陳汛

（廣東省南粵交通粵湛高速公路管理中心，廣東 廣州 524557）

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用較為普遍，施工質(zhì)量直接影響到橋梁的安全性、可靠性和使用壽命。然而，有效預(yù)應(yīng)力過(guò)大將造成鋼絞線的疲勞或斷裂，影響單根絞線使用壽命；過(guò)小則有效預(yù)應(yīng)力不足，會(huì)造成梁體下?lián)?、開裂等現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力失控將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。

一、案例

廣東某橋梁采用20mPC小箱梁,主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線：彈性模量Ep=1.95×105MPa，松馳系數(shù)ζ＝0.3；錨具：錨具變形、鋼筋回縮取6mm（一端）；管道摩擦系數(shù)：u＝0.25；管道偏差系數(shù)：κ＝0.0015。

施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)采用張拉力與引伸量雙控。預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼絞線錨下張拉控制應(yīng)力為0.75fpk=1395MPa，且不大于0.8fpk。錨口摩阻損失按3%考慮，即鋼絞線錨外張拉控制應(yīng)力為1437MPa。

預(yù)應(yīng)力施工采用自動(dòng)智能控制張拉系統(tǒng)，兩端同時(shí)張拉。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，實(shí)際引伸量值與理論引伸量值的誤差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。實(shí)際引伸量值應(yīng)排除鋼絞線的非彈性變形影響。

在實(shí)際預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，按廣東省橋梁預(yù)應(yīng)力張拉檢測(cè)要求對(duì)前三片預(yù)制梁進(jìn)行錨下預(yù)應(yīng)力檢測(cè)。普遍結(jié)果顯示，按0.75fpk及3%錨口摩阻損失控制施加張拉應(yīng)力時(shí)，錨下預(yù)應(yīng)力普遍不足；按0.79fpk及5%錨口摩阻損失控制施加張拉應(yīng)力時(shí)，錨下預(yù)應(yīng)力滿足要求，但鋼絞線引申量大于設(shè)計(jì)引申量6%。張拉控制應(yīng)力的計(jì)算如式（1）所示。

表1 鋼絞線設(shè)計(jì)引伸量一覽表（單位：mm）

式中，F(xiàn)張拉控制應(yīng)力為張拉施加控制應(yīng)力；F錨下應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力；F孔道損為張拉過(guò)程中受孔道摩阻力損失應(yīng)力；F錨口損為張拉過(guò)程中受錨圈口阻力損失應(yīng)力；F回縮損為張拉完成回頂時(shí)，鋼絞線回縮造成的損失應(yīng)力。

由于實(shí)際預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中存在孔道摩阻、錨圈口阻力及回縮應(yīng)力損失大于設(shè)計(jì)的情況，為保證錨下應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求，張拉控制應(yīng)力需要超張，從而導(dǎo)致鋼絞線引伸量大于設(shè)計(jì)引伸量6%。

二、數(shù)據(jù)驗(yàn)證

在不調(diào)整錨具、夾片、千斤頂及鋼絞線的情況下，假定鋼絞線回縮造成應(yīng)力損失為固定，為驗(yàn)證該工程實(shí)際孔道摩阻及錨圈口摩阻對(duì)應(yīng)力損失造成的影響，采用《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）中的預(yù)應(yīng)力損失測(cè)試方法驗(yàn)證。

（一）孔道摩阻試驗(yàn)（數(shù)據(jù)）

孔道摩阻試驗(yàn)測(cè)試步驟為，梁的兩端裝千斤頂后同時(shí)充油；甲端封閉、乙端張拉，反復(fù)測(cè)試3次取兩端壓力差的平均值；乙端封閉、甲端張拉，反復(fù)測(cè)試3次取兩端壓力差的平均值；將上述兩次壓力差平均值再次平均，即為孔道摩阻力的測(cè)定值。

（二）錨圈口摩阻損失測(cè)試（數(shù)據(jù)）

錨圈口摩阻損失測(cè)試步驟為：兩段同時(shí)充油，甲端封閉作為被動(dòng)端，乙端作為主動(dòng)端，張拉至控制噸位。設(shè)乙端控制噸位為Na時(shí)，甲端相應(yīng)噸位為Nb，則錨圈口摩阻力：No=Na-Nb，克服錨圈口摩阻力的超張拉系數(shù)：no=。乙端封閉，甲端張拉，同樣按上述方法測(cè)試3次，取平均值。兩次NO和no的平均值再予以平均，即為測(cè)定值。

（三）預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)量

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)得出的孔道摩阻力測(cè)定值，推算工程實(shí)際管道摩擦系數(shù)。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011），預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力如式（2）所示。

式中，Pp為預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（N）；P為預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）；k為每米孔道局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)；u為預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)；x為從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度（m）；θ為從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）。預(yù)應(yīng)力筋張拉理論伸長(zhǎng)量的計(jì)算如式（3）所示。

式中ΔL為預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長(zhǎng)值（mm）；L為預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度（mm）；Ap為預(yù)應(yīng)力筋的截面積（mm2）。

三、數(shù)據(jù)對(duì)比

由測(cè)定的孔道、錨口摩阻力與設(shè)計(jì)，理論伸長(zhǎng)量與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量分別對(duì)比考慮：如孔道、錨口摩阻力與設(shè)計(jì)相差不大，則鋼絞線回縮應(yīng)力損失較大（換墊板、夾片、工作墊板）；如理論伸長(zhǎng)量比設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量長(zhǎng)，則實(shí)際伸長(zhǎng)量超與理論伸長(zhǎng)量比例下降。

四、結(jié)語(yǔ)

在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工中，結(jié)構(gòu)實(shí)際的預(yù)應(yīng)力損失往往大于理論值，而預(yù)應(yīng)力超張或錨下預(yù)應(yīng)力不足，將對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能、安全及壽命產(chǎn)生巨大影響。為避免該情況，應(yīng)在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工過(guò)程中加強(qiáng)管控。

工程開工時(shí)，應(yīng)開展預(yù)應(yīng)力施工試驗(yàn)，測(cè)試工程實(shí)際錨口摩阻、管道摩阻等，以便修正預(yù)應(yīng)力張拉相關(guān)系數(shù)。施工材料如混凝土、鋼絞線、錨具、波紋管等應(yīng)按圖紙要求嚴(yán)格控制相關(guān)指標(biāo)，并加強(qiáng)過(guò)程檢測(cè)及設(shè)備標(biāo)定，確保施工質(zhì)量穩(wěn)定。施工時(shí)，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力管道、錨杯等定位準(zhǔn)確，采用梳編穿束減少管道摩阻影響。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，應(yīng)按照規(guī)程認(rèn)真操作，保證施工過(guò)程安全及張拉質(zhì)量。