第二章  调查

2020年2月，向50个州的交通运输部门分发了一份在线调查。 该月进行了初步调查，随后试图联系各机构，尽可能多地收集答复。 调查（包括在附录中）收集了国家交通局在后张法桥梁系统设计、施工、维护、检查和维修方面的经验信息。 所有50个点都响应了调查（见图7）。 5个回答不完整或不完整。 一个州（伊利诺伊州）选择不参加，理由是缺乏相关经验； 但是，此通知被视为调查响应。 本章涵盖调查结果和趋势以及随后与州交通厅人员的沟通。

2.1   经验

44个州机构报告其具有后张法结构（见图8）。六个受访者没有后张法结构（阿肯色州、爱荷华州、马里兰州、南达科他州、田纳西州和怀俄明州）。没有后张法桥梁结构的州提供了不建造后张法结构的几个原因，包括不熟悉、对质量和耐久性的担忧、缺乏需求以及缺乏当地的成熟行业存在。在没有后张法结构的州中，有几个表示不需要这种结构。23个州报告对其后张法结构进行了维修（见图9）；超过一半的具有后张法结构的州已经执行了某种类型的修复。

州交通厅清单中包含的结构类型差异很大（见图10）。没有试图量化州清单中每种结构的数量。在大多数拥有后张法结构的州发现了节段桥梁结构，其中24个州拥有现浇节段结构，30个州拥有预制节段结构。一半的州拥有PT桥面（25）、PT墩帽（27）和PT拼接梁（25）。各州在其清单中将“其他”类型的后张法结构描述为：

?混合先张法、后张法主梁（阿拉斯加）；

?预制渠道单元（阿拉巴马州在20世纪70年代建造了一些；纽约在20世纪90年代开始建造具有专利的渠道形状）；

?立柱、U形梁、倒T盖梁、C形墩、基脚（佛罗里达州）；

?带有横向PT钢筋的预制板板桥（大量建于20世纪70年代和80年代，因性能不佳而停止使用，路易斯安那州）；

?端墩处的压载（俄亥俄州）；

?拱肋（俄勒冈州）；

?排桩墙、板桩墙的挡土墙系梁（威斯康星州）。

图8：后张法桥梁结构分布状态

图9：州与后张法桥梁结构和维修经验

图10 后张法结构类型

各州对每种类型的后张法结构进行了维修（见图10）。相邻预制箱梁结构未纳入调查范围；读者可参考NCHRP综合393了解有关此主题的信息（Russell 2009）。

2.2设计与施工

调查中提出的一系列问题旨在确定州机构为确保在施工和设计过程中采用最新做法所作的努力。这些问题包括与机构的PT特定规范（如有）、设计方法中的保护等级以及施工期间的质量控制/保证实践有关的问题。一般来说，方法的一致性不明显，参考了各种指导文件，规定了认证计划，并使用了质量控制/保证和设计方法。这并不奇怪，因为州与州之间有着广泛的PT经验（见图11），一些州拥有近3000个后张法结构（加利福尼亚州），其他州拥有5个或更少（特拉华州、纽约州、罗得岛州、南卡罗来纳州）。

各机构被要求详细说明制定其规范时使用的参考文件。一般情况下，国家规范参考指导文件，如PTI/ASBI M50灌浆后张法指导规范、PTI M55后张法结构灌浆规范和AASHTO-LRFD桥梁施工规范。

相当多的州交通厅机构正在根据关键州的规范和行动对其后张拉实践进行建模，最常见的是佛罗里达州（七个州： 阿拉斯加州、路易斯安那州、明尼苏达州、新罕布什尔州、俄亥俄州、俄克拉荷马州和南卡罗来纳州）和加利福尼亚州 （阿拉斯加州、亚利桑那州、夏威夷州和内华达州）在制定PT规范时。 其 他州指的是州； 以这种 方式提及的州包括马萨诸塞州（新罕布什尔州和罗得岛州）、 华盛顿州（爱达 荷州）和佛 蒙特州（纽约州）。 一些州机构依赖于项目特定规范进行后张法施工（例如，路易斯安那州） 。

图11 既有后张法结构的数量

大多数州交通厅在过去2至7年内更新了PT规范。 鉴于这一努力，以及许多州（14）在更新规范时参考了PTI/ASBI M50灌浆后张法指导规范和PTI M55后张法结构灌浆规范，自2000年代初发现灌浆问题以来所吸取的经验教训似乎正在写入交通厅指导文件，但并不普遍。 可能需要进一步努力，确保全国范围内对改进PT施工实践的认识。

