先張法預應力混凝土空心板梁的反拱度控制

江蘇省南通市市政工程設計院有限責任公司 單穎聰

先張法預應力混凝土空心板梁的反拱度控制

江蘇省南通市市政工程設計院有限責任公司 單穎聰

在公路橋梁施工中，板式橋梁因其具有量大、面廣、構造簡單及受力明確等優(yōu)點，因而成為平原地區(qū)建造橋梁的首要選擇。南通地區(qū)屬于平原區(qū)，其橋梁也多為板式橋梁。當橋梁的跨徑小于20m時，可以使用先張法施工工藝。南通的橋梁單孔跨徑為6m、8m、10m、13m、16m，明顯小于20m，因此在建造市政橋梁的時候，多選擇先張法進行施工。并且，采用該方法施工還具有造價低、質量穩(wěn)定、周轉速度快、易于管理、適宜批量生產(chǎn)及工廠化制作等優(yōu)點。但是，由于施工環(huán)境因素、施工誤差、預應力筋松弛及先張板梁的混凝土收縮、徐變等因素的影響，先張板梁容易產(chǎn)生反拱度偏差，這樣不僅會影響橋梁的美觀，嚴重的話，還會影響橋梁的安全性和耐久性。本文，筆者結合工程實踐，對先張法預應力混凝土空心板梁的反拱度控制問題進行探討，

一、先張法施工工藝及其潛在的問題

先張法施工工藝的主要構件是張拉臺座，其長線生產(chǎn)主要使用臺座，然后在固定的臺座上生產(chǎn)橋梁，且橋梁預應力筋的張拉和錨固、混凝土的澆筑養(yǎng)護以及預應力筋的放張等都是放在臺座上進行的。由此可見，臺座承受的張拉力來自于全部的預應力筋。

先張法建筑的橋梁往往采用縱向柱和橫梁的框架結構，而在縱向柱之間就是預制板梁的底座所在。在底座與縱向柱和橫梁之間都留有一定的間隙，目的是適應橋梁張拉時縱向柱的壓縮變形。在進行先張法建造橋梁的時候，要做好一定的準備工作，即檢驗預制板梁的制作原料，并進行水泥、砂、碎石等混凝土的配比；通過計量部門對千斤頂、高壓油泵、油表等張拉機具進行一定的標定，以此來精確地控制張拉力。此外，還應對生產(chǎn)前的普通鋼筋和預應力鋼絞線進行檢驗。

先張法施工的工藝流程為：底座脫模劑→安裝板梁鋼筋→穿鋼絞線→施加預應力→安裝內模板或氣囊→安裝外模板和端頭板→澆筑混凝土→待板梁混凝土強度達到設計強度的100%后松張（放松預應力，使其作用到混凝土板梁上）→切斷梁端鋼絞線→吊裝上橋存梁。其中的張拉具體過程為：首先在固定端用單根張拉千斤頂調整鋼絞線的張拉力至理論張拉力的10%并進行錨固，然后在張拉端開始張拉，隨后在固定箱移動到理論張拉力后在張拉端橫梁處用螺帽固定螺桿，從而完成整個張拉過程。但是，在板梁放張過程中，板梁會逐漸向固定端滑移、起拱，產(chǎn)生的原因主要有:氣囊上浮，引起空心板頂板太薄；底座在張拉端被支座鋼板拉傷；在預應力放張過程中板梁在張拉端梁底混凝土出現(xiàn)裂縫，斜交板銳角處板底開裂等。

二、如何進行先張法預應力混凝土空心板梁的反拱度施工控制

一般來說，先張法預應力混凝土空心板梁反拱度的大小往往與預應力筋放張時的有效預應力、預應力筋的偏心距、板梁的截面剛度、板梁自重、預加應力之后預應力的松弛和混凝土的收縮、徐變等參數(shù)有直接聯(lián)系，一旦這些參數(shù)發(fā)生某種變化，混凝土板梁的反拱度就會產(chǎn)生一定的誤差。為此，在橋梁施工中需要注意以下幾個方面。

1. 在使用先張法建造橋梁時，要對空氣膠囊芯模進行用前氣密實驗。將膠囊固定，并保持膠囊內空氣壓力的穩(wěn)定，以防澆筑混凝土時膠囊上浮，進而影響到梁的自重。此外，還要對普通鋼筋進行固定，以保證準確控制預應力筋位置。

混凝土澆筑過程中，還要注意觀察氣壓表，并且一定要分步澆筑，即先澆筑底板混凝土，再放置芯模澆筑底板以上的混凝土，以使頂板變薄?；炷寥肽Ｒ獙ΨQ、均勻并分散，不可集中，以免因壓力過大，擠壓膠囊變形或使膠囊下沉，而造成孔道不標準。若處理不好，這些因素就會導致梁體斷面尺寸發(fā)生變化進而影響到梁的自重。另外，綁扎高度要準確，并固定。

2. 在進行先張板梁的制造時，要對預應力筋張拉進行規(guī)范化施工，以保證超張拉及持荷的時間。張拉要做到雙控，以提高張拉力的準確度。此外，還要采取措施保證鋼筋與混凝土同時脹縮，以免造成預應力損失。

3. 板梁制造要盡量采用高標號的水泥制品，盡可能地保證混凝土的生產(chǎn)施工條件。這樣，才有可能通過優(yōu)化的水泥配比，來盡量減少水泥用量，并降低水灰比，提高混凝土的密實性。并且，要特別重視混凝土的初期養(yǎng)生，以減少混凝土的徐變。

4. 由于各種施工條件的差異導致了混凝土離散性較大，從而引起一定的反拱度誤差。因此，在進行先張板梁的建造時，應該努力控制預制廠的養(yǎng)生條件以及隨梁試件，從而使不同生產(chǎn)線的混凝土強度在預應力筋放張時具有相似的強度。此外，由于混凝土齡期會對徐變產(chǎn)生長期影響，因此要給混凝土一個合適的齡期。

5. 雖然先張法建造橋梁基本上屬于大規(guī)模工廠化的批量生產(chǎn)模式，但是其受到季節(jié)變化、施工濕度和溫度的影響不同，而且還會由于放張時混凝土的齡期以及后期混凝土的收縮、徐變等產(chǎn)生不同的變化。因此在使用先張法建造板梁時，要盡可能地創(chuàng)造相似的施工環(huán)境，以使混凝土的養(yǎng)生條件能夠保持一致的穩(wěn)定性。此外，生產(chǎn)預制先張板梁時，還要盡量做到同時期生產(chǎn)孔梁，以使徐變能夠盡量保持同步，從而減少反拱偏差，消除徐變差異帶來的不利影響。

三、結論

在進行橋梁設計和施工的過程中，要事先考慮到先張法施工過程中可能出現(xiàn)的問題，做到預防為主，從而盡可能地避免先張法預應力混凝土空心板梁的反拱度偏差。這樣，即使在現(xiàn)場施工中出現(xiàn)了一定的偏差，也可以通過一定的措施進行彌補，即通過設計預防和事后彌補相結合的方法來建造出既美觀又堅實耐用的市政橋梁來，為交通發(fā)展做出應有的貢獻。