)預應(yīng)力筋張拉工藝依靠肉眼讀機械式油壓表指針來控制千斤頂張拉力，人為誤差較大，壓力表讀數(shù)不穩(wěn)定;油壓表讀數(shù)后需換算才能得到張拉力的大小，不能形成張拉力的直觀概念，不便于控制張拉操作;手工驅(qū)動油泵操作誤差大，分辨率低，難于精確控制張拉力。2)伸長值測量不準確。傳統(tǒng)預應(yīng)力筋張拉工藝通過人工鋼尺測量預應(yīng)力筋伸長值，存在讀數(shù)誤差大、測量效率低、人為因素影響大、信息反饋不準確等問題;同時張拉數(shù)據(jù)記錄人工痕跡明顯，可信度低。3)無法實現(xiàn)張拉力和張拉伸長值的雙重同步控制。傳統(tǒng)預應(yīng)力筋張拉工藝采用同時控制張拉力和張拉伸長值的“雙控法”，以保證設(shè)計預應(yīng)力的準確實現(xiàn)。然而，實踐中張拉伸長值是在油壓表讀數(shù)達到預定值后，再用鋼尺人工測量得到的;油壓表和預應(yīng)力筋伸長值的測讀由不同的人、分先后操作完成。如果測得張拉伸長值誤差超出規(guī)范要求，就再也難以補救。4)預應(yīng)力多頂張拉的同步性、對稱性無法保證。受到現(xiàn)有落后測控手段的限制，預應(yīng)力多頂同步張拉一般采用步話機人工控制，其同步精度難以保證，基本上還處于感官控制的階段。然而，針對預應(yīng)力多頂張拉的同步性、對稱性，現(xiàn)行公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范已明確了質(zhì)量控制量化指標和檢測評估標準。

2 錨下有效預應(yīng)力檢測研究

通過上述預應(yīng)力施工現(xiàn)狀分析，要解決預應(yīng)力施工存在的問題就需要通過檢測加以控制。在預應(yīng)力精細化施工基礎(chǔ)上根據(jù)彈模效應(yīng)與最小應(yīng)力跟蹤原理研發(fā)了錨下預應(yīng)力檢測儀。能準確測出預應(yīng)力筋錨下有效預應(yīng)力，該儀器包含一體化系統(tǒng)(含泵站、組合閥、三通接頭、電磁閥)、計算機系統(tǒng)(含檢測軟件)和千斤頂系統(tǒng)，見圖1。原理是根據(jù)彈模效應(yīng)與最小應(yīng)力跟蹤，當千斤頂帶動絞線與夾片沿軸線移動0．5 mm時，即測出錨下有效預應(yīng)力值。由于鋼絞線是彈性體，在比例極限內(nèi)，力放松后，鋼絞線會恢復原狀，其錨下有效預應(yīng)力也不會發(fā)生變化。

圖1 錨下預應(yīng)力檢測儀系統(tǒng)

3 實例驗證

通過某條高速公路部分典型連續(xù)鋼構(gòu)、小箱梁及T梁的預應(yīng)力檢測，驗證了檢測控制的實用性及可靠性。首先在開展檢測工作前期結(jié)果不容樂觀，同束不均勻度超差嚴重(遠遠超過±5%，有的高達35%以上)。隨后，通過結(jié)果追蹤施工技術(shù)工藝，加以交底與指導，并通過后續(xù)檢測，即判斷施工質(zhì)量，進行問題分析，即時加以指導，細化成套張拉工藝，使施工單位逐漸形成良好的施工作風，預應(yīng)力施工質(zhì)量大大改觀，均達到規(guī)范要求。表1為前期的張拉效果不佳，有效預應(yīng)力同束不均勻度很差;表2為經(jīng)有效預應(yīng)力張拉檢測控制，并采用精細化梳編穿束工藝進行施工后，取得了明顯效果，同束有效預應(yīng)力不均勻度大為改觀。

隨著檢測逐步推進，梳編穿束工藝得到強化，張拉力的控制也得到提高，有效預應(yīng)力大小和不均勻度逐漸達到要求，經(jīng)過長期的檢測控制工作，同束有效預應(yīng)力不均勻度趨于穩(wěn)定，合格率達到88．50%，有效預應(yīng)力大小偏差合格率達到97．35%，圖2為梁體實測質(zhì)量走勢圖，從圖2中可見梁體質(zhì)量是一個逐步提升的過程，隨著精細化施工工藝的應(yīng)用，中間偶有反復，說明新工藝的全面掌握需要一個過程。

表1 有效預應(yīng)力檢測(前期)

表2 有效預應(yīng)力檢測(后期)

圖2 梁體實測質(zhì)量走勢圖

4 結(jié)語

在預應(yīng)力施工期間，采用有效預應(yīng)力檢測控制，能推進預應(yīng)力張拉“精細化”施工，確保結(jié)構(gòu)有效預應(yīng)力達到設(shè)計和規(guī)范要求，并顯著延長結(jié)構(gòu)的大修周期、縮小結(jié)構(gòu)大修規(guī)模。因此本技術(shù)的成功應(yīng)用，將有效降低大型工程建設(shè)項目的結(jié)構(gòu)全壽命使用維護成本、提高工程項目運營效益，其間接經(jīng)濟、社會效益十分顯著。

［1］吳延平．國內(nèi)預應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展狀況［J］．橋梁建設(shè)，1997(4):33-34．

［2］顧 飛．基于自適應(yīng)系統(tǒng)的預應(yīng)力混凝土橋梁施工控制研究［J］．21 世紀建筑材料，2010(12):66-69．

［3］向中富．橋梁施工控制技術(shù)［M］．北京:人民交通出版社，2003．

［4］王繼成，向中富．橋梁預應(yīng)力及索力張拉測控技術(shù)［M］．北京:人民交通出版社，2010．

［5］黃慶龍．預應(yīng)力錨索有效預應(yīng)力及其檢測方法研究［D］．重慶:重慶交通大學碩士學位論文，2009(3):25-30．