调查要求州交通厅确定其后张法结构是否需要特定的保护等级设计方法。国际结构混凝土联合会（fib）和PTI M50文件建议采用分层方法来规划后张法结构防腐系统的设计（见图4和表1）。结构设计具有指定的保护等级（PL），以指导保护元件的设计。PL的选择基于结构的暴露和结构环境的侵蚀性（见图4）。设计特定保护级别的概念可以通过明确命名PL要求（由某些州完成）或要求相同的保护元件来实现。在解释调查答复时，必须注意，为特定保护水平设计的概念可能是州规范中的新概念；没有努力确定各州何时在其规范中纳入“PL”考虑因素。

大多数州（23）在其桥梁清单中有后张法结构，但未说明其后张法结构特定保护水平的设计要求（见图12）。只有一些州直接或通过同等要求规定了特定的保护级别。密歇根州要求对其进行最严格的保护后张法结构，PL-3。

图12：后张法结构的保护等级

图13：各州PT安装人员资格/认证要求

五个州（路易斯安那州、明尼苏达州、密西西比州、纽约州和罗得岛州）正在指定PL-2，尽管明尼苏达州注意到其在预制节段项目中未能实施适当的管道连接器以满足PL-2的要求。 科罗拉多州隐式地使用PL-1B，因为它需要相同的组件。 内布拉斯加州、宾夕法尼亚州和威斯康星州正在逐个项目地指定保护级别，将特定结构的暴露作为指定保护级别的考虑因素。

为了确定有多少州正在正式确定PT安装人员的资格，要求各机构确定其对PT安装人员资格/认证的要求（见图13）。必须指出的是，各州在其要求中规定不止一项认证，而且认证取决于角色。21个州要求ASBI灌浆认证。17个州要求安装人员具有PTI 2级安装人员认证，另外10个州要求PTI 1级认证。五个州有成为合格灌浆技术员的“其他”要求（例如，在佛罗里达州，该州的交通厅特定施工培训和资格认证计划（CTQP））。灌浆/PT安装的FDOT CTQP资质可部分满足ASBI灌浆认证和PTI认证。

要求各州说明哪些类型的人员对其后张法结构进行质量保证和质量控制，并选择所有适用的人员（见图14）。大多数国家依靠内部工作人员和顾问工程检查员共同执行质量保证任务。

2.3  维修

有后张法结构（44）的大多数州（23）都有PT维修经验（见图15-缺）。维修（通常不只是PT维修）通常由承包商（31）执行，特别是在大量维修的情况下。一些州偶尔会使用内部人员（新罕布什尔州和俄勒冈州）进行维修，尽管这些州也使用承包商。

图14：执行质量保证和质量控制的人员

图15： 具有进行PT维修的经验的州（缺）

其他问题旨在确定维修事件和潜在原因之间的趋势（见图16）。17个州在施工期间对后张法系统进行了维修。十个州已进行维修以解决腐蚀问题。九个州对PT桥上的桥面进行了维修或更换。一个州（夏威夷）在车辆碰撞后对PT桥进行了维修。

 尽管需要维修的每种情况都是独特的，但询问机构是否有PT维修的标准或常用计划、规范、程序或细节，特别是预应力束更换。列入这些问题是为了确定一个机构试图使维修工作正式化、将从一个案件中吸取的经验教训转移到另一个案件中或使其反应标准化。只有明尼苏达州发布了补救灌浆的标准程序。PTI已发布了关于建筑施工中单股预应力束适当护套维修方法的建议。对于桥梁行业中执行的常见维修，未发布类似指南。

各州报告了各种后张法系统维修、检查和维护措施的经验（见图17）。

值得注意的七个州（佛罗里达州、路易斯安那州、明尼苏达州、纽约州、俄勒冈州、南卡罗来纳州和弗吉尼亚州）报告进行了外部无粘结预应力束置换（弗吉尼亚州未完成调查，但报告了Varina-Enon桥的外部预应力束修复）。只有明尼苏达州进行了内部预应力束置换。佛罗里达州已经调查了使用 Wonderwood Connector进行体内束修复的可行性，并正在采用替代修复方法（包括干燥预应力束和注入缓蚀剂；参见 Wonderwood Connector，第3章 ）。对后张法结构进行了17个州的裂纹注入。八个州报告了注入式缓蚀剂的使用情况：加利福尼亚州、佛罗里达州、路易斯安那州、北卡罗来纳州、俄亥俄州、俄克拉荷马州、南卡罗莱纳州和德克萨斯州。大多数州报告在这些工作中使用了专有的缓蚀剂。采用纤维增强聚合物（FRP）对PT结构的进行包裹的有5个州。13个州对预应力束进行了重新铺设，6个州为结构提供了额外的构件加固，以解决腐蚀或冲击损伤问题。

图16： PT维 修原因

Note: NDT = nondestructive technique.

