浅谈大跨现浇梁预应力控制技术研究

王海战

摘  要： 我国新建铁路中梁部大量采用了预应力混凝土结构形式。对于预应力混凝土梁，施工过程中预应力的准确施加十分重要，直接影响到梁体 的抗裂性能和使用寿命，施工时应严格控制预应力管道的定位和成孔工艺。蒙华铁路通过引入第三方检测单位，对孔道摩擦系数和偏差系数进行试验测 定，对试验结果经各方确认后，设计单位根据试验数据重新检算原结构，通过技术联系单的形式，以确定是否需要调整锚下张拉控制应力。使项目各方 真正做到过程控制，对现场梁部预应力施工具有极其重要的指导意义。

关键词： 预应力控制;预应力损失;摩阻系数;变形系数

1 概述

目前，国内外铁路桥梁绝大部分采用了预应力混凝土简支梁或连续梁 结构形式。对于预应力混凝土桥梁结构，预应力设计和张拉施工工艺都直 接关系到桥梁结构运营状态下的受力状态及结构的耐久性。

目前，对于预应力混凝土构件张拉力效果的控制主要采用双向控制， 即张拉力控制和张拉伸长量控制。在设计混凝土梁的预应力时，按照现行 《铁路桥涵设计规范》[1] ，需要考虑6项预应力损失，其中预应力筋与管 道间的摩擦损失是后张梁最为主要的一项预应力损失。以一般简支箱梁为 例，按摩阻系数设计值计算到跨中截面时，管道摩阻导致的预应力损失比 例约为15.6%，该部分预应力损失约占全部预应力损失的25.8%;对于大跨 度混凝土连续梁，曲线长束的管道摩阻预应力损失更大。以（ 32+48+32 ） m混凝土连续箱梁为例，按摩阻系数设计值计算到中跨中截面时，管道摩 阻导致通长束的预应力损失比例为50%～ 56%[2]。

2 影响现浇梁预应力的主要因素

设计预应力混凝土梁时，合理地计算预应力钢筋的应力损失是极其重 要的。对预应力损失估计过高，可能使梁端混凝土局部破坏或梁体预拉区 开裂，且降低延性。对预应力损失估计不足，则不能有效地提高預应力混 凝土梁的抗裂度和刚度。预应力张拉施工时，为避免预应力计算不准确而 对梁体产生不利影响，保证运营阶段列车行驶的平稳性和安全性，在施工 终张拉阶段需严格控制预应力束张拉力。梁体的预应力度是影响全预应力 混凝土梁承载性能的一个关键性指标[3] ，为保证梁体抗裂性能满足设计要 求，需要在施工时准确施加预应力。

因此，在现浇箱梁施工阶段应严格控制预应力管道的定位和成孔工 艺，并在终张拉前进行必要的预应力管道摩阻测试，根据管道摩阻系数实 测值来调整实际的张拉力，确保梁体预应力的准确施加，从而保证桥梁施 工质量满足设计要求。

3 蒙华铁路现浇梁预应力控制措施

3.1  对现场预应力损失确认程序

首先施工单位委托有资质的第三方检测单位现场施做摩阻试验;针对 第三方检测单位出具的摩阻试验报告，监理单位召集设计、施工、第三方 检测单位召开四方会议，予以确认;设计单位根据确认的摩阻试验报告， 对张拉力损失进行分析计算，下发设计通知单;施工单位依据设计通知 单，进行索力调整，确定张拉应力，进行预应力施工。

3.2  第三方摩阻试验及各方确认

施工单位委托有资质的第三方检测单位，对预应力混凝土连续梁混凝 土浇筑完成后、预应力张拉前进行预应力孔道摩阻力的测定，主要测定预 应力钢绞线与孔道摩擦系数和孔道偏差系数，以及锚口、喇叭口摩阻和锚 具的回缩量。

由施工单位向第三方检测单位提供预应力钢绞线参数、成孔方式、锚 具型号等原材料相关参数。第三方检测单位需严格按照《铁路后张法预应 力混凝土梁摩阻损失测试方法》的要求对预应力孔道摩阻力等进行测定。 针对第三方摩阻试验报告结果，监理单位召集设计单位、施工单位及第三 方检测单位对试验报告结果进行确认，并形成四方会议纪要，由施工单位 提交各方确认后的检测报告给设计单位，作为设计单位校核验证锚下张拉 控制应力的依据。