注：NDT=无损检测技术。

图17 ： 执行的维护、检查或维修类型

为了确定后期修复的潜在原因，要求机构对后张法施工的特定方面进行评论。调查要求受访者评估以下内容：

1.机构是否遇到了有问题的施工细节？（图18）

2.机构是否遇到有问题的施工技术或方法？（图19）

3.在PT施工过程中，机构是否遇到了有问题的材料？（图20）

在35个作出答复的州中，近一半（17个）报告了施工细节有问题的问题。要求各州确定它们遇到问题的有问题的施工细节（见图18）。最常报告的问题细节包括管道拼接细节（8名受访者）、锚具封锚细节（7名受访者）和约束钢筋问题（7名受访者）。尽管不是一个特定的细节，也不是后张法结构特有的细节，但根据调查的几个州，钢筋和其他硬件（在本例中，PT）的堵塞是一个经常出现的问题，需要细节人员仔细考虑。

图18 ： 施工细节有问题。

六个州确定了其后张法结构施工期间遇到的其他问题，包括安装过程中大型剪力开裂的问题以及与齿块和/或转向块、桥面水平灌浆管和非金属管道（俄勒冈州）的冲突。 在与调查之外的几个机构的沟通中，有几个机构表达了过去和现在的转向块/齿块几何形状问题。 常见的问题包括不相容的布置方式到转向块的过度锐角，从而导致预应力束导管扭结或损坏。 对几个案例的回顾（见第3章）表明，在连接器的修改和标准实践的改善了这些细节之前，横隔板和转向块位置处的管道冲突是多年来反复出现的问题。 尽管如此，几何布置问题仍然存在。 然而，佛罗里达州于2014年实施的一项详细改革可能会为其他机构提供一个解决方案： 空竹形转向类型。 该细节的吸引力在于转向块空隙入口处的角度变化平缓，这简化了转向块处管道过渡。

图19 ： 有问题的施工方法

受访者不太常认为施工技术和方法存在问题（12名受访者），这表明最近通过认证对人员进行教育的努力可能被证明是有益的，可以作为改进后张法桥梁结构最先进施工的一种方式。 在选择评论的36名受访者中，12人回答“是”，认为施工技术/方法值得关注。 这些州确定的问题（见图19）包括灌浆填充程序、气压试验程序和真空试验程序，所有这些都发生在注入过程中。

图20 ： PT中使用的有问题材料

有四个州确定在拆除桥面层通气孔和放置永久盖方面存在问题。一般来说，这些区域的细节不具体，方法由承包商决定。一些州报告了有关这些细节和用于密封桥面外排气口的方法的问题，详细说明桥面上的排气口经常在桥面上竖起，不加保护，很容易被人员和移动设备损坏。与桥面层通气孔相关的其他明确问题包括拆除通气孔困难、放置永久盖困难以及准备二次封锚区域的问题。

其他报告的施工“方法”包括现浇接缝和桥面/面板对齐问题。

6名受访者中有15人报告对后张拉中使用的特定材料不满意，主要关注材料为灌浆填充材料（见图20）。最常被认为有问题的材料包括灌浆填充材料（11个州）和封锚材料（9个州）。另外五个州查明了环氧 灌浆材料的问题。俄勒冈州交通厅报告了对非金属管道的不满，但没有提供进一步的解释。没有州报告柔性填料的问题，但鉴于柔性填料最近引入美国桥梁行业，这并不奇怪。

报告灌浆填充材料问题的州提供了进一步的评论，表明其答复是在采用预装袋触变灌浆料之前，根据过去的问题作出的。几个州特别提请注意以前出现的过多泌水和氯化物污染的问题。描述封锚材料问题的州在其经验中进一步指出，这些材料具有低和易性和收缩开裂问题。

许多州报告对其后张法结构进行了非常规检查（见图17），包括侵入性检查（14）和无损技术辅助检查（17）。

许多州已将无损检测方法用于检验，或通过研究其在检验中的潜在用途进行调查（见图21）。大多数州（29）都依赖于其后张法结构的目视检查方法，尽管其他州也研究了其他无损检测方法。不太常见的是，电磁波传播（即红外热成像、脉冲雷达、探地雷达；10个州）和机械波/振动方法（即声发射、冲击回波、超声波、锤击测深；11个州）被报告为PT评估方法。四个州（佛罗里达州、俄勒冈州、宾夕法尼亚州和南卡罗来纳州）使用了电化学方法（即半电池电位）。印第安纳州、马萨诸塞州和宾夕法尼亚州报告使用或调查辐射方法（即X射线衍射、射线照相）。一个州（北卡罗莱纳州）使用了直接测量预应力束力。

一些州交通厅正式调查了各种无损检测技术方法，以评估后张法结构，包括宾夕法尼亚州（Naito、Jones和Hodgson 2010；Naito和Warncke 2008）、佛罗里达州（Azizinamini和Gull 2012）和堪萨斯州。每个州的交通部门都与当地大学合作，正式研究可用的无损检测方法。

图21 ： PT检验的NDE方法