3.2  设计单位依据摩阻参数分析计算是否调整张拉力

设计单位要求每标段至少做一组预应力孔道摩阻力试验，应对本标段 各种梁型和钢束进行梳理，选取代表性钢束进行试验，试验结果作为本标 段内预应力施工的参照依据，若施工过程中更换未经过试验的管道、锚具 类型，需进行补充试验。

对摩阻试验技术要求具体如下：

（ 1 ）管道摩阻试验、管道偏差系数试验、锚口及喇叭口损失试验， 需要分别进行直线段预应力张拉相关参数和曲线段预应力张拉相关参数 的测试。

（2 ）试验构件的成孔方式及锚具、锚垫板等需与设计一致，建议选取 至少2套以上不同规格锚具进行测试，每套锚具张拉3次。

（3 ）设计单位根据施工单位提供的各方确认后的预应力孔道摩阻力检 测报告结果，当现场试验损失值与设计图纸理论计算值不符时，应立即重 新计算后，以设计通知单确定是否调整张拉力。

通过以下2个示例具体说明：示例1 ：蒙华铁路改DIK514+900.57龙门 村跨黄韩侯铁路特大桥（ 48+80+48 ）m预应力混凝土连续梁0#块完成浇筑 后、预应力张拉之前由第三方检测单位进行预应力孔道摩阻力试验，试验 结果如表1所示。

根据实测、值，重新检算原结构，该（ 48+80+48 ）m连续梁安全系数 及各阶段应力均满足设计规范要求，锚下控制应力维持原设计不变。钢束 伸长值需根据实测数值重新计算。根据锚口摩阻损失和喇叭口按试验报告 取值，重新计算锚外控制应力及锚外张拉力。

示例2 ：蒙华铁路DK437+889.13店子河特大桥（ 40+64+40 ）m预应力 混凝土道岔连续梁（图号： 蒙华浩三段施桥-127 第二册） 的现场预应力钢 束摩阻试验结果如表2所示。

经重新检算原结构，为保证连续梁结构计算结果满足规范要求，对部 分预应力钢束的设计参数和梁体挠度表进行调整，调整跨中纵向预应力钢 束B7 、B8 、B9 、B10 、B11的锚下张拉控制应力，并相应调整其钢束伸长 量，如表3所示。

3.3  施工单位调整张拉力

施工时对于锚口及喇叭口损失、管道摩阻系数及管道偏差系数应进行试验，根据试验结果调整张拉力，当实测结果与计算取值相差较大时应查 明原因，及时与设计沟通。施工单位依据设计通知单，计算锚外控制应力 及锚外张拉力，确定张拉应力，对索力予以调整，进行预应力施工。

4 结语

蒙华项目在大跨现浇梁预应力控制过程中，通过引入第三方检测单 位，对各个标段具有代表性的大跨连续梁预应力孔道的摩阻系数及变形系 数进行试验测定，通过各方对试验结果确认后，设计单位根据试验结果对 原大跨结构进行重新检算以确定是否需要调整张拉力的过程，真正做到了 项目建设各方均全程介入预应力控制的过程，实现对关键节点的关键技术 进行有效的过程控制，从而把可能产生的风险降到最低，对现场施工具有 极其重要的指导意义，也给国内其他在建铁路项目建设管理起到了很好的示范效应。

参考文献：

[1]国家铁路局. TB  10002-2017 铁路桥涵设计规范[S].北京：中国铁道出版 社，2017.

[2]李学斌，侯建军，马林.铁路桥梁预应力管道摩阻试验方法及控制[J].铁道标 准设计，2011（11）：42-48.

[3]邓运清.秦沈客运专线整孔箱梁的质量控制因素[J].铁道标准设计，2001 （9）：23-25.

[4]国家铁路局. TB 10092-2017铁路桥涵混凝土结构设计规范[S].北京：中国铁 道出版社，2017.

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